CN104454231B - 斯特林发动机 - Google Patents

斯特林发动机 Download PDF

Info

Publication number
CN104454231B
CN104454231B CN201410720790.0A CN201410720790A CN104454231B CN 104454231 B CN104454231 B CN 104454231B CN 201410720790 A CN201410720790 A CN 201410720790A CN 104454231 B CN104454231 B CN 104454231B
Authority
CN
China
Prior art keywords
seal
rod
black box
engine according
lid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410720790.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104454231A (zh
Inventor
S·约翰森
C·多曼斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stirling Biopower Inc
Original Assignee
Stirling Biopower Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stirling Biopower Inc filed Critical Stirling Biopower Inc
Publication of CN104454231A publication Critical patent/CN104454231A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104454231B publication Critical patent/CN104454231B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053—Component parts or details
    • F02G1/0535—Seals or sealing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/045—Controlling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/045—Controlling
    • F02G1/05—Controlling by varying the rate of flow or quantity of the working gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053—Component parts or details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/18—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
    • F16J15/184—Tightening mechanisms
    • F16J15/185—Tightening mechanisms with continuous adjustment of the compression of the packing
    • F16J15/186—Tightening mechanisms with continuous adjustment of the compression of the packing using springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2253/00—Seals
    • F02G2253/03—Stem seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00—Constructional features
    • F02G2270/20—Plural piston swash plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00—Constructional features
