一种燃气式轴向传动α型四缸双作用斯特林发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于斯特林发动机技术领域，尤其涉及一种燃气式轴向传动a型四缸双作用斯特林发动机。
【背景技术】
[0002]随着能源和环境形势的日益严峻，许多领域都以节能、环保为首要目标，汽车是目前城市环境污染的重要的污染源，因此在国家制定的发展战略中，将汽车节能减排技术作为重要内容提出，迫切希望能够寻找一种节能、环保的解决方案。使用天然气作为燃料的斯特林发动机是一种结构新颖的新型发动机，它是在传统内燃机给人类造成了石油能源短缺和环境污染日益严重之后发展起来的，新型的燃气式斯特林发动机的排放低、能量利用率高、噪声污染显著减少，是斯特林发动机发展的重要方向之一。
[0003]斯特林发动机(StirlingEngine)是一种外燃式活塞发动机，以氢、氦或者空气等气体作为工质按闭式回热循环的方式来对外做功。斯特林发动机的起源可以追溯到19世纪，在随后的几十年中风靡一时，当时的斯特林发动机采用空气作为工质，导热系数低，加之当时的材料与制造技术水平有限导致包括加热器、回热器和冷却器在内的换热器的换热效果很差，使得当时的斯特林发动机的热效率低，同时功率很小而质量很大，以至于逐渐被内燃机和汽轮机等其它类型的热机所煙没而未能得到进一步发展。近年来随着相关技术枷锁相继被打破，国内、外斯特林发动机技术都取得了很大发展，特别是荷兰、日本、美国等国家发展较快。主要是用于太阳能发电、小型热电联供系统以及潜艇静音巡航等领域。目前的斯特林发动机方案多采用斜盘式传动方案，该方案输出转矩大且相关技术较为成熟，但活塞承受较大的径向力，而斯特林发动机的活塞采用无油润滑，活塞承受较大的径向力对于提高发动机寿命是不利的。且现有的斯特林发动机多采用汽、柴油作为燃料，对环境污染也较为严重。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种燃气式轴向传动α型四缸双作用斯特林发动机，以清洁的天然气气体燃料为能源，采用正向斯特林循环经由轴向传动机构输出轴功，具有高效、清洁、低噪声的优点，并且能够提高密封件寿命。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案:
[0006]—种燃气式轴向传动α型四缸双作用斯特林发动机，包括燃烧装置I，加热装置II在燃烧装置I内部，工质循环装置V的气缸顶501与加热装置II相连，气缸502与冷却装置IV相连，加热装置II与冷却装置IV经由回热器III相连构成闭合的工质循环回路，传动装置VI通过连杆与工质循环装置V的活塞杆509相连，传动装置VI和燃烧装置I经由剖分式外壳7连接成一个整体，该发动机以氢气或者氦气作为工质，采用正向斯特林循环，工质经加热装置II从燃烧装置I中吸热，经回热器III蓄能，向冷却装置IV放热，构成完整的工质循环回路，通过传动机构VI对外输出轴功。
[0007]所述燃烧装置I包括燃气进气管路101，燃气进气管101通过进气管路密封法兰102与进气分流罩104 —同固定在进气端外壳103上，进气分流罩104与进气端外壳103之间设置调整垫片111，进气管路密封法兰102与进气端外壳103之间设置有密封圈，进气端外壳103与排气端外壳106连接，排气端外壳106与燃烧室外壳105—同嵌套固定在燃烧装置底座109上，排气端外壳106与燃烧室外壳105中间设置有空气预热器107，燃烧室外壳105和燃烧装置底座109中间配有绝热毡108，旋流器112与燃气分流器113固定在燃气进气管101出气端，穿过燃烧室外壳105进气端顶部开口伸入燃烧室内部。
[0008]所述加热装置II包括加热管201，加热管201—端焊接在外圈集热管202上，另一端焊接在内圈集热管203上，加热管201有若干根，工质从加热管201中流过时吸收热量，外圈集热管202与回热器III的回热器套筒301相连，内圈集热管203与工质循环装置V的气缸顶501相连。
[0009]所述回热器III由四个回热器间隔90°均布，每一个回热器包括回热器壳体301，回热器挡板302放置在回热器壳体301内部热端，防止回热器基体304从热端脱落，回热器套筒303套在回热器基体304外，回热器套筒303放置在回热器壳体301中。
[0010]所述冷却装置IV由四个冷却装置间隔90°均布，每一个冷却装置包括冷却器壳体401，冷却管402放置在冷却器壳体401内部，冷却器挡板403固定在冷却管402冷端，防止冷却管402脱落，冷却器底座404与冷却器壳体401相连，冷却器底座404固定在传动装置VI的传动室底座601上并通过软管与工质循环装置V的气缸502相连。
