用于斯特林发动机的直线十字头轴承制造技术

一种外燃式发动机，包括燃烧器元件、加热器头、包含活塞的活塞气缸、冷却器和曲轴箱。该曲轴箱包括曲轴、连接至活塞的活塞杆、用于将活塞杆的直线运动转换成曲轴的旋转运动的驱动机构、以及以刚性的方式在一端处连接至活塞杆并在另一端处连接至驱动机构的直线十字头轴承。该外燃式发动机还包括活塞间隙密封件和具有浮动的杆密封件的活塞杆密封单元。活塞包括内拱顶，以通过辐射和对流来降低轴向热传递。

Linear crosshead bearing for Stryn engine

The utility model relates to an external combustion engine, which comprises a burner element, a heater head, a piston cylinder which comprises a piston, a cooler and a crankcase. The crankcase comprises a crankshaft, piston, piston rod connected to the piston rod for the linear motion into rotary motion of the crankshaft driving mechanism, and the rigid way at one end connected to the piston rod and at the other end is connected to the driving mechanism of the crosshead bearing line. The external combustion engine also includes a piston clearance seal and a piston rod sealing unit with a floating rod seal. The piston includes an inner dome to reduce axial heat transfer by radiation and convection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是2015年11月11日提交的专利技术名称为“用于斯特林发动机的环状文丘里燃烧器”(代理人案号195)的美国专利申请No.14/553,824的部分继续申请，其后者是2013年11月25日提交的专利技术名称为“用于斯特林发动机的环状文丘里燃烧器”的美国专利申请No.61/908,468(代理人案号190)的部分继续申请，其后者是2014年3月14日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”(的美国专利申请No.14/211,621代理人案号192)的部分继续申请，其后者又是2013年3月15日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”的美国专利申请No.13/836,946(代理人案号187)的部分继续申请，其后者是2012年4月16日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”的美国专利申请No.13/447,990(代理人案号184)的部分继续申请，它要求下列申请的优先权：2011年4月15日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”的美国临时专利申请No.61/476,180(代理人案号181)；和2011年5月11日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”的美国临时专利申请No.61/482,897(代理人案号182)，所有这些文献的公开内容都在此通过引用的方式整体并入。2012年4月16日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”的美国专利申请No.13/447,990(代理人案号184)，它也是2010年7月1日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”的美国专利申请No.12/829,320、现在为2011年1月20日公开的美国公公报No.US-2011-0011078-A1(代理人案号178)的部分继续申请，后者要求2009年7月1日提交的专利技术名称为“斯特林循环机”的美国临时专利申请No.61/222,361(代理人案号175)的优先权，两者的公开内容都在此通过引用的方式整体并入。
本专利技术涉及机械，更具体地，涉及一种斯特林循环机及其部件。
技术介绍
