一種斯特林發動機可變體積式活塞的製作方法與工藝

2023-05-23 09:14:21 2

一種斯特林發動機可變體積式活塞一、技術領域本發明涉及斯特林發動機領域，特別涉及一種斯特林發動機可變體積式活塞。二、

背景技術：
自由活塞式斯特林發動機由自由活塞，動力活塞，熱缸，冷缸，曲柄傳動機構組成；自由活塞與動力活塞通過連杆驅動機構相連接，當發動機運行時，自由活塞與動力活塞呈90度相位角運行，以保證熱缸和冷缸內的卡諾循環；由於自由活塞式斯特林發動機對氣密性要求高，因此動力活塞，自由活塞的連杆與氣缸處也需要緊密配合以減少工質洩漏；目前的密封方法是通過高精度的機加工、選用剛性強的連杆和活塞材料並使用多層密封環；此種方法加工難度大，設備昂貴，結構複雜，且密封效果不明顯，在發動機高壓運行時其密封性仍然不能保證絕對密封。三、

技術實現要素：
針對上述問題本發明提供一種斯特林發動機可變體積式活塞，包括柔性活塞（1），柔性活塞（1）與密封法蘭（2）密封連接，密封法蘭（2）通過螺釘A（3）與冷缸（7）連接，冷缸（7）通過密封圈（11）、螺釘B（9）與熱缸（10）密封連接，其特徵在於：所述密封法蘭（2）與冷缸（7）還通過螺釘A（3）固定有V形活塞支架（4），V形活塞支架（4）通過連接片（5）與彈性封頭（14）固定連接，彈性封頭（14）通過設置在活塞開口處的防滑裝置（13）與活塞筒體（6）固定連接，活塞筒體（6）上設置有壓力均衡孔（12），所述壓力均衡孔（12）設置在活塞筒體（6）底部往上三分之二以上處。所述冷缸（7）上還設置有散熱裝置（8），所述散熱裝置（8）為固定在冷缸（7）上的散熱片，散熱片為散熱材料製成。所述V形活塞支架（4）有2個，中心對稱設置。活塞筒體（6）由導熱且耐高溫的輕型材料製成；彈性封頭（14）為彈性密封材料製成；V形活塞支架（4）為剛性材料製成。活塞筒體（6）上設置的壓力均衡孔（12）使氣體在活塞筒體（6）內與熱缸（10）內之間自由流動。活塞筒體（6）的外壁與熱缸（10）和冷缸（7）的內壁之間的間隙小於10mm。本發明的工作原理是：發動機停機時，柔性活塞（1）處於中間位置，活塞筒體（6）處於熱缸（10）和冷缸（7）中間，活塞筒體（6）內壓強與熱缸（10）和冷缸（7）內的壓強相同；當熱缸（10）被加熱後，熱氣體上升，通過壓力均衡孔（12）進入活塞筒體（6）內，活塞筒體（6）內壓力增加，活塞筒體（6）內部體積膨脹，並向下運動，此時冷缸（7）與柔性活塞（1）的內部腔體空間增加，壓力降低，促使柔性活塞（1）下降，活塞筒體（6）內的氣體做完工後體積收縮，流出活塞筒體（6）進入熱缸（10）內，活塞筒體（6）回復到起始位置，由於加熱繼續和氣體回流，熱缸（10）和冷缸（7）內壓力持續升高，促使柔性活塞（1）向上運動至起始位置，此時冷缸（7）空間增大，壓力降低，促使活塞筒體（6）向上運動，體積收縮，氣體通過壓力均衡孔（12）進入到熱缸（10）和冷缸（7）內，使冷缸（7）內壓力持續增加，推動柔性活塞（1）繼續向上運動，冷缸（7）與柔性活塞（1）內的氣體做完工後體積收縮，氣體通過壓力均衡孔（12）進入到活塞筒體（6）內，活塞筒體（6）恢復到起始位置，熱缸（10）內氣體體積持續收縮，直到柔性活塞（1）回到起始位置，熱缸（10）和冷缸（7）內壓力與活塞筒體（6）內的壓力再次平衡，完成一個周期；以此循環。本發明的有益效果在於：使用柔性活塞，可以完美解決氣缸與活塞之間的密封問題，保證在高壓運行時氣缸內無工質洩漏，以達到發動機推力和效率不降低的目的。可變體積式活塞與氣缸連通，其內部壓強與氣缸內壓強一致，因此可變體積式活塞不需要高剛性耐壓材料，降低生產成本，同時減小了氣體為推動活塞運動而浪費內能，進而提高氣體內能的利用率，提高斯特林發動機的輸出功率。利用氣缸筒體內的工質氣體等壓狀態下熱脹冷縮的性質，取消了自由活塞與曲柄之間的連杆設計，保證了氣缸的密封性；且發動機結構得到簡化，製造難度降低。四、附圖說明圖1為本發明結構示意圖；圖2為圖1的防滑裝置的局部放大圖；圖中：1、柔性活塞，2、密封法蘭，3、螺栓A，4、V形活塞支架，5、連接片，6、活塞筒體，7、冷缸，8、散熱裝置，9、螺栓B，10、熱缸，11、密封圈，12、壓力均衡孔，13、防滑裝置，14、彈性封頭。五、具體實施方式實施例1，一種斯特林發動機可變體積式活塞，包括柔性活塞（1），柔性活塞（1）與密封法蘭（2）密封連接，密封法蘭（2）通過螺釘A（3）與冷缸（7）連接，冷缸（7）通過密封圈（11）、螺釘B（9）與熱缸（10）密封連接，其特徵在於：所述密封法蘭（2）與冷缸（7）還通過螺釘A（3）固定有V形活塞支架（4），V形活塞支架（4）通過連接片（5）與彈性封頭（14）固定連接，彈性封頭（14）通過設置在活塞開口處的防滑裝置（13）與活塞筒體（6）固定連接，活塞筒體（6）上設置有壓力均衡孔（12），所述壓力均衡孔（12）設置在活塞筒體（6）底部往上三分之二以上處。所述冷缸（7）上還設置有散熱裝置（8），所述散熱裝置（8）為固定在冷缸（7）上的散熱片，散熱片為散熱材料製成。所述V形活塞支架（4）有2個，中心對稱設置。活塞筒體（6）由導熱且耐高溫的輕型材料製成；彈性封頭（14）為彈性密封材料製成；V形活塞支架（4）為剛性材料製成。活塞筒體（6）上設置的壓力均衡孔（12）使氣體在活塞筒體（6）內與熱缸（10）內之間自由流動。活塞筒體（6）的外壁與熱缸（10）和冷缸（7）的內壁之間的間隙小於10mm。