[发明专利]一种转子式斯特林制冷机及工作方法

说明书

一种转子式斯特林制冷机及工作方法，属于制冷设备领域。包括异形三角转子和转子收容腔，底部开有允许异形三角转子与外界沟通的孔洞，异形三角转子设有管状延伸物，其上设有外齿轮，管状延伸物中插接有偏心轴，偏心轴通过联轴器受电机驱动，外齿轮与转子收容腔底端固定的内齿轮匹配从而保证电机通过偏心轴驱动异形三角转子在转子收容腔内运动时两者式中贴合，嵌入式密封端盖上开有四个通孔，四个通孔上分别设有两个U型换热管组。转子式斯特林制冷机的避免了传统的菱形传动和曲柄连杆式的斯特林制冷机的振动问题，依靠转子驱动也提高了效率，且结构形式更加紧凑。内部工质为密封状态，与外界隔绝，在循环时无相变及节流过程。

技术领域

本发明涉及一种制冷机及工作方法，尤其适用于工矿企业中使用的一种转子式斯特林制冷机及工作方法。

背景技术

斯特林制冷机作为一种以斯特林制冷循环为基本原理的制冷机，运行过程中工质不存在相变或节流的情况，从而极大地提高了效率并且较为容易实现低温。现如今斯特林制冷机发展较为成熟，可在短时间内实现较低温度，但技术相对成熟的斯特林制冷机都为活塞式或者是二级活塞式制冷机，机体内部的容积变化依靠活塞往复运动改变控制，存在噪声及振动问题较为严重。而斯特林制冷机因其工作原理，可实现低温温度的制冷，在气体液化，超导冷却，红外探头冷却，液氧液氮的制取等领域有着广泛运用，在这一层面，提出一种解决振动噪声等问题，并提高斯特林循环效率的斯特林制冷机是有必要的。

在如今的所提出的解决方案，有一些利用多个传统活塞式斯特林发动机的利用星型连杆集成动力的机械结构，或是依靠不同角度复合布置减少振动的方案，但都无法从往复惯性力这一本质上消除斯特林机的振动问题。

基于上述问题，现提出的转子式斯特林发动机，利用其结构特点，中心偏心转子的旋转很好的避免了传统活塞的振动问题。在传动方面，输入功率使转子旋转是一种较稳定可持续的方式。

α型斯特林机又称为双活塞式斯特林机，拥有两个气缸，利用活塞在汽缸内的运动使两个气缸的容积和发生周期性变化。但使用气缸和活塞配合的方式，本质上是活塞在直线方向上的往复运动，会造成整机极大的振动问题，且活塞气缸的配合无法实现很高频率的的运动，当内部工质压力确定时，无法高频率的运动就难以提高机体的输入功率来输出更多冷量。

发明内容

技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，体积小，制冷效果强，利用特殊的腔体结构和转子结构，实现工质的膨胀压缩，并通过热量交换，实现制冷的斯特林制冷机。

技术方案：本发明的转子式的斯特林制冷机，它包括异形三角转子，异形三角转子设置在转子收容腔内，转子收容腔内设有容纳异形三角转子转动的空间，转子收容腔顶部通过法兰连接有嵌入式密封端盖，底部开有允许异形三角转子与外界沟通的孔洞，孔洞上通过定位缺口固定有内齿轮，异形三角转子中心处设有一贯穿整体的圆孔，圆孔中设有管状延伸物，管状延伸物顶端内设有外齿轮，管状延伸物中插接有偏心轴，偏心轴由一粗一细两支金属杆连接构成，偏心轴细的金属杆部分与管状延伸物连接，偏心轴粗的金属杆部分通过联轴器受电机驱动，外齿轮与转子收容腔底端固定的内齿轮匹配从而保证电机通过偏心轴驱动异形三角转子在转子收容腔内运动时两者式中贴合，嵌入式密封端盖上开有四个通孔，通孔的位置位于转子收容腔四角顶端位置，四个通孔上分别设有两个U型换热管组，U型换热管组包括一支热端换热管和一支冷端换热管，热端换热管和冷端换热管前端与嵌入式密封端盖上的两个相邻通孔连接，热端换热管和冷端换热管的尾端设有连接两者的的回热器。

嵌入式密封端盖与容纳异形三角转子转动的空间连接处，设有与转动的空间界面匹配的凸起，同时入式密封端盖与转子收容腔之间设有密封胶圈。

所述的异形三角转子截面的为偏心摆线结构，具体解析解在xOy平面直角坐标系上的参数方程为：

x＝r cosθ+L cos(0.25θ)

y＝r sinθ+L sin(0.25θ)