[0011]所述工质循环装置V由四个气缸间隔90°均布，每一个气缸502—端与气缸顶501固定，气缸502另一端与传动室底座601固定，活塞杆底座504与活塞杆509固定后一同固定在活塞杆套筒505上，活塞杆套筒505与活塞顶503—同安装在活塞座508上，活塞顶503为空心结构，活塞座508放置在气缸502中，能够沿气缸502轴向自由运动，活塞座508上设置有活塞环506和活塞导向环507，活塞杆509端部安装连杆底座510，连杆底座510与传动装置VI的连杆614通过球铰相连，活塞杆509与传动室底座601之间有密封措施。
[0012]所述传动装置VI包括传动室底座601，传动室外壁602—端与传动室底座601固定，另一端与传动室端盖607固定，支撑端主轴603底座端通过角接触轴承与传动室底座601固定，斜盘端通过圆柱滚子轴承613与斜盘盖板604相连，斜盘盖板604与斜盘605固结，斜盘605通过圆柱滚子轴承613与输出端主轴606相连，输出端主轴606通过角接触轴承与传动室端盖607固定，输出端主轴606与传动室端盖607之间通过密封圈608密封，斜盘端盖604和斜盘605通过第一销轴617经滚针轴承与导向环609相连，导向环609经滚针轴承和第二销轴611与传动室外壁相连，并有导向环销轴盖板612压紧，斜盘端盖604和斜盘605均布有球铰支座顶部616和球铰支座底部615，通过四个连杆614与工质循环装置V的连杆底座510铰接。
[0013]本发明的有益效果:本发明所述发动机以气体燃料作为能源，燃烧装置中设计了进气预热装置可以回收尾气的部分废热，从而提高了能量利用率;旋流器可以使燃气与空气充分混合燃烧，整个燃烧过程为连续、定常燃烧，燃烧过程几乎无噪声且具有较高的燃烧效率;燃烧室中的温度最高的区域恰好为加热管所在的区域，使能量利用率进一步提升;采用具有导向环的轴向传动机构，使活塞连杆与气缸轴线夹角保持在3?5°的范围内，活塞承受的径向力大幅降低，斯特林发动机的活塞均采用无油润滑、密封的工作方式，降低活塞所受径向力可以有效提高活塞环与活塞杆密封件的寿命，从而提高发动机的寿命和工作可靠性。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图2是图1的A向视图。
[0016]图3是图2的B-B剖视图。
[0017]图4是斜盘连接方式的示意图。
[0018]图5是工质循环装置V的局部放大视图。
[0019]图6是回热器III和冷却装置IV的局部放大视图。
[0020]图7是导向环609和传动室外壁602连接处的局部放大视图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0022]参照图1、图2及图3，一种燃气式轴向传动α型四缸双作用斯特林发动机，包括燃烧装置I，加热装置II在燃烧装置I内部，工质循环装置V的气缸顶501与加热装置II相连，气缸502与冷却装置IV相连，加热装置II与冷却装置IV经由回热器III相连构成闭合的工质循环回路，传动装置VI通过连杆与工质循环装置V的活塞杆509相连，传动装置VI和燃烧装置I经由剖分式外壳7连接成一个整体，该发动机以氢气或者氦气作为工质，采用正向斯特林循环，工质经加热装置II从燃烧装置I中吸热，经回热器III蓄能，向冷却装置IV放热，构成完整的工质循环回路，通过传动机构VI对外输出轴功。
[0023]参照图1及图3，所述燃烧装置I包括燃气进气管路101，燃气进气管101通过进气管路密封法兰102与进气分流罩104 —同固定在进气端外壳103上，进气分流罩104与进气端外壳103之间设置调整垫片111，进气管路密封法兰102与进气端外壳103之间设置有密封圈，保证进气管路的密封性能，进气端外壳103与排气端外壳106通过螺栓114连接，排气端外壳106与燃烧室外壳105—同嵌套固定在燃烧装置底座109上，排气端外壳106与燃烧室外壳105中间设置有空气预热器107，利用排出的高温尾气对进气通道中的空气进行加热，燃烧室外壳105和燃烧装置底座109中间配有绝热毡108，以减少燃烧装置I与工质循环装置V之间的热量传递，旋流器112与燃气分流器113固定在燃气进气管101出气端，穿过燃烧室外壳105进气端顶部开口伸入燃烧室内部，燃气分流器113上开有分流孔，使燃气沿径向均匀喷出，空气经空气预热器107预热后从燃烧室外壳105进气端顶部的开孔进入燃烧室，空气流经旋流器112后形成气体旋流，与燃气分流器113喷出的燃气充分混合，在燃烧室中充分燃作
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[0024]参照图1及图3，所述加热装置II包括加热管201，加热管201—端焊接在外圈集热管202上，另一端焊接在内圈集热管203上，加热管201有若干根，工质从加热管201中流过时吸收热量，外圈集热管202与回热器III的回热器套筒301相连，内圈集热管203与工质循环装置V的气缸顶501相连。
[0025]参照图1，所述回热器III由四个回热器间隔90°均布，每一个回热器包括回热器壳体301，回热器挡板302放置在回热器壳体301内部热端，防止回热器基体304从热端脱落，回热器套筒303套在回热器基体304外，回热