共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机制造技术

本实用新型专利技术提供一种共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，包括至少一组热气缸和至少一组冷气缸，至少一组热气缸，内设有多个两两对置的多个配气活塞；至少一组冷气缸，内设有多个两两对置的多个动力活塞；单个配气活塞或者多组配气活塞围合设有热腔，配气活塞远离热腔的一侧设有第一背压腔；单个动力活塞或者多组动力活塞围合设有第一冷腔，动力活塞远离第一冷腔的一侧为与第一背压腔相连通的第二背压腔。通过上述方式，本实用新型专利技术减少了发动机运行的振动强度，且能够提高发动机的运行频率，使发动机在更紧凑的结构下实现更高的输出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机


[0001]本技术涉及发动机
，尤其涉及一种共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机。

技术介绍

[0002]随着人口的持续增长以及人们生活水平的提高，对能源的需求量日益增加，化石能源日渐枯竭；与此同时，化石能源的使用也导致了全球变暖以及气候变化等问题。上述矛盾促使人们开始探索新的替代能源，这就需要更加有效的能源利用方式。斯特林发动机作为一种外燃机，可以将任何形式的热源转化成机械能，此外，斯特林发动机基于闭式循环的原理进行工作，具有噪声小、不受气压影响等优点，并且斯特林循环的理论效率与卡诺效率相等。
[0003]依据有无传动机构，斯特林发动机可以分为运动学以及动力学两种类型。自由活塞斯特林发动机作为动力学斯特林发动机中一种最主要的结构类型，它取消了传统运动学斯特林发动机中用于连接两活塞的运动部件，使两个活塞运动独立，活塞之间依靠气体压力进行动力学耦合，具有免维护、自启动以及长寿命等优点，因此在深空探测器同位素电源、空间大型核电站、地面太阳能发电、工业余热回收、家用热电联产等方面都具有广泛的应用前景。
[0004]自由活塞斯特林发动机是一个振动系统，它主要由动力活塞振动系统、配气活塞振动系统以及整机振动系统构成，其中动力活塞振动系统以及配气活塞振动系统的振动会引起整个发动机的振动。发动机系统的振动不仅会影响整个发动机的性能和使用寿命，还会降低发动机运行的可靠性。简单的减振措施是将两台独立的自由活塞斯特林发电机对置设置，这种设置理论上可以达到减少振动的目的，但前提是要求两台发电机的热动力学参数完全一致，不一致后会产生复杂的相互耦合与影响，减振效果下降。

