緊湊型斯特林發動機的製作方法

2023-05-09 16:20:01

專利名稱：緊湊型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燃式的發動機，具體為一種遵循斯特林循環的緊湊型斯特林發動機。
背景技術：
斯特林循環是一種以卡諾循環理論為基礎提出的一種閉式循環過程，具有與卡諾循環相近的理論循環熱效率，該技術首先由羅伯特.斯特林在十九世紀初提出。斯特林循環是將工質氣體封閉在一定的空間內周斯性地進行加熱、冷卻，並在加熱膨脹時對外做功，在冷卻時被壓縮而回到原狀態，從而實現周期性循環過程。現有的斯特林發動機結構形式多種多樣，根據動力活塞與配氣活塞的配置結合形式的不同大致可分為α型、β型、r型。其中α型的動力氣缸是與加熱器連接，但沒有配氣活塞；β型、r型的動力氣缸都是與冷卻器連接，這樣的連接方式造成動力氣缸始終是充滿低溫的工質氣體，當動力氣缸膨脹時，加熱器加熱的工質氣體在流向動力氣缸時會被回熱器和冷卻器冷卻，從而降低了高溫工質氣體的做功能力，進而降低了整機運行效率。現有的斯特林發動機的傳動機構主要有曲柄連杆機構、菱形傳動機構、雙臂曲柄機構、叉架式傳動機構、斜盤傳動機構。此類機構由於自身結構特點，在上下止點處的效率很低，從而影響整個行程內傳動效率，而且在使用上述各型傳動機構來實現配氣活塞的動作時，都是讓配氣活塞與動力活塞的運動相對相位差都保持在90度,斯特林發動機(公開號CN 102017223A)採用90度同心正回凸輪來推動並拉動框形裝置，但固定的90度相位角的傳動方式並不能完全模擬斯特林循環過程，而且曲柄連杆類傳動還存在不平穩的振動，動力活塞對動力氣缸內壁存在側壓力等問題，增大了密封空間的密封難度，進而影響斯特林發動機的平穩運行。為了加強傳熱效果，很多斯特林發動機都採用外部加熱器，配氣活塞式斯特林發動機(公開號CN101280737A)的方案由多根外露的加熱管組成加熱器管組來強化加熱，容易造成加熱器損壞，需密封的點多，密封難度較大，並增大了整個發動機的體積；當工質氣體在加熱器中流動時，雖然加熱效果好，但工質氣體的流動阻力增大。以上所述的技術，導致現有斯特林發動機結構複雜，整體結構不緊湊，體積偏大，密封難度大，實際運行效率低等問題

實用新型內容緊湊型斯特林發動機是為了解決斯特林發動機加熱器結構複雜，整體結構不緊湊，體積偏大，密封難度大，實際運行效率低的問題本實用新型解決上述問題所採用的技術方案是緊湊型斯特林發動機由熱腔體、冷腔體、動力氣缸、配氣活塞、動力活塞、回熱器組成的基於斯特林循環的外燃式發動機，其中熱腔體、冷腔體、動力氣缸、動力活塞形成一個封閉空間，在該封閉空間內充一定壓強的 工質氣體，在圓形的熱腔體和圓形的冷腔體組成的空間中同心安裝有配氣活塞，配氣活塞將該空間分隔成熱腔和冷腔；外部熱量是通過熱腔體加熱熱腔中的工質氣體，因此熱腔體就直接起到加熱器的作用，在冷腔中的工質氣體的熱量通過冷腔體來進行冷卻，因此冷腔體起到冷卻器的作用；在上述封閉空間中，圓形的動力活塞安裝在動力氣缸中並能沿其軸線自由運動，動力活塞與動力氣缸的接觸面有較好的氣密性能，動力氣缸進氣端直接與熱腔連通，熱腔中的高溫工質氣體能以最短距離進入到動力氣缸中，實現工質氣體在動力氣缸與熱腔間的近距耦合；回熱器是安裝在熱腔體和冷腔體與配氣活塞之間的環形空間中，在熱腔和冷腔之間，回熱器與配氣活塞處於並列布置並能實現同步往復運動；配氣活塞的往復運動迫使工質氣體在熱腔和冷腔之間往復運動，回熱器是工質氣體在熱腔和冷腔之間流動的唯一通道；為確保工質氣體能被