CN102518530A - 一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，它包括蓄热器外壳（1）、加热元件（2）、换热系统（3）、进风管道（4）、蓄热体（5）、液压传动斯特林发动机（6）、液压管路（7）、液压系统储液罐（8）、液压马达（9）和热风管道（10），液压传动斯特林发动机（6）可以为单作用型也可以为双作用型。本发明的优点在于成本低、可靠性高、能量密度高、寿命长、维护少、可移动使用、环保且能使用多种能源。

Description

一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机

技术领域

本是发明涉及斯特林发动机，具体涉及一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机。

背景技术

能源问题是全社会都高度关注的问题。目前所使用的大部分动力装置是以内燃机为动力的装置。内燃机需要消耗石油或天然气等常规化石能源，不仅资源有限而且污染很大。不允许污染物排放的地方主要采用电动机为动力，靠电网传输的电力工作，无法使用电网的地方常采用二次电池为电源，二次电池靠电化学反应储存和释放电能，正常操作过程中不会有污染物排出，较内燃机更清洁环保，已经获得了广泛的发展和运用，但电池是也存在单体电池电压低，循环寿命有限，低温条件下运行效率低，系统复杂故障率高等问题，限制了二次电池的使用。所以市场上迫切希望得到一种成本低、可靠性高、能量密度高、寿命长、维护少、可移动使用、环保且能使用多种能源的动力储能系统。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，它具有成本低、可靠性高、能量密度高、寿命长、维护少、可移动使用、环保且能使用多种能源的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，它包括蓄热器外壳、加热元件、换热系统、进风管道、蓄热体、液压传动斯特林发动机、液压管路、液压系统储液罐、液压马达和热风管道，蓄热体位于加热器外壳内，加热元件位于加热器外壳内并同蓄热体接触，热风管道通过换热系统连通液压传动斯特林发动机的冷腔和加热器外壳，进风管道连通液压传动斯特林发动机的热腔和加热器外壳，液压斯特林发动机通过液压管路同液压系统储液罐和液压马达连通并组成回路。

液压传动斯特林发动机，它包括发动机外壳、配气活塞、曲柄结构、无刷电机、液压换能器、回热器和加热器；

配气活塞位于发动机外壳内部并可在发动机外壳内上下滑动，配气活塞的上方为冷腔，配气活塞的下方为热腔，配气活塞与配气活塞杆连接，配气活塞杆穿过配气活塞导杆与曲柄机构连接，配气活塞导杆通过配气活塞导杆支架固定在发动机外壳内，曲柄机构与位于发动机外壳内的无刷电机连接；

液压换能器位于发动机外壳的顶部，液压换能器上设置有吸油口和出油口；

冷腔同冷却器的一端连通，冷却器的另一端同回热器连通，热腔同加热器的一端连通，加热器的另一端同回热器连通；

吸油口同液压系统储液罐相连，出油口同液压马达相连。

液压传动斯特林发动机也可以为双作用型，包括传动模块和两个斯特林发动机；

传动模块包括气缸和紧贴于气缸端面的油腔，活塞杆的两端分别位于气缸和油腔内，位于气缸内的一端与气缸活塞连接，位于油腔内的一端与油腔活塞连接，油腔的有杆腔上设置有阀门A和阀门D，油腔的无杆腔上设置有阀门B和阀门C；

斯特林发动机包括发动机外壳、配气活塞、配气活塞杆、直线电机、回热器和加热器；配气活塞位于发动机外壳内部并可在发动机外壳内上下滑动，配气活塞的上方为冷腔，配气活塞的下方为热腔，配气活塞与配气活塞杆连接，配气活塞杆与位于发动机外壳内的直线电机连接；冷腔同冷却器的一端连通，冷却器的另一端同回热器连通，热腔同加热器的一端连通，加热器的另一端同回热器连通；

