一种斯特林发动机可变体积式活塞的制作方法

本实用新型涉及斯特林发动机领域，特别涉及一种斯特林发动机可变体积式活塞。

二、

背景技术：

自由活塞式斯特林发动机由自由活塞，动力活塞，热缸，冷缸，曲柄传动机构组成；自由活塞与动力活塞通过连杆驱动机构相连接，当发动机运行时，自由活塞与动力活塞呈90度相位角运行，以保证热缸和冷缸内的卡诺循环；由于自由活塞式斯特林发动机对气密性要求高，因此动力活塞，自由活塞的连杆与气缸处也需要紧密配合以减少工质泄漏；目前的密封方法是通过高精度的机加工、选用刚性强的连杆和活塞材料并使用多层密封环；此种方法加工难度大，设备昂贵，结构复杂，且密封效果不明显，在发动机高压运行时其密封性仍然不能保证绝对密封。

三、

技术实现要素：

针对上述问题本实用新型提供一种斯特林发动机可变体积式活塞，包括柔性活塞（1），柔性活塞（1）与密封法兰（2）密封连接，密封法兰（2）通过螺钉A（3）与冷缸（7），冷缸（7）通过密封圈（11）、螺钉B（9）与热缸（10）密封连接，其特征在于：所述密封法兰（2）与冷缸（7）还通过螺钉A（3）固定有V形活塞支架（4），V形活塞支架（4）通过连接片（5）与弹性封头（14）固定连接，弹性封头（14）通过设置在活塞开口处的防滑装置（13）与活塞筒体（6）固定连接，活塞筒体（6）上设置有压力均衡孔（12），所述压力均衡孔（12）设置在活塞筒体（6）底部往上三分之二以上处。

所述冷缸（7）上还设置有散热装置（8），所述散热装置（8）为固定在冷缸（7）上的散热片，散热片为散热材料制成。

所述V形活塞支架（4）有2个，中心对称设置。

活塞筒体（6）由导热且耐高温的轻型材料制成；弹性封头（14）为弹性密封材料制成；V形活塞支架（4）为刚性材料制成。

活塞筒体（6）上设置的压力均衡孔（12）使气体在活塞筒体（6）内与气缸内之间自由流动。

活塞筒体（6）的外壁与热缸（10）和冷缸（7）的内壁之间的间隙小于10mm。

本实用新型的工作原理是：发动机停机时，柔性活塞（1）处于中间位置，活塞筒体（6）处于热缸（10）和冷缸（7）中间，活塞筒体（6）内压强与热缸（10）和冷缸（7）内的压强相同；当热缸（10）被加热后，热气体上升，通过压力均衡孔（12）进入活塞筒体（6）内，活塞筒体（6）内压力增加，活塞筒体（6）内部体积膨胀，并向下运动，此时冷缸（7）与柔性活塞（1）的内部腔体空间增加，压力降低，促使柔性活塞（1）下降，活塞筒体（6）内的气体做完工后体积收缩，流出活塞筒体（6）进入热缸（10）内，活塞筒体（6）回复到起始位置，由于加热继续和气体回流，热缸（10）和冷缸（7）内压力持续升高， 促使柔性活塞（1）向上运动至起始位置，此时冷缸（7）空间增大，压力降低，促使活塞筒体（6）向上运动，体积收缩，气体通过压力均衡孔（12）进入到热缸（10）和冷缸（7）内，使冷缸（7）内压力持续增加，推动柔性活塞（1）继续向上运动，冷缸（7）与柔性活塞（1）内的气体做完工后体积收缩，气体通过压力均衡孔（12）进入到活塞筒体（6）内，活塞筒体（6）恢复到起始位置，热缸（10）内气体体积持续收缩，直到柔性活塞（1）回到起始位置，热缸（10）和冷缸（7）内压力与活塞筒体（6）内的压力再次平衡，完成一个周期；以此循环。

本实用新型的有益效果在于：使用柔性活塞，可以完美解决气缸与活塞之间的密封问题，保证在高压运行时气缸内无工质泄漏，以达到发动机推力和效率不降低的目的。可变体积式活塞与气缸连通，其内部压强与气缸内压强一致，因此可变体积式活塞不需要高刚性耐压材料，降低生产成本，同时减小了气体为推动活塞运动而浪费内能，进而提高气体内能的利用率，提高斯特林发动机的输出功率。利用气缸筒体内的工质气体等压状态下热胀冷缩的性质，取消了自由活塞与曲柄之间的连杆设计，保证了气缸的密封性；且发动机结构得到简化，制造难度降低。

四、附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的防滑装置（13）局部放大图；

图中：1、柔性活塞，2、密封法兰，3、螺栓A，4、 V形活塞支架，5、连接片，6、活塞筒体，7、冷缸，8、散热装置，9、螺栓B，10、热缸，11、密封圈，12、压力均衡孔，13、防滑装置，14、弹性封头。

五、具体实施方式

实施例1，一种斯特林发动机可变体积式活塞，包括柔性活塞（1），柔性活塞（1）与密封法兰（2）密封连接，密封法兰（2）通过螺钉A（3）与冷缸（7），冷缸（7）通过密封圈（11）、螺钉B（9）与热缸（10）密封连接，其特征在于：所述密封法兰（2）与冷缸（7）还通过螺钉A（3）固定有V形活塞支架（4），V形活塞支架（4）通过连接片（5）与弹性封头（14）固定连接，弹性封头（14）通过设置在活塞开口处的防滑装置（13）与活塞筒体（6）固定连接，活塞筒体（6）上设置有压力均衡孔（12），所述压力均衡孔（12）设置在活塞筒体（6）底部往上三分之二以上处。

所述冷缸（7）上还设置有散热装置（8），所述散热装置（8）为固定在冷缸（7）上的散热片，散热片为散热材料制成。

所述V形活塞支架（4）有2个，中心对称设置。

活塞筒体（6）由导热且耐高温的轻型材料制成；弹性封头（14）为弹性密封材料制成；V形活塞支架（4）为刚性材料制成。

活塞筒体（6）上设置的压力均衡孔（12）使气体在活塞筒体（6）内与气缸内之间自由流动。

活塞筒体（6）的外壁与热缸（10）和冷缸（7）的内壁之间的间隙小于10mm。