CN102146900B - 一种太阳能斯特林发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能斯特林发电机，机体内壁有多条对称分布的转子支撑架安装槽，两个转子支撑架分别从机体两端沿安装槽装入机体，多组紧固螺丝将两个转子支撑架固定在一起，机体、转子支撑架、转子固定为一体。活塞组连杆两端的销孔中心线垂直，活塞连接处、导向块连接处有装配间隙，活塞组具有自动补偿气缸径向和切向位移的功能，降低了生产过程中的装配难度，提高了运行过程中的可靠程度。综合采用逆流换热式回热器、环形换热器等最新技术，整机结构紧凑，体积小。采用风冷方式散热，可广泛用于缺水地区。

Description

一种太阳能斯特林发电机
所属技术领域
本发明涉及一种斯特林发电机，具体为一种太阳能斯特林发电机。 
背景技术
能源问题困扰世界各国，高效利用太阳能是必然选择。目前太阳能热发电有塔式、槽式、碟式三种。碟式的热效率最高、占地最少、布置最灵活，是发展前景最好的方式，却受制于斯特林热机技术没有重大突破。 
2007年12月19日申请中国发明专利的斯特林可逆热机，解决了阻碍斯特林热机发展的结构复杂和密封困难这两大难题；中国发明专利201110006278.6所述的一种逆流换热式回热器，大幅降低了成本，提高了回热效率；中国发明专利201110032745.2所述的一种斯特林热机环形换热器，多工作腔共用同一换热器，减小了通流容积，换热效果更好；中国发明专利201110035499.6所述的一种斯特林热机工况控制器，是控制系统之核心部件。该控制系统是采用电磁阀开关的气控系统，简单可靠。 
上述专利技术的综合运用，能够设计出适用于太阳能热发电、核电、火电、车船动力等领域的斯特林热机！但是，还有很多细节上的技术问题还没完全解决。如转子支撑、加热散热回热器设计等影响热机效率的技术问题还没有成熟的解决方案。而且用途不同，具体方案也不一样。用于太阳能热发电的斯特林热机以风冷和能自动控制为最佳。 
发明内容
本发明的目的是完善斯特林热机的结构，并解决其用于太阳能热发电面临的系列问题，提供一种风冷和便于自动控制的斯特林发电机。 
为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括机体、转子、两个带轴压 板的转子支撑架、多组活塞组、逆流换热式回热器、热量流入端、热量流出端、发电机及控制系统。所述机体内壁有多条对称分布的转子支撑架安装槽和多条活塞组导向槽，转子置于机体中央，活塞组导向块置入活塞组导向槽，并卡在转子上，两个转子支撑架分别从机体两端沿转子支撑架安装槽装入机体，两个转子支撑架中央的轴承套在转子轴上，多组紧固螺丝将两个转子支撑架固定在一起，两个转子支撑架上的紧固块紧压在机体两端的转子支撑架安装槽端面，两个转子支撑架上的轴压板和转子之间的装配间隙要保证转动、限制轴向移动，活塞组导向块两端连接连杆和活塞，一端活塞插入热量流入端气缸，另一端活塞插入热量流出端气缸，热量流入端气缸与环形换热器连通，环形换热器与逆流换热式回热器连通，逆流换热式回热器与热量流出端气缸连通，形成工作腔，控制系统在逆流换热式回热器与热量流出端气缸连接管上连通工作腔，发电机固定在热交换器端部。 
所述转子支撑架中心为轴承安装孔，转子支撑架的支撑梁呈中心对称分布，支撑梁末端有横向的紧固块和纵向的安装块，安装块内有纵向贯穿的紧固螺丝孔，转子支撑架上有轴压板固定螺孔。 
所述活塞组由导向块、两根连杆、两个活塞、四根销子构成，连杆两端的销孔中心线垂直，活塞连接处沿销子轴向有间隙，活塞能沿销子轴向移动；导向块连接处沿销子轴向有间隙，连杆能沿销子轴向移动。所以，活塞组具有自动补偿气缸径向和切向位移的功能。活塞组导向块摩擦面和滚子内的摩擦面有润滑剂储存孔或槽。 
所述热量流入端的端面中央设置阳光束射入口，环形换热器置于各气缸中间，环形换热器中央通道内有1个以上的环形台阶，绝热填料充满阳光束射入通道以外的壳内空间，外壳上靠近机体设置环形换热器与逆流换热回热器连接管通过口。 
所述热量流出端热交换器内壁设置直线型换热通道，外壁设置散热片，涡轮 安在转子轴上，转子轴与发电机轴经联轴器连接，在机体端面设置多个管道接入口，实现热量流出端内气缸与逆流换热式回热器连通。 
所述逆流换热式回热器安置在机体侧面，热量流入端与热量流出端之间，靠近环形换热器与逆流换热回热器连接管通过口。 
所述控制系统安置在机体侧面，热量流入端与热量流出端之间。 
本发明的优点在于：一是整机结构紧凑，体积小。二是采用风冷方式散热，可广泛用于缺水地区。三是活塞组自动补偿气缸径向和切向位移的功能，降低了生产过程中的装配难度，提高了运行过程中的可靠程度。 
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明： 
图1是本发明结构示意图； 
图2是本发明机体结构示意图； 
图3是本发明转子支撑架固定转子结构示意图； 
图4是本发明活塞组结构示意图； 
图5是本发明热量流入端结构示意图； 
图6是本发明热量流出端结构示意图。 
图中：1、热量流入端，2、工况控制器，3、逆流换热式回热器，4、机体，5、热量流出端，6、发电机，这6个以圆点指导线标识，代表部件；7、连接管通过口，8、连接管接入口，9、阳光束射入口，这3个以箭头指导线标识，代表特征结构。 
具体实施方式
所有附图是一套缸径为55mm、冲程为50mm，热机直径为270mm、热机长为360mm，有4个工作腔，功率为25KW至30KW的斯特林发电机设计图。 
如图1所示，整机结构为：热量流入端和热量流出端分别固定在机体两端， 逆流换热式回热器和工况控制器及其控制系统布置在机体侧面，发电机固定在热量流出端。图2所示的机体内壁，有4条转子支撑架安装槽和4条活塞组导向槽，机体与热量流出端连接的端面，有4个连接管接入口。图3是机体内两个转子支撑架限制转子径向位移，两块轴压板限制转子轴向位移的结构图。转子轴末端呈方形。图4所示的活塞组，导向块上有6个润滑剂储存孔，连杆两端销子垂直，热量流入端活塞多1道隔热环，是3道环。图5是没有外壳和绝热填料的热量流入端，环形换热器置于4个气缸中间，并与4个气缸连通。环形换热器中央通道内有2个环形台阶。图6所示的热量流出端外表面布满散热片，内壁有4组直线型换热通道，4个气缸的连接管纵向接到机体端面，中央的转子轴上有涡轮和联轴器。发电机转轴的方形末端插入联轴器，承载热机功率向发电机传送。 
本发明的工作过程是：聚焦的阳光经阳光束射入口照在环形换热器中央通道内的环形台阶上，转变成热量加热流经换热器内的各工作腔工质。因为起动前各工作腔内工质量不等，需要控制系统辅助起动、均衡各工作腔工质量。热机进入正常工作状态，各工作腔工质在环形换热器内加热；在逆流换热式回热器内相互换热；热机转子带动发电机发电的同时，轴上的涡轮转动，搅动工质形成冷却气缸的回路，将热量传送到散热片，散发到大气中去。 

