斯特林發動機的製作方法
2023-06-02 22:02:11
專利名稱：斯特林發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種外熱式發動機，尤其是一種斯特林發動機，結構簡單，沒有往復運動機械結構，工質採用隔膜密封，發動機旋轉中，工質經過斯特林熱力循環輸出維持重力偏心距的存在,實現發動機的動力輸出。
背景技術：
目前，公知 的外熱式發動機以斯特林發動機為代表。斯特林循環的外熱機等效於卡諾循環的熱機。各種斯特林發動機結構設計見於各種文獻資料，比如專利文獻01810065. 1,02119293. 6,00809060. 2, 00808603. 6，等。從這些文獻中我們可以看到，為了實現斯特林熱力循環，廣泛採用曲柄，連杆，活塞，凸輪，氣缸等機械構件，造成結構複雜，機械損失大，潤滑困難，工質密封困難等問題。。
發明內容為解決上述問題，本實用新型給了一種新的技術方案，工質採用隔膜密封在工質腔內，工質腔運動改變位置來實現工質的熱力學變化，工質作熱力循環輸出功維持工質腔的運動，並輸出機械能。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是發動機以水平放置的軸為中心，軸徑向放射狀對稱布置若干個的工質腔，工質腔內工質採用隔膜密封，各腔內充有同量，同質的工質。若干個工質腔組成環形外殼體，為工質吸熱導熱面，採用導熱材料製成，隔膜採用耐高溫柔性材料，可隨工質體積的變化改變形狀。發動機內殼體，外殼體和隔膜形成一個密封的環形液體腔，腔內充滿液體，腔內充滿液體，所有的隔膜一側與各工質腔內工質接觸，另一側與液體腔內液體接觸，隔膜同時起到液體與工質的隔離的作用。發動機以軸為中心徑向兩側無溫差時，各工質艙內工質通過液體實現壓力平衡，液體分布均衡，發動機重心與軸心重合，為靜平衡狀態，無運動。當徑向兩側有溫差時，高溫側工質腔工質吸熱膨脹，推動液體向低溫側流動，改變液體腔形狀和液體分布，使發動機整體重心偏移，產生重力偏心距，在重力作用下發動機以軸為中心旋轉，將新的低溫工質腔帶入高溫側加熱膨脹，將高溫工質腔帶入低溫側降溫收縮，維持重力偏心距的存在，維持發動機的旋轉，並帶動負載。本實用新型取得的有益效果是工質採用隔膜密封在工質腔內，工質密封可靠，動力採用液體傳遞，沒有往復運動機械結構，無機械摩擦損失，發動機內部不用潤滑，結構簡單。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的一個實施例結構示意圖。圖2是本實用新型的一個實施例運行狀態示意圖。[0009]圖中I.外殼體， 2.隔膜，3.軸，4.內殼體，5.工質腔，6.液體腔，7.輻板，8.熱源,9.軸中心線，10.重心，11.冷源。
具體實施方式
在圖I中，外殼體I和隔膜2組成若干個相互獨立密封的工質腔5，外殼體I和隔膜2與內殼體4組成環形密封的液體腔6，軸3通過輻板7與內殼體4相連。在圖2所示運行示意圖中，發動機熱源 8側的工質腔5內工質受熱膨脹，發動機冷源11側的工質腔5內工質冷卻收縮，液體腔6腔內液體向發動機冷源11側匯集，造成發動機重心10偏離軸中心線9，形成重力偏心距，發動機旋轉。旋轉過程中，不斷將冷卻過的工質腔5帶入熱源8側加熱的同時，把加熱膨脹過的工質腔5帶入冷源11側冷卻，維持重力偏心距的存在，維持發動機旋轉。如圖2所示，軸線下方的工質腔5經過冷卻和收縮向熱源8方向轉動，開始吸熱，由於工質腔5上方匯集的液體較多，在液體圓周運動產生的離心力作用下，工質承受壓力大，工質膨脹量小，近似定容加熱過程；在向上的運動過程中，工質繼續吸熱膨脹，工質腔5上方匯集的液體在逐步被排擠，工質膨脹壓力也在減少，當工質腔5在頂部位置將離開熱源8時，工質腔5體積膨脹至最大，隔膜2僅承受少量液體產生的離心力而形成的壓力，在整個加熱過程中，工質邊吸熱邊膨脹，膨脹壓力不斷降低，近似等溫膨脹過程；當工質腔5在頂部位置靠近冷源11時，開始散熱，由於承受的壓力比較低，工質腔5容積收縮量小，近似定容散熱過程；隨著工質腔5向下轉動，繼續冷卻，收縮量逐步增加，空間被液體佔據，承受的壓力也增加，當運行到下方將離開冷源11時，工質腔5體積收縮至最小，上方匯集的液體最多，液體產生的離心力最大，工質腔5內工質承受的壓力最大，近似等溫散熱過程。一個工質腔，在發動機旋轉一周的過程中，經歷了四個過程，即定容加熱，等溫膨脹，定容散熱，等溫壓縮，一個完整的斯特林循環。本實用新型中的斯特林發動機可用太陽能聚熱驅動帶動發電機發電，或通過焚燒垃圾等方法取得熱能驅動發動機運轉，應用廣泛。毫無疑問，本實用新型的斯特林發動機還具有多種的變換和改型，並不僅限於上述實施方式的具體結構，如工質腔的的數目與形狀，內殼體和外殼體的構造，液體腔的形狀和布局等等。總之，本實用新型的保護範圍應包括哪些對於本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代以及改造。
權利要求1.一種斯特林發動機，採用氣態工質，其特徵是發動機軸水平放置，軸徑向放射狀對稱均勻布置相互獨立的工質腔，工質腔由發動機外殼體和隔膜密封而成，隔膜與發動機內殼體和外殼體形成一個密封的腔，腔內充滿液體。
2.根據權利要求I所述的斯特林發動機，其特徵是外殼體採用導熱材料製成。
3.根據權利要求I所述的斯特林發動機，其特徵是隔膜可以隨著密封工質體積變化發生形變。
4.根據權利要求I所述的斯特林發動機，其特徵是各工質腔內充填的工質同質等量。
5.根據權利要求I所述的斯特林發動機，其特徵是液體腔的結構為封閉環形結構。
6.根據權利要求I所述的斯特林發動機，其特徵是所有的隔膜一側與各工質腔內工質接觸，另一側與液體腔內液體接觸。
專利摘要本實用新型涉及一種外熱式發動機，尤其是一種斯特林發動機。發動機以水平放置的軸為中心，軸徑向放射狀對稱布置若干個的工質腔，工質腔內工質採用隔膜密封，若干個工質腔組成環形外殼體 。發動機內殼體，外殼體和隔膜形成一個密封的環形液體腔，腔內充滿液體。發動機以軸為中心徑向兩側無溫差時，各工質艙內工質通過液體實現壓力平衡，液體分布均衡，發動機重心與軸心重合，為靜平衡狀態，無運動。當徑向兩側有溫差時，高溫側工質腔工質吸熱膨脹，推動液體向低溫側流動，改變液體腔形狀和液體分布，使發動機整體重心偏移，產生重力偏心距，在重力作用下發動機以軸為中心旋轉，將新的低溫工質腔帶入高溫側加熱膨脹，將高溫工質腔帶入低溫側降溫收縮，維持重力偏心距的存在，維持發動機的旋轉，並帶動負載。
文檔編號F02G1/043GK202645773SQ201220073538
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者楊中華 申請人:楊中華