    • F02G2270/40—Piston assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00—Constructional features
    • F02G2270/90—Valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

一种改进的多气缸双作用型斯特林发动机。根据本发明的发动机包括多个改进的特征，包括但不限于：活塞设计、活塞杆密封设计、用于提供在发动机的分离的循环容积中的压力平衡的部件和方法、以及用于减小起动扭矩和若期望就卸载发动机的控制阀构造。

Description

斯特林发动机
本发明是申请日为2010年2月10日、申请号为201080012352.9(国际申请号为PCT/US2010/023712)、发明名称为“斯特林发动机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种热机，具体地涉及一种结合有用于提高发动机的性能、可制造性和可靠性的多个改良和设计特征的改进的斯特林循环发动机。
背景技术
斯特林发动机的基本概念回溯至由罗伯特·斯特林在1817年登记的专利。自那以后，该发动机已是强烈关注和评价的主题。各种斯特林发动机系统已被原型化并在世界范围内投入到有限制的操作中。斯特林发动机的一个潜在的应用领域是作为用于汽车的原动机或用于混合电动应用的发动机动力单元。斯特林发动机的潜在用途的其他领域例如为固定式辅助动力单元、海上应用和太阳能转变。
斯特林发动机具有可逆的热力学循环，并且由此能够用作从热源送出机械输出能的设备、或者通过施加机械输入能而作为热泵。能够由发动机利用诸如燃烧的化石燃料或沼气、或者集中式太阳能之类的各种热源送出机械能。该能量能够用于发电或者能够直接机械地联接至负载。
多年来，本申请的受让人、StirlingBiopower公司及其前身公司已在斯特林机器技术方面取得了显著进步。虽然受让人已在斯特林机器设计方面取得了显著进步，但是存在对机器做进一步改良的不变需求，特别是期望的应用为大批量生产的情况。
本发明的斯特林发动机与由受让人及其前身公司先前开发的那些存在许多相似之处，包括在美国专利No.4,439,169、No.4,481,771、No.4,532,855、No.4,579,046、No.4,615,261、No.4,669,736、No.4,836,094、No.4,855,980、No.4,707,990、No.4,996,841、No.4,977,742、No.4,994,004、以及5,074,114中描述的那些，这些专利通过参引的方式并入本文。在以上参引的专利中描述的多种斯特林机器的基本特征也与本发明相联系地实施。
发明内容
根据本发明的斯特林发动机具有所谓的“模块化”构造。发动机的主要部件，包括驱动箱和气缸体，沿配合表面用螺栓连接到一起。用于活塞的活塞杆密封件横向于该配合表面。能够使用安装至驱动箱或气缸体的滑动杆密封件。杆密封件控制在活塞连杆的一端处的高压发动机工作气体向大气的泄漏。
在斯特林发动机的许多过往设计中，发动机壳体的较大容积暴露于工作气体的高工作压力。根据本发明的发动机，高压工作流体被限定至能够到达气缸孔的相对端部及相关联的热传递装置和通道的程度。因此，本发明的斯特林发动机的高压气体区类比于在内燃发动机中所遇到的，并且由此该斯特林发动机在对于高压部件失效的考虑方面能够以相似的方式进行构思。该益处在本发明中通过如下实现：将驱动箱维持在可能接近环境压力的相对低的压力，同时将高压工作流体限定在气缸体及包括气缸延伸部、回热器壳体和加热器头部在内的相连部件中。
发动机的活塞通过活塞杆连接至十字头。发动机的十字头包围斜盘(swashplate)并将活塞连杆和活塞的往复运动转变为斜盘的转动。本发明的斯特林发动机利用安装在驱动箱内的、用于每个十字头的一对平行导向杆。十字头具有接收导向杆的一对轴颈。
燃烧废气在穿过发动机的加热器头部之后还含有有用的热。众所周知地，作为提高热效的方式，利用空气预热器来使用该额外的热以加热输入的助燃空气。根据本发明，描述了一种提供紧凑构型且具有高热效的空气预热器。
