[发明专利]一种斜盘式斯特林发动机

说明书

本发明涉及一种斜盘式斯特林发动机，属于热气机利用技术领域。该发动机包括发动机壳体、气缸及其内的活塞和活塞杆、输出主轴以及将活塞的直线运动转变为输出主轴旋转运动的斜盘机构；气缸一端连接有滑筒,活塞杆的一端制有可在滑筒中滑动的滑块；滑块通过球头杆与斜盘机构相连；斜盘机构包括斜盘和套设于输出主轴上的斜轴套，斜盘通过一个斜盘轴承安装在斜轴套的外周上，斜轴套的中心线与输出主轴的中心线相交成一个角度为10°—15°的夹角。本发明的活塞杆不直接与斜盘相连，使得活塞杆不受输出主轴旋转产生的周向作用力；并且该斜盘机构只使用一个轴承与输出主轴形成传动联接，使得输出传动结构更简单，减少气缸和活塞的摩擦损耗并延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种斯特林发动机，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。

双作用式斯特林发动机一般由四个气缸、四个冷却器和回热器按一定顺序热冷结构相接组合而成。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需要传动机构带动其向上运动，以完成一个循环动作。四个气缸内的活塞和气体交替循环运动，产生上下的往复直线运动。为将往复直线运动的输出动力转化为旋转运动传递给负载，斯特林发动机有多种传动形式，比较实用的有四种类型：曲柄连杆机构、菱形机构、斜盘机构和摇摆轭机构。前两种传动机构传动链长,零部件多,体积大,成本高,关键问题是动力输出轴线与活塞往复直线运动轴线垂直成90度夹角,结构复杂，加大了发动机的震动和噪音，不适用于需要紧凑型的斯特林发动机，如用于碟式太阳能发电的斯特林发动机。

如图1所示，传统的斜盘式斯特林发动机的传动机构主要由活塞1-12、活塞杆1-11、斜盘1-7、滑靴1-9、滑块1-10、滑靴座1-8、主轴1-5、蓄能飞轮1-2、壳体1-1、轴承1-6、加热气缸1-13等组成。需要指出的是，传统斜盘式斯特林发动机的壳体1-1内部有一个制为整体的轴瓦1-4，轴瓦1-4通过至少两副轴承固定于主轴1-5上。如图1所示，其工作原理为工质经热胀冷缩对活塞1-12做功将活塞1-12的往复直线运动转化为旋转运动传递给负载，并带动发电机发电。斜盘传动机构具有整体结构体积小，输出运动特性好，噪声低、结构简单紧凑、可通过改变斜盘1-7倾角来调节功率等优点。

虽然斜盘结构具有上述优点，但是现有技术中斜盘结构仍过于复杂，需要对每个活塞1-12额外添加一个导向柱1-3，以减少主轴1-5旋转运动时给予斜盘1-7及活塞杆1-11的周向反作用力，减轻活塞杆1-11和气缸的相互作用力，从而减少活塞1-12和气缸的摩擦，以免影响气缸的气密性，造成损害。

检索发现发明专利(斯特林发动机斜盘传动装置,201310112466.6)，该发明专利虽没有导向柱，但完全是靠气缸与活塞杆之间的相互作用来抵消主轴旋转运动时给予活塞杆的周向反作用力，对活塞杆和密封结构损害较大，长期使用可能影响斯特林发动机的正常使用。此外，该发明的斜盘需要四个转盘轴承来使斜盘与输出主轴形成传动连接，活塞杆与斜盘之间也需要四个高速关节轴承来连接，传动连接机构过于复杂，成本高且不易维护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足，提出一种结构简单紧凑、易于装拆且成本低的斜盘式斯特林发动机，该发动机杜绝了斜盘机构对气缸和活塞形成冲击，从而减少活塞和气缸的摩擦磨损，提高了活塞气缸寿命。