最大限度地被加熱和冷卻，回熱器能使工質氣體在流過回熱器時產生強烈旋轉，當旋轉的工質氣體向熱腔流動時，工質氣體能與熱腔體進行強烈的熱交換，從而將已在回熱器中加熱後的工質氣體加熱到更高的溫度；當旋轉的工質氣體向冷腔流動時，工質氣體能與冷腔體進行強烈的熱交換從而將已在回熱器中冷卻後的工質氣體冷卻到更低溫度；採用由齒輪、齒條、超越離合器、輸出軸和緩衝彈簧組成的齒輪齒條傳動機構，齒輪齒條傳動機構的連接方式為動力活塞與齒條連接，齒條與齒輪嚙合，齒輪通過超越離合器與輸出軸同心連接，超越離合器的傳動方向是使齒輪為主動元件，輸出軸為從動元件，緩衝彈簧的一端與齒條接觸，當動力活塞作功時推動齒條作直線運動並壓縮緩衝彈簧，齒條推動齒輪轉動，齒輪再帶動輸出軸轉動，當齒條運動停止時，被壓縮的緩衝彈簧可推動齒條和動力活塞作返向直線運動；採用由凸輪、配氣導杆和復位彈簧組成的凸輪機構來實現配氣活塞的往復運動，配氣導杆的一端穿過冷腔體端面上的通孔進入冷腔中與配氣活塞連接，通孔與配氣導杆的接觸面有較精密的配合而具有氣密性能，配氣導杆能在通孔中自由滑動，配氣導杆的另一端穿過復位彈簧後與凸輪接觸，復位彈簧處於壓縮狀態以壓迫配氣導杆與凸輪始終保持接觸，凸輪機構中的凸輪輪廓尺寸可使配氣活塞與動力活塞在運動時有合理的相位差且在一個運動周期內相位差不是恆定為90° ;上述的齒輪齒條傳動機構和凸輪機構安裝在由傳動箱體形成的與外界環境有一定氣密性的隔離空間中，隔離空間與上述的封閉空間之間是氣密的，只有配氣導杆可在隔離空間和封閉空間中移動，在隔離空間和上述封閉空間中都充有壓強相等的工質氣體。[0009]對技術方案的改進所述熱腔體和冷腔體都為圓筒狀且內徑大小一樣，熱腔體的一端封閉，另一端與冷腔體的一端密封連接，冷腔體另一端封閉成冷腔體端面，冷腔體端面垂直於動力氣缸的軸線；動力氣缸在熱腔體和冷腔體的中心並垂直同心固定安裝在冷腔體端面上，在冷腔體端面的中心開有可使齒條穿過的中心孔；在熱腔與冷腔間安裝的配氣活塞為圓筒狀，動力氣缸從配氣活塞的中心穿過，而且配氣活塞可沿著動力氣缸的外壁自由移動；配氣活塞與熱腔體和冷腔體之間的環形空間中安裝有若干肋片，肋片是固定安裝在配氣活塞的外圓周面上，成均勻分布，這些肋片組成了回熱器，回熱器是與配氣活塞同步往復運動的，肋片的寬度方向是沿配氣活塞的徑向垂直安裝而成圓環形結構，肋片的長度方向則與配氣活塞的運動軸線成一定夾角螺旋式安裝，以使工質氣體在流過回熱器中的肋片時能形成強烈的旋轉氣流，肋片的長度與配氣活塞的長度相當；為了增強回熱器的換熱作用，減小工質氣流流過肋片時的阻力，每片的肋片的厚度為O. 2至O. 5_，肋片之間平行安裝且間距為I至5mm為宜，回熱器的外徑略小於熱腔體和冷腔體的內徑；因為工質氣體的加熱和冷卻都主要是通過熱腔體和冷腔體來實現的，為增強工質氣體與熱腔體和冷腔體間的熱交換效果，在熱腔體內表面均勻布置有若干條成螺旋狀的凹槽，冷腔體內表面也均勻布置有若干條成螺旋狀的凹槽，所有這些凹槽形狀尺寸都不應影響回熱器在熱腔和冷腔中的往復運動，並且所有凹槽的旋轉方向應與回熱器中肋片的旋轉方向同向；所述齒輪齒條傳動機構中的齒條的一端穿過冷腔體端面上的中心孔在動力氣缸中與動力活塞連接，動力活塞的運動軸線應與齒條的運動軸線重合，齒條的別一端與緩衝彈簧的一端接觸，緩衝彈簧的另一端再與傳動箱體連接；齒輪與輸出軸之間安裝有超越離合器，齒輪是與超越離合器的外圈連接而無相對移動，輸出軸與超越離合器的內圈連接而無相對移動，當齒輪在齒條的推動下的轉速高於輸出軸的轉速時，超越離合器結合而使齒輪帶動輸出軸同步轉動並傳遞功，當動力活塞運動減 