一种斯特林发动机燃气式加热装置的制作方法

本发明涉及加热装置领域，特别是一种斯特林发动机燃气式加热装置。

背景技术：

斯特林发动机又称为热气机，是一种外燃机，即依靠外部热源对密封在机器中的工质加热，进行闭式循环，推动活塞做功，对外进行发电。对发动机的加热端加热温度越均匀，发电的功率效率越高。目前斯特林发动机的加热装置主要由太阳能加热方式、电加热方式。太阳能加热方式对于阳光跟踪精度要求非常高，跟踪稍有偏差会造成设备损坏，也容易受到天气因素的影响；电加热方式的加热原理导致加热时热量不足不能适应功率较大的斯特林发动机，同时在高温加热过程中硅碳棒容易损坏，也不易广泛推广。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种加热均匀的斯特林发动机燃气式加热装置。

技术方案：为实现上述目的，本发明的斯特林发动机燃气式加热装置包括集热腔，所述集热腔的一端设有燃烧器，另一端通过密封夹连接斯特林发动机的热端，集热腔的靠近所述密封夹的一侧设有辐射板与多个排气口，每个排气口均连接有一条用于输出尾气的尾气回气管；集热腔外侧裹有保温高温棉。

所述燃烧器内设有燃气室、空气室与打火设备，所述燃气室设有燃气入口，所述空气室设有空气入口；所述燃气室与所述集热腔之间设有多个燃气进口，所述空气室与所述集热腔之间设有多个空气进口。

每个所述燃气进口周围均围绕有多个空气进口。

所述燃气进口的数目为个，个燃气进口呈均匀圆周阵列排布，每个燃气进口的周围均匀圆周阵列分布有个空气进口。

所述空气室设有一个向所述集热腔内部方向延伸的圆柱凸起结构，所述圆柱凸起结构的端面上设有多个轴向风口，圆柱凸起结构的外圆周面上设有多个径向风口。

所有的所述排气口分布在所述集热腔的腔壁上，且位于集热腔下端的排气口的排布较位于集热腔上端的排气口的排布更加密集。

所述辐射板包括固定环以及等距平行排列在固定环内部的多个辐射棒，所述辐射棒由高温合金杆配合高温陶瓷管串接而成。

所述辐射板有两个，两个辐射板的辐射棒相互垂直。

所述密封夹包括圆锥环，所述圆锥环的小口端固连在所述集热腔上，所述圆锥环内壁上设有软质高温棉，圆锥环及设置在其内壁上的软质高温棉整体扣合在斯特林发动机的热端的外壁上。

所有的所述尾气回气管均通向回气腔，所述回气腔设有尾气排气口。

有益效果：本发明的可保证燃气与空气充分混合并充分燃烧，产生的热量大，且通过辐射板结构使集热腔对斯特林发动机的热端的供热均匀，在提高发电效率的同时保证了燃料的充分燃烧，节能环保且发电效果好。

附图说明

附图1为斯特林发动机燃气式加热装置的结构图；

附图2为燃烧器的剖视结构图；

附图3为燃烧器的第一视角立体图；

附图4为燃烧器的第二视角立体图；

附图5为尾气回气管的分布图；

附图6为辐射板的结构图；

附图7为密封夹的剖视结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示的斯特林发动机燃气式加热装置，包括集热腔3，所述集热腔3的一端设有燃烧器1，另一端通过密封夹5连接斯特林发动机的热端，集热腔3的靠近所述密封夹5的一侧设有辐射板6与多个排气口，每个排气口均连接有一条用于输出尾气的尾气回气管4；集热腔3外侧裹有保温高温棉7。

如附图2-附图4所示，所述燃烧器1内设有燃气室11、空气室12与打火设备13，所述燃气室11设有燃气入口，所述空气室12设有空气入口；所述燃气室11与所述集热腔3之间设有多个燃气进口14，所述空气室12与所述集热腔3之间设有多个空气进口15。为了使空气与燃气充分混合，每个所述燃气进口14周围均围绕有多个空气进口15，这样燃气与空气刚进入集热腔3就可以充分混合，从源头保证了充分燃烧。

