[发明专利]采用复合热源的双作用斯特林发动机

说明书

本发明涉及一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，由加热器、气缸、冷却器和回热器组合而成，所述气缸和回热器的数量均为四个；所述气缸呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器也呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器与气缸交错布置；所述加热器包括底部设有反光锥的透明玻璃圆桶、设置在透明玻璃圆桶外侧的吸热管腔、位于吸热管腔内的若干吸热管，所述吸热管腔的外侧以及透明玻璃圆桶的底部设有隔热体；所述回热器顶部设有回热器集管，所述气缸顶部设有气缸集管，所述气缸集管和回热器集管通过吸热管连通，所述吸热管整体呈倒U形且竖直设置。该发动机可采用多种热源加热，能够在充分利用太阳能的前提下实现全天候工作。

技术领域

本发明涉及一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，属于热气机利用技术领域。

背景技术

斯特林发动机(Stirling Engine)，是一种外部加热的闭式循环活塞式发动机。在这类机器中，工质(一般为氢气、氦气或空气)被封闭在循环回路中，通过外部加热，在较高的温度和压力下膨胀，推动活塞运动；通过冷却器冷却工质，使工质在较低的温度和压力下压缩，从而获得正的循环功。其热力过程是按斯特林循环进行的，即由等温吸热、等容放热、等温放热和等容吸热四个可逆过程组成。

目前常用的双作用式斯特林发动机一般由加热器、气缸、冷却器和回热器按一定顺序热冷结构相接组合而成，气缸通常为四个。高压的气体工质在气缸上部加热膨胀，驱动活塞向下运动；活塞下部分的气体进入冷却器、回热器，再次进入加热器被加热；活塞向下运动到底后由曲轴（或斜盘）带动传其向上运动，气缸内的气体进入加热器加热后，进入回热器回热，再进入冷却器冷却，完成一个循环动作。四个气缸内的活塞和气体交替循环运动，四个活塞交替上下，产生上下的往复直线运动，由活塞杆带动曲轴（或斜盘）旋转，将功输出，工作较为平顺。

但是传统的斯特林发动机通常只能采用一种热源加热，如采用太阳能加热时，则吸热器需要设计成高效的太阳能加热的吸热腔式，而不能利用其他加热方式，反之，如采用加热方式，则也不能再利用太阳能加热。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种可采用多种热源加热的双作用斯特林发动机，能够在充分利用太阳能的前提下实现全天候工作。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种采用复合热源的双作用斯特林发动机，包括加热器、气缸、冷却器和回热器，所述气缸和回热器的数量均为四个；所述气缸呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器也呈圆周均匀分布并安装在发动机体上，所述回热器与气缸交错布置；任一回热器顶部连接有一回热器集管，四个回热器集管围成圆环形；任一气缸顶部连接有一气缸集管，四个气缸集管与四个回热器集管一一对应且也围成圆环形，四个回热器集管围成的圆环形与四个气缸集管围成的圆环形同心设置；所述加热器包括底部设有反光锥的透明玻璃圆桶、设置在透明玻璃圆桶外侧并包围透明玻璃圆桶的吸热管腔、位于吸热管腔内的若干吸热管，所述透明玻璃圆桶的顶部设有采光口，所述采光口处覆盖有透明玻璃盖板，所述吸热管腔上设有进口和出口，所述吸热管腔的外侧以及透明玻璃圆桶的底部设有隔热体；所述气缸集管和回热器集管通过吸热管连通，所述吸热管整体呈倒U形且竖直设置。

优选的，所述回热器、气缸、回热器集管、气缸集管和吸热管均采用高温合金或耐热钢材料制成。

本发明在使用时，当气体在吸热管内被加热时，受热在气缸内膨胀，驱动气缸内的活塞向下运动，活塞杆随活塞一起向下运动时，带动连接其上的曲轴或斜盘传动机构旋转，将功输出；当活塞运动到气缸底部后，由于曲轴或斜盘传动机构的旋转，使其开始向上运动，高压气体返流，在吸热管内吸热，气体通过回热器将部分热量储存于回热器中后进入冷却器冷却。当活塞运动到顶后，气体从冷却器流向回热器，吸收回热器内部分热能升温，再次进入吸热管加热，受热在气缸内膨胀，完成一个斯特林循环。