慢造成齒輪轉速低於輸出軸的轉速時，超越離合器脫開而使輸出軸與齒輪差動轉動；輸出軸是通過軸承座安裝在冷腔體端面上，齒條在整個運動周期中都與齒輪處於嚙合狀態，齒條的行程應使齒輪剛好轉動半周或一周；在齒輪齒條傳動機構中，可採用圓齒輪和配套的直齒條，也可採用非圓齒輪，當採用非圓齒輪時，配套的曲面齒條的齒頂輪廓線應與非圓齒輪的嚙合軌跡相匹配，不管是什麼齒輪齒條結構，都應保證齒輪旋轉中心至齒條的運動軸線的距離恆定；所述的凸輪機構中的凸輪是固定安裝在輸出軸上並能與輸出軸同步轉動，在冷腔體端面上與凸輪正對位置開有可穿過配氣導杆的通孔，當凸輪由低位向高位轉動時，可推動配氣導杆進而推動配氣活塞由冷腔向熱腔移動，復位彈簧套在冷腔體端面與凸輪之間的一段配氣導杆上，復位彈簧處於壓縮狀態，當凸輪由高位向低位轉動時，復位彈簧可壓迫配氣導杆並拉動配氣活塞由熱腔向冷腔移動，從而實現配氣活塞的往復運動；為了使配氣活塞作往復運動時受力對稱，共有兩套凸輪機構，分別對稱安裝在上述齒輪齒條傳動機構的兩側，兩套凸輪機構具有相同的運動相位關係，兩套凸輪機構中的兩根配氣導杆在冷腔中與配氣活塞對稱連接。對技術方案的進一步改進所述的凸輪機構中的凸輪還可固定安裝在齒輪連接套上，並能與齒輪連接套同步轉動；而上述的齒輪連接套是套在輸出軸外側並與輸出軸同心安裝，在齒輪兩側的齒輪連接套是對稱固定安裝在齒輪上，齒輪仍然通過超越離合器與輸出軸連接，因此，上述的凸輪、齒輪連接套、齒輪是同步轉動。本實用新型由於採用了將動力氣缸與熱腔直接連通，回熱器與配氣活塞安裝在一起並同步運動，回熱器能產生旋轉氣流，提高了工質氣體的加熱效果，熱腔體直接作為加熱器使用，減少了附屬結構，沒有外露結構，不易損壞，還採用了傳動效率更高的齒輪齒條傳動機構，從而使動力活塞與動力氣缸不存在側壓力，摩擦減小，用凸輪機構來調節配氣活塞與動力活塞之間的運動相位關係，更好地模擬了斯特林循環過程，使循環效率提高，整個封閉空間只有三個氣密部位，而且這些部位的運動構件都是作直線運動，沒有振動，能更好地解決氣密問題，運動也更平衡，因此緊湊型斯特林發動機具有較小的體積，結構緊湊，密封性能好，運行效率高的特點。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的主示意圖。圖2是圖I俯視示意圖。圖3是圖I的左視示意圖。[0016]圖4是圖I的右視示意圖。圖5是圖4的局部放大圖。圖6是非圓齒輪與曲面齒條的嚙合示意圖。圖7是另一種實施例的主示意圖。圖8是凸輪的另一種安裝方式示意圖。 以上各圖中101.熱腔體；102.冷腔體；103.中心孔；104.冷腔體端面；105.輸出軸；106.傳動箱體；107.隔離空間；108.緩衝彈簧；109.齒條；110.軸承座；111a、Illb.凸輪；112a、112b.復位彈簧；113.通孔『114.冷腔；115a、115b.配氣導杆』 116.動力活塞；117.配氣活塞；118.動力氣缸；119.熱腔；120.回熱器；201.齒輪；202.超越離合器；203.動力氣缸進氣端；501.凹槽；502.肋片；601.非圓齒輪；602.曲面齒條；701.熱腔體端面；702.氣缸底板；703.通孔『801.軸承；802.齒輪連接套。