两个斯特林发动机分别与气缸的有杆腔和无杆腔连通。

本发明的优点在于：

1．没有任何运动机械部件穿过发动机外壳，彻底解决高压工质泄漏问题，无需补充工质；

2．采用蓄热体储存能量，蓄热体的蓄热能力不会因为热循环的次数而衰减，具有几乎无限的循环寿命，而且储存能量大，成本低，环保；

3．蓄热体可采用电，天然气、燃油和太阳能等几乎所有可以使用的能源进行加热，适应面广；

4．本发明是一种封闭的动力系统，可以在和外界没有任何物质交换的情况下向外输出能源，可以在不允许污染物排放的地方使用；

5．本发明的液压执行元件可以通过液压管路与液压泵相连，空间布置方便；

6．通过电机控制配气活塞，可以快速的改变该发动机的输出功率，解决了斯特林发动机的瞬时功率调整困难问题；

7．本发明在低温下工作性能较常温下更高，能在极低温度下可靠工作；

8．本发明的能量密度最高能达到200wh/KG，能量密度高。

说明书附图

图1为本发明的结构示意图

图2为液压传动斯特林发动机结构示意图

图3为双作用型液压传动斯特林发动机结构示意图

图中，1-蓄热器外壳，2-加热元件，3-换热系统，4-进风管道，5-蓄热体，6-液压传动斯特林发动机，7-液压管路，8-液压系统储液罐，9-液压马达，10-热风管道，11-配气活塞杆，12-配气活塞导杆，13-曲柄机构，14-无刷电机，15-液压换能器，16-吸油口，17-出油口，18-冷却器，19-回热器，20-加热器，21-发动机外壳，22-配气活塞，23-配气活塞导杆支架，24-气缸，25-活塞杆，26-气缸活塞，27-油腔，28-油腔活塞，29-液压油进口，30-液压油出口，31-阀门A，32-发明B，33-阀门C，34-阀门D，35-直线电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的保护范围不限于以下所述。

实施例一：

如图1所示，一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，其特征在于，它包括蓄热器外壳1、加热元件2、换热系统3、进风管道4、蓄热体5、液压传动斯特林发动机6、液压管路7、液压系统储液罐8、液压马达9和热风管道10，蓄热体5为陶瓷蓄热球，位于加热器外壳1内，加热元件2位于加热器外壳1内并同陶瓷蓄热球接触，热风管道10通过换热系统3连通液压传动斯特林发动机6的冷腔和加热器外壳1，换热系统3为高温热风系统，进风管道1连通液压传动斯特林发动机6的热腔和加热器外壳1，液压斯特林发动机6通过液压管路7同液压系统储液罐8和液压马达9连通并组成回路。

如图1和图2所示，液压传动斯特林发动机6，它包括发动机外壳21、配气活塞22、曲柄结构13、无刷电机14、液压换能器15、回热器19和加热器20；

配气活塞22位于发动机外壳21内部并可在发动机外壳21内上下滑动，配气活塞22的上方为冷腔，配气活塞22的下方为热腔，配气活塞22与配气活塞杆11连接，配气活塞杆11穿过配气活塞导杆12与曲柄机构13连接，配气活塞导杆12通过配气活塞导杆支架23固定在发动机外壳21内，曲柄机构13与位于发动机外壳21内的无刷电机14连接；

液压换能器15位于发动机外壳21的顶部，液压换能器15上设置有吸油口16和出油口17；

冷腔同冷却器18的一端连通，冷却器18的另一端同回热器19连通，热腔同加热器20的一端连通，加热器20的另一端同回热器19连通；

吸油口16同液压系统储液罐8相连，出油口17同液压马达9相连。

本实施例的工作原理如下：

加热元件2加热陶瓷蓄热球，高温热风系统将陶瓷蓄热球内部储存的热能通过热风管道10送入液压传动斯特林发动机6的热端，使热端达到相应的工作温度，无刷电机14通过曲柄机构13带动配气活塞22在发动机外壳21内上下往复运动，控制发动机外壳21内的高压气体在冷腔和热腔内交替流动。使高压气体工质产生很大的压力差，从而通过液压换能器15将压力转化成液压能，以驱动相应的负载做功。

实施例二：

如图1所示，一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，其特征在于，它包括蓄热器外壳1、加热元件2、换热系统3、进风管道4、蓄热体5、液压传动斯特林发动机6、液压管路7、液压系统储液罐8、液压马达9和热风管道10，蓄热体5为陶瓷蓄热球，位于加热器外壳1内，加热元件2位于加热器外壳1内并同陶瓷蓄热球接触，热风管道10通过换热系统3连通液压传动斯特林发动机6的冷腔和加热器外壳1，换热系统3为高温热风系统，进风管道1连通液压传动斯特林发动机6的热腔和加热器外壳1，液压斯特林发动机6通过液压管路7同液压系统储液罐8和液压马达9连通并组成回路。

如图1和图3所示，液压传动斯特林发动机6为双作用型，包括传动模块和两个斯特林发动机；

传动模块包括气缸24和紧贴于气缸端面的油腔27，活塞杆25的两端分别位于气缸24和油腔27内，位于气缸24内的一端与气缸活塞26连接，位于油腔27内的一端与油腔活塞28连接，油腔27的有杆腔上设置有阀门A31和阀门D34，油腔27的无杆腔上设置有阀门B32和阀门C33；

斯特林发动机包括发动机外壳21、配气活塞22、配气活塞杆11、直线电机31、回热器19和加热器20；配气活塞22位于发动机外壳21内部并可在发动机外壳21内上下滑动，配气活塞22的上方为冷腔，配气活塞22的下方为热腔，配气活塞22与配气活塞杆11连接，配气活塞杆11与位于发动机外壳21内的直线电机35连接；冷腔同冷却器18的一端连通，冷却器18的另一端同回热器19连通，热腔同加热器20的一端连通，加热器20的另一端同回热器19连通；

