[发明专利]一种空间用衰变热斯特林转换装置

权利要求书

1.一种空间用衰变热斯特林转换装置，其特征在于，包括：双端对置自由活塞式斯特林电机(1)、空间用扇形液滴辐射散热系统(2)、斯特林膨胀腔(3)、钚-238燃料环(4)、绝热层(5)、屏蔽层(6)、控制及电力输配系统(7)；所述双端对置自由活塞式斯特林电机(1)为两个，将两台斯特林转换器对置布置，两个双端对置自由活塞式斯特林电机(1)共用一个斯特林膨胀腔(3)，且通过控制及电力输配系统(7)控制两台斯特林转换器活塞有相同的运行状态，以最大程度的消除斯特林转换器运行时的振动，降低运行噪音；为斯特林热电转换装置提供足够的裕量，即使单台斯特林转换器失效依旧能够通过另外一台稳定工作；空间用扇形液滴辐射散热系统(2)设置在双端对置自由活塞式斯特林电机(1)的冷却器上将废热导出，钚-238燃料环(4)布置在斯特林膨胀腔(3)外侧，绝热层(5)布置在钚-238燃料环(4)外侧，屏蔽层(6)布置在绝热层(5)外侧；

所述双端对置自由活塞式斯特林电机(1)，用于吸收钚-238燃料环(4)产生的衰变热，将衰变热高效地转换为电能；

所述空间用扇形液滴辐射散热系统(2)，用于导出双端对置自由活塞式斯特林电机(1)产生的废热，保障热电转换效率；

所述斯特林膨胀腔(3)与钚-238燃料环(4)连接，做功工质在斯特林膨胀腔(3)受热膨胀；

所述钚-238燃料环(4)，用于源源不断地产生热量；

所述绝热层(5)，用于降低钚-238燃料环(4)的散热损失；

所述屏蔽层(6)，用于辐射防护，防止周围的工作人员和公众受到放射性辐射的危害；

所述控制及电力输配系统(7)，用于双端对置自由活塞式斯特林电机(1)及空间用扇形液滴辐射散热系统(2)的控制及系统电力储存输配；

所述环形翅片(8)，用于增强双端对置自由活塞式斯特林电机(1)冷凝段与空间用扇形液滴辐射散热系统(2)内冷却工质的流动换热；

所述液滴发射级(9)，用于将来自管束通道(12)的换热工质分散成足够小的液滴；

所述辐射散热腔体(10)，用于容纳液滴发射级(9)产生的液滴，让其与空间环境进行辐射换热；

所述液滴收集级(11)，用于收集在辐射散热腔体(10)换热后的工质；

所述管束通道(12)，用于连接液滴发射级(9)及液滴收集级(11)，构成流动回路；

所述液滴电磁泵(13)，用于驱动空间用扇形液滴辐射散热系统(2)内冷却工质。

2.根据权利要求1所述的一种空间用衰变热斯特林转换装置，其特征在于，所述双端对置自由活塞式斯特林电机(1)材料选择钛金属以满足空间任务对质量的限制。

3.根据权利要求1所述的一种空间用衰变热斯特林转换装置，其特征在于，所述空间用扇形液滴辐射散热系统(2)由环形翅片(8)、液滴发射级(9)、辐射散热腔体(10)、液滴收集级(11)、管束通道(12)及电磁泵(13)组成，环形翅片(8)底部与双端对置自由活塞式斯特林电机(1)冷却器外侧相连，翅片端与液滴发射极(9)相连，辐射散热腔体(10)两侧分别与液滴发射极(9)发射表面及液滴收集级(11)收集表面相连，管束通道(12)分别与液滴发射极(9)入口及液滴收集级(11)出口相连，电磁泵(13)布置在管束通道(12)外侧，通过控制及电力输配系统(7)控制；空间用扇形液滴辐射散热系统内换热工质为导电液体，在电磁泵(13)的驱动下与环形翅片(8)换热，并通过液滴发射级(9)喷射成细小的液滴在辐射散热腔体(10)内与空间环境进行辐射换热，换热后液滴在在液滴收集级(11)聚合成流束，通过管束通道(12)再次与环形翅片(8)换热；空间用扇形液滴辐射散热系统(2)根据不同的散热需求，选择两套对称布置或者四套组成环形液滴辐射散热系统。

4.根据权利要求3所述的一种空间用衰变热斯特林转换装置，其特征在于，所述液滴发射级(9)孔径小于1mm，雾化液滴直径小于100微米。

5.根据权利要求3所述的一种空间用衰变热斯特林转换装置，其特征在于，所述管束通道(12)沿斯特林膨胀腔(3)轴向并列布置，管径小于1cm，每个管束通道均带有一套微型电磁泵系统。