具本實施方式如圖I、圖2所示，緊湊型斯特林發動機由熱腔體101、冷腔體102、動力氣缸118、配氣活塞117、動力活塞116、回熱器120、齒輪齒條傳動機構、凸輪機構、傳動箱體106等組成，其中的熱腔體101、冷腔體102、動力氣缸118和動力活塞116形成了一個封閉空間，熱腔體101 —端封閉，另一端與冷腔體102的一端密封連接，冷腔體102的另一端封閉為冷腔體端面104，冷腔體端面104垂直於熱腔體101和冷腔體102的軸線，熱腔體101與冷腔體102同軸安裝，內徑尺寸一樣，動力氣缸118在熱腔體101和冷腔體102的中心並垂直同心安裝在冷腔體端面104上，在冷腔體端面104的中心上開有中心孔103 ;熱腔體101與動力氣缸118之間的空間為熱腔119，冷腔體102與動力氣缸118之間的空間為冷腔114 ;在圓形的熱腔體101與圓形的冷腔體102組成的封閉空間(由熱腔119和冷腔114組成)中同心安裝有圓筒狀的配氣活塞117，動力氣缸118從配氣活塞117的中心穿過，配氣活塞117能沿動力氣缸118的外壁自由移動，在配氣活塞117的外圓周面上安裝回熱器120，回熱器120上的肋片502與配氣活塞117的運動軸線成一定夾角螺旋式安裝，肋片502之間是平行安裝的，間距在I至5mm ;動力活塞116安裝在動力氣缸118中並能沿軸線自由運動；動力氣缸進氣端203直接與熱腔119連通，使熱腔119中的高溫工質氣體能以最短距離合進入動力氣缸118中；上述的凸輪機構是由凸輪llla、lllb、配氣導杆115a、115b、復位彈簧112a、112b組成，凸輪IllaUllb固定安裝在輸出軸105上，在冷腔體端面104上與凸輪111a、Illb正對位置開有通孔113，配氣導杆115a、115b穿過通孔113進入冷腔114中並與配氣活塞117連接，配氣導杆115a、115b與通孔113的接觸面有較好配合而具有氣密性能，但配氣導杆115a、115b能在通孔113中自由移動，復位彈簧112a套在冷腔體端面104與凸輪Illa之間的一段配氣導杆115a上，復位彈簧112b套在冷腔體端面104與凸輪Illb之間的一段配氣導杆115b上；共有兩套凸輪機構，其中凸輪111a、配氣導杆115a、復位彈簧112a組成一套，凸輪111b、配氣導杆115b、復位彈簧112b組成另一套；上述的齒輪齒條傳動機構是由齒輪201、齒條109、緩衝彈簧108、輸出軸105、超越離合器202組成，齒條109的一端穿過冷腔體端面104上的中心孔103與動力活塞116連接，齒條109與齒輪201嚙合，齒條109的另一端與緩衝彈簧108連接，緩衝彈簧108的另一端與傳動箱體106連接，齒輪201通過超越離合器202安裝在輸出軸105上且齒輪201與超越離合器202的外圈連接，輸出軸105與超越離合器202的內圈連接，齒輪201採用圓齒輪，齒條109採用直齒條，在整個運動周期中齒輪201與齒條109都處於嚙合狀態；上述的齒輪齒條傳動機構和上述的凸輪機構安裝在由傳動箱體106與冷腔體端面104形成的與外界環境有氣密性的隔離空間107中，只有輸出軸105穿出傳動箱體106，隔離空間107與冷腔114之間是被冷腔體端面104隔開；在隔離空間107和上述封閉空間中都充有壓強相等的工質氣體；熱腔體101內表面均勻布置有若干凹槽501，冷腔體102內表面均勻布置有若是凹槽501，它們的旋轉方向都與肋片502的旋轉方向同向。如圖I、圖3所示，兩套凸輪機構是對稱安裝在齒輪齒條傳動機構的兩側，其中的兩個凸輪IllaUllb具有相同的運動相位關係並都與輸出軸105固定安裝，兩套凸輪機構中的兩個配氣導杆115a、115b能保持同步運動；齒輪201、凸輪IllaUllb都安裝在輸出軸105上，輸出軸105則通過軸承座110安裝在冷腔體端面104上。