作为优选，所述燃气进口14的数目为12个，12个燃气进口14呈均匀圆周阵列排布，每个燃气进口14的周围均匀圆周阵列分布有6个空气进口15。

此外，所述空气室12设有一个向所述集热腔3内部方向延伸的圆柱凸起结构16作为空气补充结构，所述圆柱凸起结构16的端面上设有多个轴向风口17，圆柱凸起结构16的外圆周面上设有多个径向风口18，这种结构可以保证燃烧过程空气充足且能及时补气，保证充分燃烧。工作时，可在空气入口处连接鼓风机配合工作，使得该装置达到良好的工作效果。

所有的所述排气口分布在所述集热腔3的腔壁上，在对加热炉设计前期的实验过程中和理论仿真分析中，由于本装置的尾气排气孔位于加热炉上部，在回气管进行排气过程中，热量会较多的集中于设备的上端，为了保证加热过程中的温度均匀性，本装置中设计位于集热腔3下端的排气口的排布较位于集热腔3上端的排气口的排布更加密集。如附图5所示，共有12个排气口连接12个尾气回气管4，由下而上看，单侧的7根尾气回气管4之间的角度间距由下而上依次为23°、26°、29°、32°、34°、36°。所有的所述尾气回气管4均沿径向穿过保温高温棉7通向回气腔8，所述回气腔8设有尾气排气口9，工作时，尾气排气口9可连接引风机保证排气效果。所述回气腔8与集热腔3相邻，燃烧器1穿过回气腔8通向集热腔3。回气管4穿过保温高温棉7可以防止热量耗散，燃烧器1穿过回气腔8通向集热腔3可以通过尾气余热对燃烧器1中的气体预热。

斯特林发动机在工作过程中，需要吸收大量的热量，为了增加斯特林发动机的发电功率，在加热炉的集热腔中设计了辐射板，当燃气燃烧后，发动机中的工质气体处于对流换热状态，同时燃烧后的尾气通过回气管排出，排出的尾气会带走大量的热量，为了让较多的热量保留在加热炉内，本加热装置在集热腔中设计了辐射板如图6所示，增加了燃气燃烧后的流阻，同时对辐射板进行加热，随着辐射板温度的升高，加热炉内产生的热量与发动机的热端是对流换热与辐射换热相结合，使得加热炉内的热量能够较多的被发动机所吸收，增加了发电效率。所述辐射板6包括固定环61以及等距平行排列在固定环61内部的多个辐射棒62，所述辐射棒62由直径4mm的高温合金杆配合高温陶瓷管串接而成，如图所示，高温合金杆与高温陶瓷管紧挨在一起构成辐射棒62。所述辐射板6有两个，两个辐射板6沿集热腔3的径向叠放在一起，且两个辐射板6的辐射棒62相互垂直，即两者相位相差90°。

如附图7所示，所述密封夹5包括圆锥环51，所述圆锥环的小口端固连在所述集热腔3上，所述圆锥环51内壁上设有软质高温棉52，圆锥环51及设置在其内壁上的软质高温棉52整体扣合在斯特林发动机的热端的外壁上，如此能够有效保证斯特林发动机的热端与集热腔3之间的密封性。软质高温棉52通过螺钉53固定在圆锥环51上。

在加热炉的使用过程中，由于炉内有一定的流阻，为了保证热量的持续供给和炉内燃烧过程的效率，在空气入口端要加入鼓风系统对燃烧过程补充空气，在尾气排出口加上引风系统，建立炉内气体的有效循环。

本发明的可保证燃气与空气充分混合并充分燃烧，产生的热量大，且通过辐射板结构使集热腔对斯特林发动机的热端的供热均匀，在提高发电效率的同时保证了燃料的充分燃烧，节能环保且发电效果好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。