一种自由活塞斯特林机装置的制造方法

文档序号:9613163阅读:786来源:国知局
一种自由活塞斯特林机装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热机领域,具体涉及一种自由活塞斯特林机装置。
【背景技术】
[0002]自由活塞斯特林机是一种回热式热机,具有长寿命、高效率、结构紧凑的优点,具有非常好的应用前景,主要包括斯特林发动机、斯特林制冷机、斯特林热栗三种应用,斯特林发动机和斯特林制冷机应用已经非常广泛,但斯特林热栗还处于刚刚开始的研究阶段。
[0003]自由活塞斯特林机包括两种典型结构:如图1所示的Infinia(美国碟式斯特林光热发电技术公司)结构和如图2所示的Sunpower (国际知名斯特林技术的企业)结构。如图1所示的Infinia结构的排出器4需同时与小活塞6和回热器内壁之间保持间隙密封。如图2所示的Sunpower斯特林机装置结构中排出器4上的连杆13穿过直线电机活塞9,因此排出器也同时存在两道间隙密封,在装配时也存在与Infinia结构相同的问题。
[0004]这两种结构主要是为了使排出器面向压缩腔的端面面积小于排出器面向膨胀腔的端面面积(这个面积指的是投影在排出器横截面上的面积),这样的面积关系可以使与排出器相连的弹簧刚度较小。如果采用如图3所示的等面积排出器结构,板簧的刚度需要非常大,特别是系统的功率较大时,难以加工制作。
[0005]同时,排出器在运动过程中,要始终保持不与回热器内壁面和小活塞相摩擦,在实际装配过程中通常出现其中一道间隙配合好了,而另外一道间隙难以同时满足要求的情况,如果调整其中的一道配合,另一道配合也需要同时调整,因此工艺难度非常高。
[0006]另外,上述Infinia结构、Sunpower结构及等面积排出器结构三种结构由于存在排出器的运动,系统振动较大,也不利于实际应用。

【发明内容】

[0007]针对现有的斯特林机在实际装配过程中加工难度大,工艺成本高,系统振动剧烈,不利于实际使用的问题,本发明提出一种自由活塞斯特林机装置。
[0008]本发明提出一种自由活塞斯特林机装置,包括排出器、小活塞、外壳、弹性支撑结构和室温换热器;
[0009]所述小活塞沿所述排出器中轴线方向设置于所述排出器的气缸内,且与所述排出器的气缸间存在间隙;
[0010]所述排出器设置于所述外壳内;
[0011]所述室温换热器设置于所述外壳和所述排出器之间,与所述外壳接触连接,且与所述排出器存在间隙;
[0012]所述弹性支撑结构设置于所述室温换热器的底端,用于支撑所述排出器。
[0013]优选地,还包括非室温散热器、回热器和直线电机活塞;
[0014]所述非室温散热器和所述回热器设置于所述外壳和所述排出器之间,与所述外壳接触连接,且与所述排出器存在间隙;
[0015]所述直线电机活塞设置于所述外壳内部的压缩腔中;
[0016]所述非室温散热器设置于所述外壳内部的膨胀腔中,且设置在所述外壳内远离所述直线电机活塞的一端,与所述室温换热器通过所述回热器连接。
[0017]优选地,所述非室温散热器、所述回热器和所述室温换热器与所述排出器的间距在10微米量级;所述小活塞与所述排出器的气缸的间距在10微米量级。
[0018]优选地,所述弹性支撑结构为第一板簧,所述第一板簧连接所述排出器和所述外壳。
[0019]优选地,所述小活塞通过第二板簧与所述排出器的内壁连接。
[0020]优选地,所述弹性支撑结构为气浮装置,所述气浮装置包括所述排出器底面的单向阀、所述排出器侧面的若干个节流孔和排出器内腔。
[0021]优选地,所述单向阀设置于所述排出器朝向所述压缩腔的端面,所述单向阀内气体的流动方向为压缩腔流向排出器内腔。
[0022]优选地,一部分所述节流孔设置于所述排出器的内壁,且设置于所述小活塞的高度范围内;另一部分所述节流孔设置于所述排出器的外壁。
[0023]优选地,所述排出器的气缸顶端为封闭结构。
[0024]优选地,所述室温换热器的内壁延伸至所述压缩腔内,且延伸部分靠近室温换热器侧内壁设置有若干个通孔。
[0025]由上述技术方案可知,本发明通过采用自由活塞的排出器结构,可以降低斯特林机的加工难度,减少甚至消除系统振动。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些图获得其他的附图。
[0027]图1为现有的Infinia斯特林机装置的结构示意图;
[0028]图2为现有的Sunpower斯特林机装置的结构示意图;
[0029]图3为现有的等面积排出器斯特林机装置的结构示意图;
[0030]图4为本发明一实施例提供的一种自由活塞斯特林机装置的结构示意图;
[0031]图5为本发明一实施例提供的一种自由活塞斯特林机装置的两个工作时刻示意图;
[0032]图6为本发明一实施例提供的一种自由活塞斯特林机装置作为热栗使用时的结构示意图;
[0033]图7为本发明一实施例提供的一种自由活塞斯特林机装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图,对发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0035]图4示出了本实施例提供的一种自由活塞斯特林机装置的结构示意图,包括排出器104、小活塞106、外壳100、弹性支撑结构108和室温换热器101 ;
[0036]所述小活塞106沿所述排出器104中轴线方向设置于所述排出器104的气缸内,且与所述排出器104的气缸间存在间隙;
[0037]所述排出器104设置于所述外壳100内;
[0038]所述室温换热器101设置于所述外壳100和所述排出器104之间,与所述外壳100接触连接,且与所述排出器104存在间隙;
[0039]所述弹性支撑结构108设置于所述室温换热器104的底端,用于支撑所述排出器104。
[0040]其中,所述弹性支撑结构为第一板簧108,所述第一板簧108连接所述排出器104和所述外壳100 ;所述小活塞106通过第二板簧105与所述排出器104的内壁连接。
[0041]具体地,如图4所示,本实施例还包括非室温散热器103、回热器102和直线电机活塞109 ;所述非室温散热器103、和所述回热器102设置于所述外壳100和所述排出器104之间,与所述外壳100接触连接,且与所述排出器104存在间隙;所述直线电机活塞109设置于所述外壳100内部的压缩腔中;所述非室温散热器103设置于所述外壳100内部的膨胀腔中,且设置在所述外壳100内远离所述直线电机活塞109的一端,与所述室温换热器101通过所述回热器102连接。所述非室温散热器103、所述回热器102和所述室温换热器101与所述排出器104的间距在10微米量级;所述小活塞106与所述排出器104的气缸107的间距在10微米量级。
[0042]其中,非室温换热器103作为发动机和热栗使用时,为高温换热器,作为制冷机使用时,为低温换热器;在所述非室温散热器103、所述回热器102和所述室温换热器101的中央位置是所述排出器104。所述排出器104的外壁面跟所述非室温散热器103、所述回热器102和所述室温换热器101之间是间隙密封结构,小活塞
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