专利名称：单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光热利用领域，尤其是高温储热技术应用和碟式斯特林发动机技术领域。
背景技术：
斯特林发动机以气体做工质，按闭式回热循环方式工作，与现有各种类型的发动机相比，其效率最高。而且，它是一种外部供热的活塞式发动机，可以与多种热源相匹配，比如可以以太阳能作为热源，在能源危机与环境问题日益严峻的今天，发展斯特林发动机技术更显得具有重要现实意义。在潜艇应用领域，用斯特林发电机代替常规柴电机组，可以避免使用通气管，有利于提高潜艇隐蔽性和续航能力。此外，斯特林发动机还具有振动小的特点ο碟式斯特林发动机是采用聚光碟聚焦太阳能量，加热位于聚焦点处斯特林发动机的吸热管，为其提供热量来工作。它兼具斯特林发动机的优点和太阳能清洁无污染、分布广、无穷尽、储量大的优点。单缸碟式斯特林发动机结构简单，运行可靠。在军事国防和民用等领域，如边防哨所、海底潜艇、边远地区太阳能热发电等方面具广阔应用前景和重大发
展意义。但是，太阳能存在间歇性缺点，乌云短时遮挡或太阳落山后，依赖于聚焦太阳光的热量输入将中断，导致系统动力输出(附加发电机时的电输出)不稳定或终止。
发明内容
本发明的目的是提高碟式斯特林发动机工作稳定性，延长工作时间，提高设备利用率。本发明是单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，有一个盛装高温储热材料 103的储热腔100，储热腔100中盘绕的吸热管304连接热腔301和回热器腔303，筒形储热腔100底面凹进形成吸热腔101 ；储热腔100的口部与活塞缸体300连接，在活塞缸体300 中间是热腔301，周围是回热器腔303，在热腔301与回热器腔303布置的位置之间有一个直通储热腔100的加料孔306，填装储热材料103后塞入堵头307并封堵，储热腔100外是底部有一小口径的入光孔401的保温层400和保护套402，通过连接螺栓500将保温层400 和保护套402与支座501连接。本发明的有益之处为1、提高了云朵遮挡时多缸碟式斯特林发动机输出稳定性。2、延长了无阳光时多缸碟式斯特林发动机工作时间。
图1为本发明装置的主视图，图2为图1的俯视图，图3为储热腔100、吸热腔101 的主视图，图4为储热腔100、吸热腔101的三维结构图，图5为吸热管304的结构图，图6为焊接密封后的加料孔306结构图，图中附图标记及对应名称为100 储热腔，101 吸热腔，102 吸热翅片，103 储热材料；200 背反射器，201 沉头螺钉；300 活塞缸体，301 热腔，302 活塞，303 回热器腔，304 吸热管，305 换热翅片，306 加料孔，307 堵头；400 保温层，401 入光孔，402 保护套；500 连接螺栓，501 支座；U形吸热管304的平面与储热腔 100的纵截面的夹角A。
具体实施例方式如图1、图2所示，本发明是单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，有一个盛装高温储热材料103的储热腔100，储热腔100中盘绕的吸热管304连接热腔301和回热器腔303，筒形储热腔100底面凹进形成吸热腔101 ；储热腔100的口部与活塞缸体300连接，在活塞缸体300中间是热腔301，周围是回热器腔303，在热腔301与回热器腔303布置的位置之间有一个直通储热腔100的加料孔306，填装储热材料103后塞入堵头307并封堵，储热腔100外是底部有一小口径的入光孔401的保温层400和保护套402，通过连接螺栓500将保温层400和保护套402与支座501连接。如图3、图4所示，储热腔100为一个底面凹进的圆筒形结构，凹面围成吸热腔 101，吸热腔101内壁上沿圆周方向均布有径向吸热翅片(10 。储热腔100里面盛装有高温储热材料103，如熔融盐、金属等；储热腔100底部厚度比壁面厚度大，并且在底部加工有螺钉孔，通过沉头螺钉201将背反射器200固定在吸热腔101底部中心；背反射器200是一个内凹形表面倒锥形体。储热腔100 口部加工有外螺纹，该螺纹将储热腔100与活塞缸体 300连接。如图5、图6所示，活塞缸体300是一个圆柱体，上端面中间是热腔301，其位置与活塞302同轴；在热腔301周围是环形回热器腔303，彼此之间有间隔，相互独立。热腔301 的底部和回热器腔303的底部分布有直通孔，孔上端与热腔301或回热器腔303底部边界处圆弧过渡连接，孔的下端直径比上端大；吸热管304穿过热腔301与回热器腔303底部通孔将其连通；吸热管304绕成U形竖直插在储热腔100内，并且每根U形吸热管304平面与储热腔100纵截面有一夹角A，夹角A的取值范围为10° 80°。