[发明专利]一种基于双型线曲轴的循环斯特林发动机

说明书

技术领域

本发明属于闭式循环往复活塞式发动机，具体地说涉及一种基于双型线曲轴 的理想循环斯特林发动机。

背景技术

理论上斯特林发动机的热效率只与冷热两端的温度有关，冷热两端的温度差 越大其热效率就越高，因此冷热两端与外界的换热效率，工质的热特性、回热效 率以及机械效率成为提高斯特林发动机热效率的主要关注点。如：专利申请号为 200480030898.1的发明专利文件中的“斯特林发动机”，通过在不同区段采用 不同材料从而达到提高热端温度和降低连接冷热端构件的热损失来提高热效率 的目的；专利申请号为200810058389.X的发明专利文件中的“配气活塞式斯特 林发动机”，从机械结构入手减少了斯特林发动机的体积、重量并降低了成本， 从而实现提高效率和使用寿命的目的。

但是，斯特林发动机必须工作在斯特林循环下，即要经过四个工作过程，即 定温压缩过程、定容吸热过程、定温膨胀过程、定容放热过程，才能达到理论上 的热效率，而目前实用的以及书中介绍的斯特林发动机多采用与内燃机相似的活 塞、连杆和曲轴的传动机构，包括上述发明专利文件中的技术方案，由于其传动 方式使冷热两端的活塞在曲轴连续转动的带动下而连续运动，总是要使热端和冷 端的工质的体积不断变化，无法保证斯特林循环中的两个定容过程，因此，即使 改善了换热效率、回热效率或是机械损失，在一定程度上提高了热效率，但实际 的工作循环却大大偏离斯特林循环，就会在根本上导致热效率的变化规律发生改 变，无法取得理想的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从机械传动机构上保证斯特林发动机近似工作 在理想斯特林循环下，使其热效率接近于理想斯特林循环的热效率的一种基于双 型线曲轴的循环斯特林发动机。

本发明的目的是这样实现的：

上中下三个支承板固定于固定设备上，两根轴安装在三个支承板上，两个活 塞腔固定于下支承板上，两个活塞腔之间放置换热器，换热器与两个活塞腔之间 用管路连接，热活塞腔表面包裹一层保温材料，冷活塞腔表面有用冷却水冷却， 在两根轴的位于中支承板与下支承板之间的部分上各安装一个凸轮，两根连杆的 一端分别与两个活塞腔中的活塞固连，两根连杆的另一端分别放置于两个凸轮的 凹槽内，两个同步齿轮安装在两根轴的位于上支承板与中支承板之间的部分上， 一根轴上安装飞轮，另一根轴上安装传输齿轮。

本发明还可以包括

1、所述的两根轴安装在三个支承板上是指轴与支承板的连接采用能承受一 定轴向载荷的轴承连接。

2、所述的两根连杆的另一端分别放置于两个凸轮的凹槽内，两根连杆在两 个凸轮中的位置是一样的。

3、所述的凸轮是具有双型线的圆柱凸轮，凸轮别线的上型线由A、B、C三 段线段连接组成，凸轮的型线的下型线由F、G、D、E四段线段连接组成，B线 段和D线段的长度相等且是水平方向，A线段、C线段、G线段、D线段+E线 段的长度相等而且他们与水平线所成夹角的大小也相等。

本发明提出了一种用于斯特林发动机的传动方式和机构，从机械传动机构上 保证斯特林发动机近似工作在理想斯特林循环下，使其热效率接近于理想斯特林 循环的热效率。本发明由两个具有双型线的圆柱凸轮、两个活塞、两个连杆、一 对同步齿轮和个飞轮构成，采用一种具有双型线的圆柱凸轮使活塞按照理想斯 特林循环运动轨迹要求进行运动。

图3给出了凸轮型线的展开图，图中B和D的长度是相等的，且是水平方向， A，C，G，D+E的长度是相等的，而且他们与水平线所成夹角的大小也是相等的。 假设A直线的高度为h。