一种斯特林发动机活塞杆密封结构的制作方法

本实用新型涉及一种斯特林发动机的活塞杆密封结构。

背景技术：

斯特林发动机是一种靠封闭在发动机内部冷、热两个腔体间气体循环振荡而将热能转化为机械能的外燃机。其内部工作气体在热端吸收热量，处于高温高压状态，通过回热器及冷却器后温度及压力有所降低，但也仍然具有一定的压力，如果工作介质泄漏，会造成斯特林发动机工作压力降低，且发动机效率会降低。

由于其对材料技术和密封技术要求较高，虽然从其发明到现在近二百年时间，但其不象内燃机一样发展迅速，究其原因一是由于高温高压部件材料的热强度不够，另一原因是无法解决高温高压下氢气的动密封问题，随着材料技术的发展，高温合金可解决零部件的热强度问题。当密封技术发展，解决高温高压下的动密封问题，斯特林发动机就能得到更快的发展。原来的活塞杆密封结构如图1所示：

在原来这种结构中，活塞杆上端连接连杆、曲轴等机械部件，并且与大气相通，下端是密封的活塞工作腔，当活塞上下往复动时，工作气体会从活塞杆与主密封之间的缝隙1向上泄漏，当气体从下方经过缝隙1后，就从气缸内漏到气缸外，主密封采用高分子材料，与活塞杆接触，在主密封的外圈，用橡胶O型圈作为一个弹性体，给主密封提供一个持续的径向力，让其紧密与活塞杆接触，将气体密封在气缸内。但由于活塞杆是高速往复运动，且内部气体又处于高温高压状态，因此长期工作磨损后，此结构的密封性能会大幅下降，影响发动机的正常工作。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：针对现有活塞杆密封结构密封性能下降的问题，提供了一种新的密封结构。

本实用新型技术方案：

一种斯特林发动机活塞杆密封结构，包括活塞杆、O型圈和缸体，缸体上端安装有主密封，主密封和缸体顶部之间安装有O型圈，缸体的圆柱内壁面上安装有压紧套，主密封中部直径相对两端较小，压紧套和主密封之间形成环状的空腔；活塞杆穿过主密封。

主密封上有两个环形的凸起部，上方直径较大的凸起部上沿与缸体之间安装O型圈，压紧套上端面和主密封上方直径较大的凸起部下沿配合，压紧套内壁面和主密封下方直径较小的凸起部外沿配合。

O型圈外套装有支撑套。

本实用新型的有益效果：

本结构中将主密封加长，并在主密封的中间部位将其外径减小，这样当高压气体在工作腔内时，从缝隙3处泄漏过来的气体来到主密封外径较小处，此时由于气体的压力作用，高压气体会将主密封向内压，当泄漏气体压力越大，主密封受到的压力越大，其与活塞杆之间的作用力也越大，主密封与活塞杆就贴得越紧，缝隙2就越小，也就减少气体泄漏的机会，为了提升密封效果，将密封长度加得越长，密封效果就越好，而经缝隙3处泄漏的气体到缝隙1处由于是静密封，很容易被O型圈封闭在空腔内，不会向外泄漏。采用这种结构后活塞杆处的密封性能大大提高，有效提高了发动机的工作压力，使得发动机的效率得到提高。

附图说明：

图1为现有的密封结构。

图2为本实用新型的密封结构。

具体实施方式：

实施例：

如图2，缸体6上端安装有主密封4，主密封4上有两个环形的凸起部，上方直径较大的凸起部上沿与缸体6之间安装O型圈2，O型圈2外套装有支撑套3。缸体6的圆柱内壁面上安装有压紧套5，压紧套5上端面和主密封4上方直径较大的凸起部下沿配合，压紧套5内壁面和主密封4下方直径较小的凸起部外沿配合。主密封4中部直径较小，压紧套5和主密封4之间形成环状的空腔；活塞杆1穿过主密封4。

如同原方案，上图中活塞杆1上端连接连杆、曲轴等机械部件，并且与大气相通，下端是密封的活塞工作腔，在上图这种结构中，气体泄漏路径有两条，一条是从活塞杆1与主密封4的缝隙②处泄漏，气体直接流入活塞杆上端；另一条是从主密封4与支撑套5间的缝隙③处漏到主密封外侧，然后再通过缝隙①处漏入活塞杆的上端。在第二条泄漏路径中，由于两处都是静密封，较容易实现气体的密封，因此关键在于缝隙②处的密封。

本结构正是利用了缝隙①处静密封较容易实现的优点，允许部分气体经缝隙③漏到主密封的外面，本结构中将主密封加长，并在主密封的中间部位将其外径减小，这样当高压气体在工作腔内时，从缝隙③处泄漏过来的气体来到主密封外径较小处，此时由于气体的压力作用，高压气体会将主密封向内压，当泄漏气体压力越大，主密封受到的压力越大，其与活塞杆之间的作用力也越大，主密封与活塞杆就贴得越紧。