在根据本发明的采用了四个双作用气缸的类型的斯特林发动机中，存在四个分离的工作气体容积，这四个容积彼此隔离(除了经活塞的泄漏以外)。为了能够使发动机平稳操作且具有最小的力不平衡，这四个容积中的每一个的平均压力需要均等。根据本发明，这通过使所述四个容积经小孔口连接到一起而部分地实现。另外，设置有用于确定每次循环中的平均压力落在预定范围内的系统。当导致泄漏的部件失效发生时，显著的不平衡可能会导致其具有对发动机的破坏效果。根据本发明的斯特林发动机具有压力控制系统，该压力控制系统在发生这种失效时使发动机卸载。
根据本发明的斯特林发动机具有控制阀部件，该控制阀部件部分地提供前述卸载特征。控制阀还提供预期的工作气体泄漏路径中的一个，该路径形成根据本发明的压力平衡系统的一部分。
在前述类型的斯特林发动机中的一个关键部件涉及到在机器的高压换气活塞与低压驱动箱之间提供高可靠性的密封。活塞杆密封组件使这两个容积分隔开。每个活塞连杆都经活塞杆密封件往复运动，该活塞杆密封件需要可靠地密封活塞杆以维持工作气体向大气的低损失率。经该区域的气体泄漏的绝对密封不太可能达到。但是，根据本发明的活塞杆密封组件提供了低水平的泄漏并且减小了工作气体经位于驱动箱区域中的润滑油的“抽吸”所受到的污染。
用于提高斯特林发动机的效率的另一关键设计特征来自于活塞组件的设计。换气活塞使发动机的热流体空间与冷流体空间分隔开，并对这些区域中的气体压力起反应以输送机械功率。需要使热空间与冷空间之间经活塞的热传导损失最小化以提高效率。此外，在活塞环与气缸孔之间需要高可靠性的滑动气体密封。除了构成热损失之外，这种经活塞密封件的泄漏还导致了工作气体在斯特林发动机的单独的循环容积之间的净质量交换。在经活塞密封件的泄漏中的显著差异能够导致在循环容积中的快速变化的气体容积。虽然根据本发明设有用于减小这种不平衡的设备，但是理想的是减小这些不平衡发生的速率。
从随后参照附图对优选实施例的描述和所附权利要求，本发明的另外的益处和优点对于本发明所涉及领域的技术人员而言将变得明显。
附图说明
图1是穿过根据本发明的斯特林发动机的纵向截面图；
图2是图1所示的驱动箱组件的放大截面图；
图3是图中所示的气缸体部分的放大截面图；
图4是取自于图1的放大截面图，其更详细地示出了本发明的发动机的加热器组件；
图5是取自于发动机的加热器组件端部的气缸体部件的端视图，其中略去了加热器组件；
图6是根据本发明的活塞组件的截面图；
图7是图6的活塞密封件部分的放大视图；
图7a是图7所示的密封件的正视图；
图8是根据本发明的杆密封组件的截面图；
图9是同样在图8中所示的盖密封组件的放大截面图；
图9a是图9所示的密封件的正视图；
图10是图8所述的基部密封组件的放大截面图；
图11是示出了根据本发明的斯特林发动机的压力平衡电路的概略图；以及
图12是根据本发明的螺线管操作的控制阀的截面图。
具体实施方式
根据本发明的斯特林发动机示出为图1中的组装情形、并且整体由附图标记10指代。斯特林发动机10包括多个或主要部件和组件，包括驱动箱组件12、气缸体组件14、和加热器组件16(图4中最佳示出)。
总体构型
驱动箱组件12包括壳体18，该壳体18具有位于相反两端处的一对大致平坦的相反的配合表面20和22。配合表面22适于安装至气缸体组件14。驱动箱壳体18具有中空的内部，并且包括用于安装驱动轴轴承的轴颈24。一系列十字头导向件26围绕驱动箱壳体18的内周缘设置。一对相邻的导向件26设置用于发动机的四个十字头组件56中的每一个(其在下面进行描述)。如从对斯特林发动机10的进一步描述中明显的，重要的是相邻的导向件26具有在极小公差内相互平行的运行表面。
在驱动轴40的一端设有轴颈轴承24。驱动箱壳体18还设有在其内设置油泵44的中央腔。油泵44能够是不同的类型，例如内齿轮油泵。通过钻出的通道45将高压润滑油迫压到喷嘴内，该喷嘴将润滑剂膜喷涂到活塞杆上(下面进行描述)。另外，迫使润滑剂穿过驱动轴40中的内通道41，以提供对斜盘52的润滑。
在驱动箱18的下部设有贮油槽端口50。发动机10的润滑系统能够特征为贮油槽型，从而通过抽吸将收集在驱动箱12的内腔中的油引导至油泵44，随后在油泵44处将其泵送至不同的位置并且如前述地喷涂。
驱动轴40支撑斜盘52，该斜盘52是大致圆形的和平面的、但定向为相对于驱动轴的旋转轴线以一角度倾斜。驱动轴40的旋转导致斜盘52围绕倾斜轴线旋转。该基本的斜盘构型是由受让人及其前身公司在现有的斯特林发动机构型中实施的众所周知的设计。输出联接器54附接至驱动轴40的一端，该输出联接器54能够连接至如前述的可为不同类型的机械负载。飞轮53与驱动轴40一起旋转。电感传感器55设置在飞轮53的外径附近、并且响应于在外径中的齿或间隙来提供与飞轮旋转相关的电信号。