如圖4、圖5所示，動力氣缸118與熱腔體101同心安裝，動力活塞116在動力氣缸118中並同心；回熱器120是由固定安裝在配氣活塞117的外圓周面上均勻分布的若干肋片502組成，肋片502沿配氣活塞117徑向垂直安裝而成圓環形結構，回熱器120的外徑略小於熱腔體101的內徑。如圖6所示為另一種齒輪齒條傳動機構的示意，其它結構如圖I相同，只是其中的齒輪和齒條是採用非圓齒輪601和曲面齒條602，其中曲面齒條602的齒頂輪廓線應與非圓齒輪601的嚙合軌跡相匹配，以確保非圓齒輪601的旋轉中心至曲面齒條602的運動軸線的距離恆定，非圓齒輪601通過超越離合器202與軸出軸105連接。如圖7所示為另一實施例，與圖I所示的結構的主要區別是冷腔體102的一端封閉，另一端與熱腔體101的一端連接，熱腔體101的另一端封閉成熱腔體端面701，動力氣缸118垂直安裝在熱腔體端面701中心外側，並在熱腔體端面701上開有與動力氣缸118內徑同樣大小的孔以使動力氣缸進氣端203直接與熱腔119連通，冷腔體102、熱腔體101和動力氣缸118是同軸串連；動力活塞116安裝在動力氣缸118中，在熱腔體端面701和氣缸底板702上與凸輪Illb正對位置處分別有通孔703和113，配氣導杆115b從隔離空間107中依次穿過通孔113和通孔703後在熱腔119中與配氣活塞連接，復位彈簧112b套在氣缸底板702與凸輪Illb之間的一段配氣導杆115b上，同樣是兩套凸輪機構，兩套凸輪機構沿輸出軸105軸線對稱安裝在齒輪齒條109的兩側；在氣缸底板702中心開有中心孔103，齒條109經中心孔103穿過氣缸底板702與動力活塞116連接，動力箱體106與氣缸底板702形成隔離空間107，輸出軸105通過軸承座110安裝在氣缸底板702上，本實施例可以防止動力氣缸118處於高溫工質氣體中，有利於延長動力氣缸的壽命。如圖8所示的凸輪的另一種連接方式，凸輪IllaUllb與齒輪連接套802固定連接，齒輪連接套802套在輸出軸105外側並與輸出軸105同心安裝，在齒輪201兩側的齒輪連接套802是對稱固定安裝在齒輪201上，凸輪111、齒輪連接套802和齒輪201是同步轉動，在齒輪連接套802的兩端與輸出軸105間安裝有軸承801，軸承801以保證齒輪連接套802與輸出軸105同心並在轉動是無晃動。
權利要求1.緊湊型斯特林發動機是ー種基於斯特林循環的外燃式發動機，由熱腔體(101)、冷腔體(102)、動カ氣缸(118)、配氣活塞(117)、動カ活塞(116)、回熱器(120)組成，其中的熱腔體(101)、冷腔體(102)、動カ氣缸(118)和動カ活塞(116)形成ー個封閉空間，在該封閉空間中充有一定壓強的エ質氣體，在圓形的熱腔體(101)與圓形的冷腔體(102)組成的空間中同心安裝有配氣活塞(117)，配氣活塞(117)將上述的空間分隔成熱腔(119)和冷腔(114)，動カ活塞(116)安裝在動カ氣缸(118)中井能沿其軸線自由運動，動カ活塞(116)與動カ氣缸(118)的接觸面有較好的氣密性能，其特徵是動カ氣缸進氣端(203)直接與熱腔(119)連通，熱腔(119)中的高溫エ質氣體能以最短距離進入動カ氣缸(118)中；回熱器(120)安裝在熱腔體(101)和冷腔體(102)與配氣活塞(117)之間的環形空間中，在熱腔(119)與冷腔(114)之間，回熱器(120)與配氣活塞(117)並列布置並可同步往復運動，回熱器(120)是エ質氣體在熱腔(119)和冷腔(114)之間流動的唯一通道；採用由齒輪、齒條、超越離合器(202)、輸出軸(105