许多机械(例如内燃式发动机、外燃式发动机、压缩机和其它往复式机械)采用了活塞和驱动机构的布置，以将往复式活塞的直线运动转换成旋转运动。在大部分应用中，活塞被容纳在气缸中。这种机械所遇到的常见问题是：由于活塞在气缸内未对准而引起的由滑动的活塞产生的摩擦，以及由于活塞与旋转的曲轴的联接而施加在活塞上的横向力。这些增大的侧向负荷增大了发动机噪音，增大了活塞磨损并降低了发动机的效率和寿命。此外，由于该侧向负荷，驱动机构需要更多功率来克服这些摩擦力，因此降低了该机械的效率。已经尝试对驱动机构进行改进以减小这些侧向负荷，然而，众多的改进却导致了更重、更庞大的机械。因此，对于在活塞上具有最小侧向负荷的实用机械，存在着需求。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，公开了一种外燃式发动机。该外燃式发动机包含工作流体，并包括：燃烧器元件，该燃烧器元件用于加热发动机的工作流体；至少一个加热器头，该至少一个加热器头限定有包含工作流体的工作空间；至少一个活塞气缸，该至少一个活塞气缸容纳用于压缩工作流体的活塞；冷却器，该冷却器用于冷却工作流体；曲轴箱，该曲轴箱包括用于产生发动机输出的曲轴、围绕摇杆枢轴旋转以驱动曲轴的摇摆杆、与活塞连接的活塞杆、由活塞杆驱动的摇摆杆、以及连杆，该连杆在第一端处连接到摇摆杆并在第二端处连接到曲轴，以将摇摆杆的旋转运动转换成曲轴的旋转运动。而且，该外燃式发动机还包括活塞杆密封单元，该活塞杆密封单元包括壳体、气缸压盖(gland)和安装在气缸压盖中的至少一个浮动的杆密封组件，该浮动的杆密封组件包括安装到该浮动的杆密封组件上的至少一个杆密封件。本专利技术的此方面的一些实施例包括下列中的一个或多个：其中，所述活塞杆密封单元还包括刮油环(scraper ring)。其中，所述活塞杆密封单元还包括微粒捕集器。其中，所述活塞杆密封单元还包括端口。其中，所述活塞杆密封单元还包括过滤器。其中，所述浮动的杆密封组件还包括外环和至少一个衬套。其中，上述活塞杆密封单元还包括：其中，所述杆密封件是弹簧加力(spring energized)的密封件。根据本专利技术的一个方面，公开了一种活塞杆密封单元。该活塞杆密封单元包括壳体、气缸压盖和安装在气缸压盖中的至少一个浮动的杆密封组件，该浮动的杆密封组件包括安装到该浮动的杆密封组件上的至少一个杆密封件。本专利技术的此方面的一些实施例包括下列中的一个或多个：其中，所述活塞杆密封单元还包括刮油环。其中，所述活塞杆密封单元还包括微粒捕集器。其中，所述活塞杆密封单元还包括端口。其中，所述活塞杆密封单元还包括过滤器。其中，所述浮动的杆密封组件还包括外环和至少一个衬套。其中，所述活塞杆密封单元还包括：其中，所述杆密封件是弹簧加力的密封件。根据本专利技术的一个方面，公开了一种外燃式发动机。该外燃式发动机包含工作流体并包括：活塞杆密封单元，该活塞杆密封单元包括壳体、气缸压盖和安装在气缸压盖中的至少一个浮动的杆密封组件，该浮动的杆密封组件包括安装到该浮动的杆密封组件上的至少一个杆密封件；和气闸空间，该气闸空间将曲轴箱和工作空间分离，用于在曲轴箱壳体和工作空间壳体之间维持压力差。本专利技术的此方面的一些实施例包括下列中的一个或多个：其中，所述气闸压力调节器是双向压力调节器，用于在曲轴箱与气闸空间或工作空间之间维持预定的压力差。其中，所述气闸压力调节器包括过滤器、压缩机、压力调节滑阀和线性位置传感器，其中，该线性位置传感器产生指示所述调节滑阀位置的信号。其中，所述气闸压力调节器还包括控制器。其中，所述线性位置传感器是LVDT。其中，所述控制器使用该线性位置传感器来调节泵速度。根据本专利技术的一个方面，公开了一种杆密封组件。该杆密封组件包括：在两个空间之间的壳体，该壳体被构造成接收往复式杆，该往复式杆布置在第一空间和第二空间内；浮动衬套，该浮动衬套被构造成在所述壳体内轴向和径向移动并围绕所述往复式杆同轴地布置；杆密封件，该杆密封件被构造成将所述往复式杆的外径相对于浮动衬套的内表面密封；以及至少一个固定衬套，该至少一个固定衬套被固定在壳体中，能够在上述两个空间之间存在压力差的情况下与所述浮动衬套形成对轴向流体流的密封。本专利技术的此方面的一些实施例包括下列中的一个或多个：其中，所述浮动衬套被构造成径向移动，以在第一空间和第二空间之间的压力差小时居中地位于活塞杆上并在该压力差较大时与所述固定衬套形成密封。其中，所述杆密封件是弹簧加力的密封件。其中，所述浮动衬套还包括在外表面上的周向凸缘，该周向凸缘被构造成延伸到环形空间中并与所述固定衬套中的一个固定衬套形成密封。其中，所述杆密封件由PTFE复合材料形成。其中，所述浮动衬套和固定衬套由耐磨金属形成。其中，所述组件还包括：刮油环，该刮油环围绕活塞杆同轴地布置并在所述壳体内布置在浮动密封件和第一空间之间；和通路，该通路将第一空间连接到环形间隙，该环形间隙围绕所述往复式杆布置在刮油环和浮动密封件之间。其中，所述组件还包括布置在刮油环和浮动密封件之间的磁性微粒捕集器。根据本专利技术的一个方面，公开了一种杆密封组件。该杆密封组件包括：在两个空间之间的壳体，该壳体被构造成接收往复式杆，该往复式杆布置在第一空间和第二空间之间；浮动间隙衬套，该浮动间隙衬套被构造成在所述壳体内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含工作流体的外燃式发动机，其包括：燃烧器元件，所述燃烧器元件用于加热所述发动机的所述工作流体；至少一个加热器头，所述至少一个加热器头限定容纳所述工作流体的工作空间；至少一个活塞气缸，所述至少一个活塞气缸包含用于压缩所述工作流体的活塞；冷却器，所述冷却器用于冷却所述工作流体；曲轴箱，所述曲轴箱包括：用于产生发动机输出的曲轴；连接至所述活塞的活塞杆；将所述活塞杆的直线运动转换成所述曲轴的旋转运动的驱动机构；以及包括轴颈和导向件的直线十字头轴承，其中，所述轴颈具有以刚性方式附接至所述活塞杆的第一端和附接至所述驱动机构的第二端，其中，所述导向件位于所述工作空间外部，并且其中，所述直线十字头轴承仅约束所述活塞的运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.14 US 14/211,621;2014.11.25 US 14/553,8241.