专利名称：90度v型顺置和侧置交叉盘式加热器太阳能聚光斯特林发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及斯特林发动机，特别是V型双活塞单作用斯特林发动机。
背景技术：
在清洁能源和可再生能源全球需求进一步扩大的情况下，斯特林发动机提供了一 个很好的，可以降低可再生能源制造和使用成本的机会。人们通过不断改进斯特林发动机 的设计，进一步降低了斯特林发动机的成本。斯特林发动机的工作原理是根据加热和冷却 工作气体，使气体膨胀和压缩以达到做功。相比传统发动机，斯特林发动机具有可用多种燃 料，热效率高，排气污染少，噪音低，运转特性好，工作可靠，维修费用低等特点。
发明内容
一个典型的斯特林循环，由一个受控容积组成。该受控容积分为压缩气缸，膨胀气 缸，加热器，冷却器和回热器，在实际结构中，这些气缸和腔体需要通过管道连接起来。根据 热力学原理，这些连接管道中的空间都是无用空间，这些无用空间使斯特林发动机的功率 和效率降低。本发明使用的设计有效的去除了连接管道，减少了无用空间，提高了斯特林发 动机的功率和效率。如图1，由⑷膨胀气缸直接与(3)加热器相连接，有(3)加热器直接与(1)再生 器相连接，由(1)再生器直接与( 冷却器连接，由( 冷却器直接与( 压缩气缸连接。 除去接头以外没有中间连接管道。同时由(2)冷却器与(5)压缩气缸组成拐角结构，使得 与之相连的(1)再生器倒向(3)加热器，缩短了之间的距离。由于使用太阳能聚光加热具有以下特点太阳能聚光光斑呈圆形，加热温度高，熵 值低。故本发明的另一个特点是采用管式，六边型结构交叉盘式加热器，如图2。该加热器 使用数根不锈钢管，交叉排列使之具有六边形结构。该结构的加热器易于加工，而且其形状 更加接近与太阳光斑的圆形。能够有效的吸收太阳光斑的热量。在斯特林发动机中，活塞的热传导损失对功率的影响是明显的，该发明的另一特 征是使用了薄壁球形顶部，并且用细杆连接的底部的两段式结构，有效的阻止了热传导损 失。如图3。
图1 :90度V型侧置交叉盘式加热器太阳能聚光斯特林发动机剖面构造2 六边形交叉盘式加热器构造3 薄壁两段式活塞构造1中，(1)再生器，(2)冷却器，(3)加热器，(4)膨胀气缸，(5)压缩气缸，(6)膨 胀活塞，(7)压缩活塞，⑶发电机，(9)曲轴，(10)曲轴箱。
具体实施方法方案一侧置式的斯特林发动机在图1所示的斯特林发动机中，包括(1)再生器，(2)冷却器，(3)加热器，(4)膨 胀气紅，(5)压缩气缸，(6)膨胀活塞，(7)压缩活塞，⑶发电机，(9)曲轴，(10)曲轴箱。由(4)膨胀气缸与(3)加热器连接，再由(3)加热器与(1)再生器连接，由(1)再 生器与(2)冷却器连接，由(2)冷却器与(5)压缩气缸连接。在(2)冷却器与(5)压缩气 缸连接的时候，冷却器不与( 压缩气缸直线排列，而是拐向(4)膨胀气缸一端，再与(1) 再生器连接，使(1)再生器靠近(4)膨胀气缸，而(1)再生器与(4)膨胀气缸中间的距离正 好可以安置⑶加热器。这样的布置可以使各部件中间的距离减少到最小，而需要的连接 管道也减少到最少，从而达到提高发动机功率和效率的目的。这些相连接的部件都是全密封的，高压的工作气体被密封在这些部件中，而部件 之间又是相联通的。工作气体在C3)加热气缸中被加热，气体受热膨胀，推动(4)膨胀气缸 中的(6)膨胀活塞做功，随着(9)曲轴的转动，(4)膨胀气缸中的(6)膨胀活塞达到上止位， ⑷膨胀气缸中的体积达到最小，工作气体经过(3)加热器和⑴再生器和(2)冷却器被挤 入(5)压缩气缸。