两个斯特林发动机分别与气缸24的有杆腔和无杆腔连通；

液压油进口29同液压系统储液罐8相连，液压油出口30同液压马达9相连。

本实施例的工作原理如下：

加热元件2加热陶瓷蓄热球，高温热风系统将陶瓷蓄热球内部储存的热能通过热风管道10送入液压传动斯特林发动机6的热端，使热端达到相应的工作温度，无刷电机14通过曲柄机构13带动配气活塞22在发动机外壳21内上下往复运动，控制发动机外壳21内的高压气体在冷腔和热腔内交替流动。使高压气体工质产生很大的压力差。两个液压传动斯特林发动机6的配气活塞22运转方向相反，分别向气缸24的有杆腔和无杆腔施加压力，驱动气缸24作往复运动，气缸24往复运动时带动油腔27内的油腔活塞28在油腔27内往复运动，当油腔活塞28向右运动时，油腔27无杆腔上的阀门C33打开泵出高压液压油，同时油腔27有杆腔体积增大，阀门A31打开吸入高压油，当油腔活塞28向左运动时，油腔27有杆腔上的阀门D34打开泵出高压液压油，同时油腔27有杆腔体积减小，阀门B32打开吸入高压油；配气活塞22每往复运动一次泵出两次高压液压油，以驱动负载做功。

Claims (3)

1.一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，其特征在于，它包括蓄热器外壳（1）、加热元件（2）、换热系统（3）、进风管道（4）、蓄热体（5）、液压传动斯特林发动机（6）、液压管路（7）、液压系统储液罐（8）、液压马达（9）和热风管道（10），蓄热体（5）位于加热器外壳（1）内，加热元件（2）位于加热器外壳（1）内并同蓄热体（5）接触，热风管道（10）通过换热系统（3）连通液压传动斯特林发动机（6）的冷腔和加热器外壳（1），进风管道（1）连通液压传动斯特林发动机（6）的热腔和加热器外壳（1），液压斯特林发动机（6）通过液压管路（7）同液压系统储液罐（8）和液压马达（9）连通并组成回路。

2.根据权利要求1所述的一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，其特征在于，所述液压传动斯特林发动机（6），它包括发动机外壳（21）、配气活塞（22）、曲柄结构（13）、无刷电机（14）、液压换能器（15）、回热器（19）和加热器（20）；

配气活塞（22）位于发动机外壳（21）内部并可在发动机外壳（21）内上下滑动，配气活塞（22）的上方为冷腔，配气活塞（22）的下方为热腔，配气活塞（22）与配气活塞杆（11）连接，配气活塞杆（11）穿过配气活塞导杆（12）与曲柄机构（13）连接，配气活塞导杆（12）通过配气活塞导杆支架（23）固定在发动机外壳（21）内，曲柄机构（13）与位于发动机外壳（21）内的无刷电机（14）连接；

液压换能器（15）位于发动机外壳（21）的顶部，液压换能器（15）上设置有吸油口（16）和出油口（17）；

冷腔同冷却器（18）的一端连通，冷却器（18）的另一端同回热器（19）连通，热腔同加热器（20）的一端连通，加热器（20）的另一端同回热器（19）连通；

吸油口（16）同液压系统储液罐（8）相连，出油口（17）同液压马达（9）相连。

3.根据权利要求1所述的一种以蓄热器为热源的液压传动斯特林发动机，其特征在于，所述液压传动斯特林发动机（6）为双作用型，包括传动模块和两个斯特林发动机；

所述传动模块包括气缸（24）和紧贴于气缸端面的油腔（27），活塞杆（25）的两端分别位于气缸（24）和油腔（27）内，位于气缸（24）内的一端与气缸活塞（26）连接，位于油腔（27）内的一端与油腔活塞（28）连接，油腔（27）的有杆腔上设置有阀门A（31）和阀门D（34），油腔（27）的无杆腔上设置有阀门B（32）和阀门C（33）；

所述斯特林发动机包括发动机外壳（21）、配气活塞（22）、配气活塞杆（11）、直线电机（31）、回热器（19）和加热器（20）；配气活塞（22）位于发动机外壳（21）内部并可在发动机外壳（21）内上下滑动，配气活塞（22）的上方为冷腔，配气活塞（22）的下方为热腔，配气活塞（22）与配气活塞杆（11）连接，配气活塞杆（11）与位于发动机外壳（21）内的直线电机（35）连接；冷腔同冷却器（18）的一端连通，冷却器（18）的另一端同回热器（19）连通，热腔同加热器（20）的一端连通，加热器（20）的另一端同回热器（19）连通；

所述两个斯特林发动机分别与气缸（24）的有杆腔和无杆腔连通。

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