技术实现思路

[0005]本技术实施例提供一种共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，用以解决现有技术中发电机振动影响较大的技术问题。
[0006]本技术实施例提供一种共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，包括：至少一组热气缸，内设有多个两两对置的多个配气活塞；
[0007]至少一组冷气缸，内设有多个两两对置的多个动力活塞；
[0008]多组所述配气活塞围合形成热腔，所述配气活塞远离所述热腔的一侧设有第一背压腔；多组所述动力活塞围合形成第一冷腔，所述动力活塞远离所述第一冷腔的一侧为与所述第一背压腔相连通的第二背压腔。
[0009]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，所述配气活塞远离对置设置的另一所述配气活塞的一端设有隔板和配气活塞板弹簧；
[0010]所述隔板与所述热气缸相连接，所述配气活塞上设有配气活塞杆，所述配气活塞
板弹簧与所述配气活塞杆和所述热气缸相连接。
[0011]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，所述动力活塞远离对置设置的另一所述动力活塞的一端设有动力活塞板弹簧；
[0012]所述动力活塞上设有动力活塞杆，所述动力活塞板弹簧与所述动力活塞杆和所述冷气缸相连接。
[0013]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，所述配气活塞与所述隔板之间设有第二冷腔；
[0014]所述热气缸与所述冷气缸之间设有连接管，所述连接管的一端与所述第二冷腔相连通，所述连接管的另一端与所述第一冷腔相连通。
[0015]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，所述热气缸外侧还设有加热器，所述加热器的一端与所述热腔相连通，所述加热器的另一端连接有回热器和冷却器，所述冷却器的一端与所述回热器相连接，另一端与所述第二冷腔相连通。
[0016]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，所述热气缸和所述冷气缸外设有稳压管道，所述稳压管道分别连接所述第一背压腔和所述第二背压腔，以使全部所述第一背压腔和所述第二背压腔处于连通状态。
[0017]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，所述冷气缸外还设有直线电机，用于通过所述动力活塞的往复移动带动直线电机发电。
[0018]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，所述配气活塞与所述动力活塞以预设的相位差分别在所述热气缸和所述冷气缸内往复运动。
[0019]根据本技术一个实施例的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，预设的所述相位差的理想值为90度。
[0020]本技术实施例提供的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，配气活塞远离热腔一侧的第一背压腔与动力活塞远离第一冷腔一侧的第二背压腔之间相互连通，从而保证各动力活塞或配气活塞运动过程中所受到的气体力相同，进而各配气活塞和动力活塞在运动过程中产生的振动效果会相互抵消，降低了发动机运行过程中的振动，并且两两相对设置的配气活塞和动力活塞同时作用，在输出的总功率相同时，动力活塞和配气活塞位移较单一活塞的发动机显著减少，因而动力活塞和配气活塞所产生的振动力也大大降低，而且因为动力活塞和配气活塞的运动行程减少，发动机的结构尺寸减小，因而动力活塞和配气活塞的弹性件的寿命和可靠性也能够提高，从而能够提高发动机的运行频率，使发动机在更紧凑的结构下实现更高的输出。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本技术共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机一实施例的结构示意图；
[0023]图2为本技术共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机另一实施例的结构示意图；
[0024]图3为本技术共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机第三实施例的结构示意图；
[0025]图4为本技术共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机第四实施例的结构示意图；
[0026]图5为本技术共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机第五实施例的结构示意图；
[0027]附图标记：
[0028]10、热气缸；110、配气活塞；1110、热腔；1120、第一背压腔；1130、配气活塞杆；120、隔板；130、配气活塞板弹簧；140、第二冷腔；150、加热器；160、回热器；170、冷却器；
[0029]20、冷气缸；210、动力活塞；2110、第一冷腔；2120、第二背压腔；2130、动力活塞杆；220、动力活塞板弹簧；230、直线电机；
[0030]30、连接管；
[0031]40、稳压管道。
具体实施方式
[0032]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，其特征在于，包括：至少一组热气缸，内设有多个两两对置的多个配气活塞；至少一组冷气缸，内设有多个两两对置的多个动力活塞；单个所述配气活塞或者多组所述配气活塞围合设有热腔，所述配气活塞远离所述热腔的一侧设有第一背压腔；单个所述动力活塞或者多组所述动力活塞围合设有第一冷腔，所述动力活塞远离所述第一冷腔的一侧为与所述第一背压腔相连通的第二背压腔。2.根据权利要求1所述的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，其特征在于，所述配气活塞远离对置设置的另一所述配气活塞的一端设有隔板和配气活塞板弹簧；所述隔板与所述热气缸相连接，所述配气活塞上设有配气活塞杆，所述配气活塞板弹簧与所述配气活塞杆和所述热气缸相连接。3.根据权利要求1所述的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，其特征在于，所述动力活塞远离对置设置的另一所述动力活塞的一端设有动力活塞板弹簧；所述动力活塞上设有动力活塞杆，所述动力活塞板弹簧与所述动力活塞杆和所述冷气缸相连接。4.根据权利要求2所述的共腔体对置的分置式自由活塞斯特林发动机，其特征在于，所述配气活塞与所述隔板之间设有第二冷腔；所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦珂欣，洪国同，牟健，林明嫱，池春云，向方园，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：