在工作气体通过(1)再生器的时候，大部分热量被(1)再生器吸收，而在 (5)压缩气缸中的气体被( 冷却器冷却，而产生收缩。从而推动压缩活塞运动。当(7)压缩活塞到达上止位时，工作气体经过(2)冷却器，(1)再生器，(3)加热 器，又回到⑷膨胀气缸中。在工作气体经过⑴再生器时，被冷却过的气体，将储存的热 量吸收。通过以上重复过程，斯特林发动机开始做功，带动(8)发电机产生电能。方案二 顺置式的斯特林发动机在图1所示的斯特林发动机中加热器的安置方法改变，与膨胀气缸延伸相连接再 与再生器连接，工作原理和方案一中的斯特林发动机一致。而顺置式的斯特林发动机由于 使加热器与聚光轴垂直，当聚光轴在45°时曲轴箱水平，而太阳斜角只有47°变化，故曲 轴箱会产生23，5°左右倾斜，而这样的倾斜不会影响曲轴箱中滑油的存放和润滑。
权利要求
1.斯特林热机为一种封闭式闭循环外部加热的发动机，该种类型发动机通过加热内部 气体做功，是可以使用多种燃料和低品位能源的闭循环回热式发动机，由加热器，回热器， 冷却器，活塞，气缸，曲轴箱等部件组成。
2.根据权利1所述的斯特林发动机，具有90度V型布置双活塞结构，一个压缩气缸和 膨胀气缸中各有压缩活塞和膨胀活塞。
3.根据权利1.2所述的斯特林发动机包括以下说明的加热器一种水平式正六边形交 叉排列的管式加热器，在平面上吸收太阳能聚光斑点的热能。六边型结构与太阳聚光斑点 圆形更加接近，且便于加工，可以提高有效加热面积和减少无用空间。
4.根据权利1.2. 3所述的斯特林发动机和加热器，根据加热器布置位置不同可以分为 顺置和侧置两种类型。顺置式的加热器顺向与膨胀气缸连接与曲轴箱水平面成约45度夹 角。根据发动机安装地点太阳四级高度角变化调整安装夹角。侧置式加热器布置位置与膨 胀气缸和压缩气缸呈水平方向安置，与曲轴箱水平面垂直。
5.根据权利1.2. 3. 4所述的斯特林发动机，顺置式布置加热器的斯特林发动机由于采 用了 45°于水平面夹角，可以使太阳聚光轴在跟随太阳高度变化时曲轴箱保持相对水平， 因而可以使用润滑油来润滑曲轴箱和活塞。侧置式加热器的斯特林发动机由于使加热器与 太阳聚光轴垂直，故曲轴箱不能保持相对水平，无法使用润滑油，在该设计中，使用无油自 润滑材料，来给曲轴和活塞润滑。
6.根据权利1.2.3. 4. 5要求的斯特林发动机的活塞，具有薄壁中空，且中间使用细杆 连接的两段式结构，该设计的目的在于减少活塞的热传导损失。
7.根据权利1.2. 3. 4. 5. 6要求的斯特林发动机，在该发动机的冷却器和压缩气缸之间 有折弯结构，试与冷却器连接的回热器倒向加热器一侧，缩短了回热器与加热器的距离，减 少了无用空间，提高发动机效率。
8.根据权利1.2. 3. 4. 5. 6. 7要求的斯特林发动机，将多台该型双活塞斯特林发动机组 合在一起形成一台多缸斯特林发动机。
全文摘要
本发明在斯特林发动机中采用管式，六边型结构交叉盘式加热器，以及将冷却器和回热器折向一侧的结构布置方式，减少了中间连接管道的无用空间，加上使用了薄壁球形顶部，并且用细杆连接的底部的两段式结构的活塞，有效的阻止了热传导损失。
文档编号F02G1/043GK102146855SQ201010105530
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者罗锦川 申请人:罗锦川