Claims (2)

1.一种太阳能斯特林发电机，包括一个机体、一个转子、两个带轴压板的转子支撑架、多组活塞组、一个逆流换热式回热器、一个热量流入端、一个热量流出端、发电机及控制系统，其特征在于：所述机体内壁有多条对称分布的转子支撑架安装槽和多条活塞组导向槽，转子置于机体中央，活塞组导向块置入活塞组导向槽，并卡在转子上，两个转子支撑架分别从机体两端沿转子支撑架安装槽装入机体，两个转子支撑架中央的轴承套在转子轴上，多组紧固螺丝将两个转子支撑架固定在一起，两个转子支撑架上的紧固块紧压在机体两端的转子支撑架安装槽端面，两个转子支撑架上的轴压板和转子之间的装配间隙要保证转动、限制轴向移动，活塞组导向块两端连接连杆和活塞，一端活塞插入热量流入端气缸，另一端活塞插入热量流出端气缸，热量流入端气缸与环形换热器连通，环形换热器与逆流换热式回热器连通，逆流换热式回热器与热量流出端气缸连通，形成工作腔，控制系统在逆流换热式回热器与热量流出端气缸连接管上连通工作腔，热量流入端的端面中央设置阳光束射入口，发电机固定在热交换器端部。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能斯特林发电机，其特征在于：所述转子支撑架中心为轴承安装孔，转子支撑架的支撑梁呈中心对称分布，支撑梁末端有横向的紧固块和纵向的安装块，安装块内有纵向贯穿的紧固螺丝孔，转子支撑架上有轴压板固定螺孔。
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