如图2、图5所示，吸热管304表面连接有换热翅片305，换热翅片305与吸热管 304的U形平面共面。吸热管304与热腔301底部和回热器腔303底部之间可以采用真空钎焊连接。如图6所示，活塞缸体300上端面上，热腔301和回热器腔303布置的间隙之间有一个加料孔306，加料孔306是一个倒锥台形通孔，用于装入储热材料103，储热材料103 盛装完成后塞入堵头307，压紧之后可以采用气体保护焊接方式密封；堵头307是一个两端小、中间大的复合倒锥台体，其中一端锥角与加料孔锥角相同，焊接密封后的加料孔306。活塞缸体300可以通过铸造方式制造，然后做进一步粗、精加工而完成。储热腔100外周有保温层400，保温层400为一个带外沿的筒形件，筒底有一个小孔，是入光孔401。保温层400外被保护套402包裹，保护套402底部有孔。连接螺栓500 穿过保护套402和保温层400外沿上的螺栓孔后与支座501连接。
权利要求
1.单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，有一个盛装高温储热材料(103)的储热腔(100)，储热腔(100)中盘绕的吸热管(304)连接热腔(301)和回热器腔(303)，其特征在于筒形储热腔(100)底面凹进形成吸热腔(101)；储热腔(100)的口部与活塞缸体(300) 连接，在活塞缸体(300)中间是热腔(301)，周围是回热器腔(303)，在热腔(301)与回热器腔(30 布置的位置之间有一个直通储热腔(100)的加料孔(306)，填装储热材料(103)后塞入堵头(307)并封堵，储热腔(100)外是底部有一小口径的入光孔G01)的保温层(400) 和保护套002)，通过连接螺栓(500)将保温层(400)和保护套(40 与支座(501)连接。
2.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于回热器腔(30 与热腔(301)连为一个整体，并且回热器腔(30 被分割为多个独立腔。
3.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于吸热腔(101)内壁沿圆周方向均勻分布有径向吸热翅片(305)。
4.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于吸热腔(101)底部连接有一个内凹形表面的倒圆锥体的背反射器000)。
5.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于吸热管(304)表面连接有换热翅片(305)。
6.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于吸热管(304)绕成U形插入储热腔(100)中的储热材料(103)中，并且U形的平面与换热翅片(305)共面。
7.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于每根U形吸热管(304)的平面与储热腔(100)纵截面有一个夹角(A)，夹角(A)的取值范围为 10° 80°。
8.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于加料孔(306)是一个倒锥形通孔。
9.根据权利要求1所述的单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其特征在于堵头(307)是一个两端小、中间大的复合锥台体，其中一端锥角与加料孔(306)锥角相同。
全文摘要
单缸碟式斯特林发动机短时高温储热装置，其目的是提高碟式斯特林发动机工作稳定性，延长工作时间，提高设备利用率；该装置包括一个盛装高温储热材料的圆筒形储热腔，储热腔底面凹进形成吸热腔，吸热腔内壁沿圆周方向均布有径向吸热翅片，并且吸热腔底面连接有背反射器；储热腔与活塞缸体连接，热腔和回热器腔整体置于活塞缸体上，在活塞缸体上有储热材料加入孔。带有翅片的小口径吸热管伸入储热材料，连接热腔和回热器腔。储热腔外是底部有一小孔的筒形保温层和保护套，通过螺栓将保温层与保护套和支座连接。
文档编号F02G1/053GK102493893SQ20111035637
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者冯力, 宋孝宗, 成波, 朱昶胜, 王克振, 王军伟, 王智平, 董洪峰, 赵静, 路阳, 陈丹丹, 龚俊 申请人:兰州理工大学