)和緩衝彈簧(108)組成的齒輪齒條傳動機構，動カ活塞(116)與齒條連接，齒條與齒輪嚙合，齒輪通過超越離合器(202)與輸出軸(105)連接，超越離合器(202)的傳動方向是使齒輪為主動元件,輸出軸(105)為從動元件,緩衝彈簧(108)的一端與齒條接觸；米用由凸輪(IllaUllb)、配氣導杆(115a、115b)和復位彈簧(112a、112b)組成的凸輪機構，配氣導杆(115a、115b)的一端穿過冷腔體端面(104)上的通孔(113)進入冷腔(114)中與配氣活塞(117)連接，通孔(113)與配氣導杆(115a、115b)的接觸面有較精密的配合而具有氣密性能，配氣導杆(115a、115b)能在通孔(113)中自由滑動，配氣導杆(115a、115b)的另一端穿過復位彈簧(112a、112b)後與凸輪(IllaUllb)接觸，復位彈簧(112a、112b)處於壓縮狀態以壓迫配氣導杆(115a、115b)與凸輪(IllaUllb)始終保持接觸，凸輪(IllaUllb)的輪廓尺寸可使配氣活塞(117)與動カ活塞(116)在運動時有合理的相位差且在ー個運動周期內相位差不是恆定為90° ;上述的齒輪齒條傳動機構和凸輪機構安裝在由傳動箱體(106)形成的與外界環境有一定氣密性的隔離空間(107)中，隔離空間(107)與上述的封閉空間之間是氣密的，只有配氣導杆(115a、115b)可在隔離空間(107)和封閉空間中移動，在隔離空間(107)和上述封閉空間中都充有壓強相等的エ質氣體。
2.根據權利要求I所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述熱腔體(101)的一端封閉，另一端與冷腔體(102)的一端密封連接，冷腔體(102)另一端封閉成冷腔體端面(104)，冷腔體端面(104)垂直於動カ氣缸(118)的軸線；動カ氣缸(118)在熱腔體(101)、冷腔體(102)的中心並垂直同心固定安裝在冷腔體端面(104)上，在冷腔體端面(104)的中心開有可使齒條穿過的中心孔(103);在熱腔(119)與冷腔(114)之間安裝的配氣活塞(117)為圓筒狀，動カ氣缸(118)從配氣活塞(117)中心穿過，配氣活塞(117)能沿動カ氣缸(118)外壁自由移動。
3.根據權利要求I所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述回熱器(120)是由固定安裝在配氣活塞(117)的外圓周面上均勻分布的若干肋片(502)組成，肋片(502)沿配氣活塞(117)徑向垂直安裝而成圓環形的結構，肋片(502)的長度方向是與配氣活塞(117)的運動軸線成一定夾角螺旋式安裝，肋片(502)的長度與配氣活塞(117)的長度相當，每片肋片(502)的厚度為O. 2至O. 5mm，肋片(502)之間是平行安裝且間距為I至5mm，回熱器(120)的外徑略小於熱腔體(101)和冷腔體(102)的內徑。
4.根據權利要求I或2、或3所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述熱腔(119)體(101)內表面均勻布置有若干條成螺旋狀的凹槽(501),凹槽(501)的旋轉方向與回熱器(120)中的肋片(502)的旋轉方向同向；所述冷腔(114)體(102)內表面均勻布置有若干條成螺旋狀的凹槽(501)，凹槽(501)的旋轉方向與回熱器(120)中的肋片(502)的旋轉方向同向。
