CN104179593B - 一种斯特林发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种斯特林发动机，包括腔体a、腔体b和一对绝热摆叶，腔体a和腔体b固结连接并且相互连通，两片绝热摆叶相离的一端分别与腔体a的内壁通过两个铰链铰接，两片绝热摆叶的另一端分别与杆a、杆b的一端铰接，杆a、杆b的另一端均与竖直运动导杆铰接，在腔体b内设置冷腔活塞，竖直运动导杆穿过冷腔活塞与连杆a铰接，冷腔活塞还分别与横杆a、横杆b固结连接为一体，连杆a与曲轴铰接，曲轴与飞轮连接。本发明的斯特林发动机用摆叶代替活塞，以摆动代替平动，使发动机的启动功率更小，损耗更低。本发明中的斯特林发动机结构简单，易于生产，成本低廉，工作效率高。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种斯特林发动机。
背景技术
斯特林发动机是一种外部供热或外部燃烧的活塞式发动机，它以气体做工质，按闭式回路热循环的方式进行工作。随着能源的日趋枯竭，同时污染环境的严重危害也日益显现，基于斯特林发动机对能源的广泛适应性和优异的环保特性，给斯特林带来了新的生命和发展空间。然而传统的斯特林发动机圆柱活塞在直径大高度低的缸体中应用时，活塞与缸壁容易发生摩擦而卡死，从而使其工作效率大大降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种斯特林发动机，解决传统的斯特林发动机活塞与缸壁容易发生摩擦而卡死、工作效率低的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种斯特林发动机，包括腔体a、腔体b和一对绝热摆叶，腔体a和腔体b固结连接并且相互连通，两片绝热摆叶相离的一端分别与腔体a的内壁通过两个铰链铰接，两片绝热摆叶的另一端分别与杆a、杆b的一端铰接，杆a、杆b的另一端均与竖直运动导杆铰接，在腔体b内设置冷腔活塞，竖直运动导杆穿过冷腔活塞与连杆a铰接，冷腔活塞还分别与横杆a、横杆b固结连接为一体，连杆a与曲轴铰接，曲轴与飞轮连接。
本发明一种斯特林发动机的特点还在于：横杆a还与连杆b铰接，横杆b还与连杆c铰接，连杆b以及连杆c均与曲轴铰接。
两个铰链与腔体a的内壁之间设置有两处回热侧隙。
本发明的有益效果是：本发明一种斯特林发动机用摆叶代替活塞，以摆动代替平动，使发动机的启动功率更小，损耗更低。本发明中的斯特林发动机结构简单，易于生产，成本低廉，工作效率高。
附图说明
图1为本发明一种斯特林发动机的结构示意图。
图中，1.腔体a，2.腔体b，3.绝热摆叶，4.杆a，5.杆b，6.回热侧隙，7.铰链，8.竖直运动导杆，9.冷腔活塞，10.横杆a，11.横杆b，12.曲轴，13.连杆a，14.连杆b，15.连杆c，16.飞轮。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明一种斯特林发动机，如图1所示，包括腔体a1、腔体b2和一对绝热摆叶3，腔体a1和腔体b2固结连接并且相互连通，两片绝热摆叶3相离的一端分别与腔体a1的内壁通过两个铰链7铰接，两个铰链7与腔体a1的内壁之间设置有两处回热侧隙6。两片绝热摆叶3的另一端分别与杆a4、杆b5的一端铰接，杆a4、杆b5的另一端均与竖直运动导杆8铰接，在腔体b2内设置冷腔活塞9，竖直运动导杆8穿过冷腔活塞9与连杆a13铰接，冷腔活塞9还分别与横杆a10、横杆b11固结连接为一体，横杆a10还与连杆b14铰接，横杆b11还与连杆c15铰接，连杆a13、连杆b14以及连杆c15均与曲轴12铰接，曲轴12与飞轮16连接。
本发明一种斯特林发动机的工作过程如下：
给腔体a1的底面加热，腔体a1中的气体受热膨胀，两片绝热摆叶3由膨胀气体带动进行绕铰链的摆动，绝热摆叶3的摆动带动杆a4和杆b5运动，杆a4和杆b5进而带动竖直运动导杆8做上下运动，竖直运动导杆8又带动连杆a13进行绕铰链的运动，连杆a13带动曲轴12转动，曲轴12带动连杆b14和连杆c15做上下运动，连杆b14和连杆c15再带动横杆a10和横杆b11进而又带动腔体b2中的冷腔活塞9做上下运动；曲轴12还带动飞轮16做回转运动。
竖直运动导杆8与冷腔活塞9为间隙配合，它们之间可以相互运动，也可通过涂布润滑油进行密封。
当腔体a1的底端面加热、上端面冷却时，腔体a1与腔体b2产生温差，腔体a1中的两片绝热摆叶3下方的气体受热膨胀(等温膨胀)，绝热摆叶3向上运动，腔体a1中绝热摆叶3上方的气体受压缩，压力增大，对冷腔活塞9做工，使冷腔活塞9向上运动，此时也有部分气体通过绝热摆叶3两端的回热侧隙6进入腔体b2中，进行等容冷却；由于飞轮16的惯性，绝热摆叶3向下运动，对绝热摆叶3下方气体进行压缩(等温压缩)。由于腔体a1的底端面对绝热摆叶3下方的气体进行加热(等容加热)，气体受热膨胀(等温膨胀)，绝热摆叶3再次向上运动，通过冷腔活塞9运动对外做工，这个过程不断循环往复，使得曲轴12连续转动。回热侧隙6的大小影响换热率和对冷腔活塞9的驱动力，回热侧隙6越大，换热率越高，绝热摆叶3上侧压力降越大，驱动力下降越大，反之亦然。
本发明一种斯特林发动机避免卡死，降低损耗、提高效率的原理如下：
传统的斯特林发动机采用一大一小两个直线运动的活塞，其中的大活塞在缸体内，由于直径比较大，容易与缸壁摩擦发生卡死；而本发明一种斯特林发动机的结构中将直线运动的大活塞改为绕铰链摆动的绝热摆叶，从而有效避免了卡死现象。
传统的斯特林发动机中活塞与缸壁发生接触的面积较大，而本发明一种斯特林发动机的结构中用绝热摆叶替代活塞，其与缸壁的接触面很小，摩擦损耗只发生在转动的铰链上，因此损耗较低，效率提高。
Claims (2)
1.一种斯特林发动机，其特征在于，包括腔体a(1)、腔体b(2)和一对绝热摆叶(3)，腔体a(1)和腔体b(2)固结连接并且相互连通，两片绝热摆叶(3)相离的一端分别与腔体a(1)的内壁通过两个铰链(7)铰接，所述的两片绝热摆叶(3)的另一端分别与杆a(4)、杆b(5)的一端铰接，杆a(4)、杆b(5)的另一端均与竖直运动导杆(8)铰接，在腔体b(2)内设置冷腔活塞(9)，竖直运动导杆(8)穿过冷腔活塞(9)与连杆a(13)铰接，所述冷腔活塞(9)还分别与横杆a(10)、横杆b(11)固结连接为一体，所述连杆a(13)与曲轴(12)铰接，曲轴(12)与飞轮(16)连接，所述横杆a(10)还与连杆b(14)铰接，横杆b(11)还与连杆c(15)铰接，所述连杆b(14)以及连杆c(15)均与曲轴(12)铰接。
2.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机，其特征在于，所述两个铰链(7)与腔体a(1)的内壁之间设置有两处回热侧隙(6)。
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