[实用新型]配气活塞式斯特林发动机

说明书

本实用新型涉及一种按斯特林循环(Stirling cycle)工作的外燃机，尤其是一种具有配气活塞的配气活塞式斯特林发动机。

配气活塞式斯特林发动机，依靠配气活塞的运动来组织闭式循环系统内工质的流动。配气活塞一般都是由一个与惯性负载系统相联的配气传动机构来控制作连续运动，配气传动机构要穿出闭式循环系统之外，必须动密封，而动密封是影响斯特林发动机实用化的最大难点之一；配气活塞的连续运动使发动机的实际工作循环大大偏离理想循环，因而发动机在中低温热源下不能运转。

中国专利ZL91108098.8采用一往复离合器式的配气传动机构将配气活塞与动力活塞直接相联，设计动力活塞的行程大于配气活塞的行程，在配气活塞的行程内，配气传动机构将两个活塞连在一起作同向运动，而在其它时间里，将其分开，配气活塞不动而动力活塞连续运动。由于配气活塞与动力活塞时而相联，时而分开，作用在动力活塞上的反作用力是突然有、突然无的，这使得发动机运转不稳。

本实用新型的目的是设计一种配气活塞式斯特林发动机，密封容易、运转平稳，且能广泛利用中低温热源的热能。

本实用新型的目的是这样实现的：在一由惯性负载系统、动力活塞、动力传动机构、配气活塞、配气传动机构及气缸组成的配气活塞式斯特林发动机中，将其配气传动机构设计成一弹性翻转机构，其核心是一弹性翻转件，它的一端通过一连接件与动力活塞固接，受动力活塞的控制，与动力活塞一起作连续运动，为固定端；另一端通过另一连接件与配气活塞固接，为自由端。当动力活塞位于上止点时，弹性翻转件处于正位置，固定端在上，而自由端在下，配气活塞位于下止点不动；而当固定端随动力活塞下行到接近其下止点时，自由端受弹性力的驱使向上运动，弹性翻转件则翻转处于反位置，配气活塞也随之向上止点运动。如此循环往复。

上述弹性翻转件可采用碟形翻转件或螺旋弹簧翻转件。前者利用元件弯曲变形产生的弹性力，后者利用元件压缩变形产生的弹性力。

由于配气活塞直接由动力活塞驱动，配气传动机构没有穿出闭式循环系统，避开了密封难点，因而密封容易；配气活塞是由弹性翻转机构所释放的弹性能驱动的，而弹性能是由动力活塞在一个行程内逐步施加给弹性翻转机构的，即动力活塞加在弹性翻转机构上的力是和缓持续的，因此发动机能平稳运转；采用弹性翻转机构，动力活塞连续运动而配气活塞能作可靠的不连续运动，发动机的实际循环接近理想循环，发动机可在较低的温差下运转，故可以广泛利用中低温热源的能量。

下面结合附图和实施例对本实用新型作更进一步的详细描述。

图1是采用碟形翻转件的配气活塞式斯特林发动机示意图；

图2是图1中碟形翻转件翻转后的示意图；

图3是由多根簧片组合而成的碟形翻转件透视图；

图4是由整体材料构成的碟形翻转件透视图；

图5是螺旋弹簧翻转件结构原理图；

图6是套筒式螺旋弹簧翻转件结构示意图；

图7是长槽式螺旋弹簧翻转件结构示意图。

图1、图2所示的为一个实施例。图1示出了装有碟形翻转件的配气活塞式斯特林发动机的结构。在气缸6内安装有动力活塞3和配气活塞5，动力活塞3由与惯性负载系统1相联的动力传动机构2控制作连续运动，配气活塞5的运动由与动力活塞2相联的配气传动机构4来控制。配气传动机构4由三部分构成：一部分为与动力活塞2固接的连接件41，一部分为与配气活塞5固接的连接件43，中间部分为弓形翻转件42，其一端与连接件41相接，受动力活塞的控制，为固定端；另一端与连接件43相接，在弹性力的作用下运动，为自由端。当动力活塞位于上止点时，弓形翻转件42处于正位置，固定端在上，自由端在下，这时配气活塞5位于下止点，如图1所示。当动力活塞2向下运动时，固定端随之下移，而自由端不动，弓形翻转件42弯曲变形，其向下的弹性分力作用在配气活塞上。当固定端下移到与自由端处于同一水平位置时，向下的弹性分力将减小到最小。当固定端继续下降越过此点后，弹性力将驱使自由端向上运动，使弓形翻转件42处于反位置，固定端在下，自由端在上，与其相联的配气活塞也就从下止点运动到上止点，如图2所示。此后，动力活塞2将向上运动，固定端上移而自由端不动，一直到动力活塞接近其上止点时，自由端向下运动，弓形翻转件42恢复到正位置，配气活塞5运动到下止点。如此循环往复。