[实用新型]一种自由活塞斯特林发动机

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种斯特林发动机。

背景技术

目前，公知的气体发动机中以斯特林发动机效率最高，而且作为外燃机，可以利用太阳能驱动，但其制造成本较高，工质密封技术较难，密封件的可靠性和寿命还存在问题等，所以并没有普及应用。

发明内容

为了克服现有的斯特林发动机以上不足，本实用新型提供一种自由活塞斯特林发动机，该自由活塞斯特林发动机的做功活塞采用一段可自由升降的环形液柱代替，从而能够方便地进行密封和减小摩擦，降低制造技术难度和对材料的要求，也降低制造成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将现有自由活塞斯特林发动机冷腔内的做功活塞取消，冷腔下部充入液体，排出器下部浸入液体中并封闭有一段气体作为气体弹簧。热腔上部做成凹坑状，以增大与外部热源的热交换面积，在利用太阳能时也能使阳光在凹坑内多次反射而充分吸引热量。对应的排出器上部也做成凹坑状，当热腔被外部热源加热时，腔内气体工质受热膨胀导致热腔内部压力增大，压缩气体弹簧使排出器下移，排出器下移后冷腔气体被排到热腔内膨胀，同时冷腔下部的液体也受压后通过一个单向阀排出部分液体，当排出一定量的液体后腔内恢复初始压力，气体弹簧使排出器上移，排出器上移后热腔气体被排到冷腔内收缩，腔内压力减小使冷腔下部的液体通过另一个方向相反的单向阀吸入部分液体完成一个循环。在循环过程中系统不断地进行排出液体和吸入液体，这样就形成了一个液压泵，把排出液体的单向阀连接到水轮机，排出的液体就可推动水轮机做功，做完功后的液体通过另一个单向阀吸回冷腔利用。这样周而复始形成循环。

本实用新型的有益效果是，使用容易实现的技术手段解决自由活塞斯特林发动机的摩擦和密封问题，降低制造成本，提高寿命和稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的剖面构造图。

图2是本实用新型的另一种实施方式的剖面构造图。

图中1.热腔，2.排出器，3.出口单向阀，4.冷腔，5.蓄压仓，6.喷嘴，7.动力输出轴，8.水轮机，9.水轮机仓，10.通孔，11.排出器支柱，12.环形液柱，13.入口单向阀，14.浮筒。

具体实施方式

在图1中，热腔(1)上部做成凹坑状，以增大与外部热源的热交换面积，在利用太阳能时也能使阳光在凹坑内多次反射而充分吸引热量。对应的排出器(2)上部也做成凹坑状。热腔(1)内壁与排出器(2)之间留有空隙供气体工质出入。冷腔(4)内的做功活塞取消，冷腔(4)下部充入液体如高温导热油等形成环形液柱(12)，排出器(2)下部浸入液体中并与排出器支柱(11)间隙配合并封闭有一段气体作为气体弹簧，排出器(2)与排出器支柱(11)的间隙靠冷腔(4)内的液体密封。冷腔(4)腔壁做成中空的夹层，夹层由通孔(10)连通冷腔(4)内部，使出入冷腔(4)的液体必须经过夹层以充分冷却冷腔(4)上部内壁。冷腔(4)上部设有出口单向阀(3)和入口单向阀(13)，出口单向阀(3)连通到蓄压仓(5)，蓄压仓下部有与冷腔(4)内相同的液体，蓄压仓(5)底部有管道连通到水轮机仓(9)，水轮机仓(9)内有水轮机(8)，水轮机(8)与动力输出轴(7)相连。水轮机仓(9)下部也有与冷腔(4)内相同的液体，水轮机仓(9)下部有管道通过入口单向阀(13)连通到冷腔(4)。

当热腔(1)被外部热源加热时，腔内气体工质受热膨胀导致热腔(1)内部压力增大，压缩排出器(2)与排出器支柱(11)之间的气体弹簧使排出器(2)下移，排出器(2)下移后冷腔(4)气体被排到热腔(1)内膨胀，同时冷腔(4)下部的环形液柱(12)也受压后通过通孔(10)进入夹层后再通过出口单向阀(3)排出部分液体到蓄压仓(5)，使蓄压仓(5)压力增加后仓底的液体通过管道流向水轮机仓(9)，由管道未端的喷嘴(6)喷到水轮机(8)上，推动水轮机(8)转动，水轮机(8)转动后通过动力输出轴(7)输出动力。当冷腔(4)排出一定量的液体后腔内恢复初始压力，排出器(2)与排出器支柱(11)之间的气体弹簧回弹使排出器(2)上移，排出器(2)上移后热腔(1)内的气体被排到冷腔(4)内收缩，腔内压力减小使水轮机仓(9)下部的部分液体通过另一个方向相反的入口单向阀(13)被吸入冷腔(4)后完成一个循环。