一种包含工作流体的外燃式发动机，其包括：燃烧器元件，所述燃烧器元件用于加热所述发动机的所述工作流体；至少一个加热器头，所述至少一个加热器头限定容纳所述工作流体的工作空间；至少一个活塞气缸，所述至少一个活塞气缸包含用于压缩所述工作流体的活塞；冷却器，所述冷却器用于冷却所述工作流体；曲轴箱，所述曲轴箱包括：用于产生发动机输出的曲轴；连接至所述活塞的活塞杆；将所述活塞杆的直线运动转换成所述曲轴的旋转运动的驱动机构；以及包括轴颈和导向件的直线十字头轴承，其中，所述轴颈具有以刚性方式附接至所述活塞杆的第一端和附接至所述驱动机构的第二端，其中，所述导向件位于所述工作空间外部，并且其中，所述直线十字头轴承仅约束所述活塞的运动。2.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，其中，所述直线十字头轴承的长度与直径之比大于2.0。3.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，其中，所述直线十字头轴承是流体动力轴承，所述流体动力轴承被供应有来自所述导向件上的环形件的润滑流体。4.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，还包括杆密封组件，所述杆密封组件包括：壳体，所述壳体在两个空间之间并被构造成收容所述活塞杆，所述活塞杆布置在所述曲轴箱和所述工作空间之间；浮动间隙衬套，所述浮动间隙衬套被构造成在所述壳体内轴向和径向地移动，并且围绕所述活塞杆同轴地布置并与所述活塞杆形成间隙密封；以及至少一个固定的环形元件，所述至少一个固定的环形元件被固定在所述壳体内并构造成与所述浮动间隙衬套形成端面密封。5.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，还包括杆密封组件，所述杆密封组件包括：壳体，所述壳体在两个空间之间并被构造成收容所述活塞杆，所述活塞杆布置在所述曲轴箱和所述工作空间之间；和浮动的杆密封组件，所述浮动的杆密封组件包括安装到所述浮动的杆密封组件上的至少一个杆密封件。6.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，所述杆密封件是弹簧加力的密封件。7.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，所述浮动的杆密封组件还包括：外环；和至少一个衬套。8.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，所述杆密封组件还包括：刮油环；微粒捕集器；端口；和过滤器。9.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，其中，所述活塞包括间隙密封件。10.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，其中，所述间隙密封件是具有面向所述活塞的内径和面向所述气缸的外径的圆柱体，其中，所述外径包括在所述外径上的多个凹槽，并且所述凹槽垂直于所述活塞的轴线。11.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，其中，所述间隙密封件是具有面向所述活塞的内径的圆柱体，其中，至少一个径向密封件接触所述内径的表面和所述活塞。12.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，其中，所述间隙密封件包括下列材料中的至少一种：石墨、PTFE、UHMWPE、锑。13.根据权利要求1至13中的任一项或多项所述的外燃式发动机，其中，所述间隙密封件至少包括石墨和锑。14.一种包含工作流体的外燃式发动机，其包括：燃烧器元件，所述燃烧器元件用于加热所述发动机的所述工作流体；至少一个加热器头，所述至少一个加热器头限定容纳所述工作流体的工作空间；至少一个活塞气缸，所述至少一个活塞气缸包含用于压缩所述工作流体的活塞；冷却器，所述冷却器用于冷却所述工作流体；曲轴箱，所述曲轴箱包括：用于产生发动机输出的曲轴；连接至所述活塞的活塞杆；由所述活塞杆驱动的摇摆杆；连杆，所述连杆在第一端处连接至所述摇摆杆并在第二端处连接至曲轴，以将所述摇摆杆的旋转运动转换成所述曲轴的旋转运动；以及直线十...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托佛·C·朗根费尔德，米特胡恩·巴特，普拉桑特·巴特，迪安·卡门，
申请(专利权)人：新动力概念有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US