5.根據權利要求I所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述齒輪齒條傳動機構中的齒條的一端穿過冷腔體端面(104)上的中心孔(103)在動カ氣缸(118)中與動カ活塞(116)連接，且動カ活塞(116)的運動軸線與齒條的運動軸線重合，緩衝彈簧(108)的另ー端與傳動箱體(106)連接，齒輪與超越離合器(202)外圈連接而不應有相對位移，輸出軸(105)與超越離合器(202)內圈連接而不應有相對位移，輸出軸(105)通過軸承座(110)安裝在冷腔體端面(104)上，齒條在整個運動周期中都與齒輪處於嚙合狀態，齒條的行程應使齒輪剛好轉動半周或一周。
6.根據權利要求I或5所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述齒輪齒條傳動機構中的齒輪為圓形齒輪(201);所述齒輪齒條傳動機構中的齒條為直齒條(109),即齒條 (109)的齒頂輪廓線為直線；齒輪(201)中心到齒條(109)的運動軸線的距離恆定。
7.根據權利要求I或5所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述齒輪齒條傳動機構中的齒輪為非圓齒輪(601);所述齒輪齒條傳動機構中的齒條為曲面齒條(602)且曲面齒條(602)的齒頂輪廓線與非圓齒輪(601)的嚙合軌跡相匹配；非圓齒輪(601)旋轉中心到曲面齒條(602)的運動軸線的距離恆定。
8.根據權利要求I所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述凸輪(IllaUllb)固定安裝在輸出軸(105)上；凸輪(llla、lllb)與輸出軸(105)的轉動同步。
9.根據權利要求I所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述凸輪(IllaUllb)固定安裝在齒輪連接套(802)上；上述齒輪連接套(802)套在輸出軸(105)外側並與輸出軸(105)同心安裝，在齒輪(201)兩側的齒輪連接套(802)是對稱固定安裝在齒輪(201)上，凸輪(IllaUllb)、齒輪連接套(802)和齒輪(201)是同步轉動。
10.根據權利要求I或8、或9所述的緊湊型斯特林發動機，其特徵是所述凸輪機構有兩套，兩套凸輪機構分別沿輸出軸(105)的軸線對稱安裝在所述齒輪齒條傳動機構的兩側；兩套凸輪機構具有相同的運動相位關係，兩套凸輪機構中的兩根配氣導杆(115a、115b)在冷腔(114)中與配氣活塞(117)對稱連接。
專利摘要本實用新型涉及一種遵循斯特林循環的緊湊型斯特林發動機。包括熱腔體(101)、冷腔體(102)、動力氣缸(118)、配氣活塞(117)、動力活塞(116)、回熱器(120)、齒輪齒條傳動機構、凸輪機構等；所述動力氣缸在熱腔體和冷腔體中同心安裝，動力氣缸進氣端直接與熱腔(119)連通，配氣活塞在熱腔體和冷腔體中，動力氣缸從配氣活塞中穿過；所述回熱器是由若干在配氣活塞的外圓周面上成螺旋狀安裝的肋片(502)組成，可使工質氣體在流過肋片時產生旋轉；通過齒輪齒條傳動機構來實現動力的傳動；由凸輪機構來實現配氣活塞的往復運動。本實用新型具有體積較小，結構緊湊，密封性能好，運行效率高的特點。
文檔編號F02G1/055GK202370693SQ201120552478
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者周興林 申請人:周興林