气缸体组件14限定有一系列的四个相对钻孔的杆密封孔48，这些杆密封孔48具有在它们之间相连的通道37和35(图5中所示)。包括在下面的段落中更详细描述的回热器壳体122和气缸延伸部116在内的多个部件附装至安装表面49。气缸体组件14还限定有与杆密封孔48对准的四个气缸孔94。另外的部件附装至气缸体表面90。用螺栓连接至气缸体的气缸延伸部116和回热器壳体122与气缸体表面90相连。
十字头组件
继续参照图1和图2，十字头本体58形成为具有一对由中央桥64连接的腿部60和62的卡钳。腿部60和62中的每一个都限定有用于沿导向件26运行的表面。十字头腿部62还形成有滑块杯孔72。在孔72内设置形成有半球形表面75的滑块杯74。十字头腿部60具有机加工有半球形表面76的表面。滑块元件78和80还限定有嵌入到配合滑块杯表面75和76中的球形外表面。相对的平坦表面82和84由滑块元件形成，并且与斜盘52相接合。斜盘表面可以形成为圆锥形或冠状以产生与滑块元件的线接触。
气缸体
图1和图3中最佳示出的气缸体组件14包括气缸体铸件86，该铸件86具有一对相对的平行的大致平坦的配合表面88和90。配合表面88使得能够将气缸体组件86安装至驱动箱壳体配合表面22。螺栓92将这两个部件保持在一起。根据本发明的斯特林发动机10是四缸发动机。因此，气缸体铸件86限定有相互平行的四个气缸孔94。如图1所示，气缸孔94限定有活塞组件96经其往复运动的较大直径段、以及用于杆密封组件98的直径减小的间隙孔部分。四个冷却器孔102也形成在气缸体铸件86中，并且相互平行且平行于气缸孔94。气缸孔94设置为正方形的群组，但位于冷却器孔102的群组的外侧的圆周上，正如在图5中最佳示出的。在斯特林发动机10为双作用类型的情况下，气缸体铸件86包括将回热器孔102的底端部连接至相邻的气缸孔94的底端部的工作气体通道(未示出)。气缸体铸件86还形成有供液体冷却剂流动穿过气缸体14的冷却剂通道。压力传感器端口34使得能够安装压力传感器(未示出)以用于测量在每个活塞组件96的底部处的循环压力。
冷却器组件
冷却器组件(未示出)设置在气缸体冷却器孔内。冷却器组件可以包括外壳和管型热交换器，该管型热交换器具有设置为在壳体的端部之间延伸的多个管。斯特林循环工作气体在冷却器壳体的端部之间来回运动，并且穿过这些管的内部。以交叉流动的方式将优选为液体的冷却剂泵送通过气缸体冷却剂通道107并且通过冷却器组件以将热从工作气体除去。
气缸延伸部
气缸体组件14还安装有管状顶部或延伸部116，这些延伸部116形成了气缸体孔94的延续。在它们的开口端部处，管状气缸延伸部116形成有裙部117，该裙部117允许通过引导使这些管状延伸部116与气缸孔94准确对准。密封件118提供在气缸体孔94与管状气缸延伸部116之间的流体密封。气缸延伸部116在其相反两端形成加热器管歧管120。
回热器壳体
杯状回热器壳体122设置为与冷却器孔102共轴对准。回热器壳体122限定有开口端部和闭合顶部126，该闭合顶部126具有用于与加热器组件16连通的歧管128。在回热器壳体122内设置有回热器(未示出)，根据已知的用于斯特林发动机的回热器技术，该回热器由具有高气体流量及高热传导率和热吸收特性的材料构成。
加热器组件
加热器组件16提供了用于将热能输入到斯特林循环工作气体中的装置并且在图4中示出。燃烧器(未示出)用于燃烧化石燃料和其他可燃材料。可选地，热能够从例如集中式太阳能之类的另一源头或其他多个源头输入。在斯特林发动机10中，燃烧气体朝发动机的中心轴向地流动、在该中心处转向以沿径向方向向外流动。一列加热器管136设置为将热从径向流出发动机的高温气体导出。加热器管136设置为形成内带和外带，吸热翅片140位于它们之间。加热器管歧管120和128具有使加热器管136的内带与外带相连的内通道。
空气预热器
穿过加热器管136的燃烧气体仍处于高温并且具有有用的热能，该热能能够被回收以提高发动机10的热效率。这通过使用空气预热器(未示出)实现，该空气预热器具有圆环状构型并且包围加热器管136的外沿。空气预热器从废气传送废热。
活塞组件
活塞组件96示出为图6中的组装情形。如所示，活塞组件96主要包括活塞拱顶146、活塞基部148、和环组件150。活塞组件96在安装于气缸体孔94内的气缸内衬144中滑动。
活塞拱顶146形成有中空的拱形顶部152和机加工的基部部分154。拱形顶部152具有中空内部156。因为活塞组件96将由工作气体形成的热空间和冷空间分隔开，所以理想的是使活塞组件96的顶端部与底端部(顶端部在图6的右侧而底端部在左侧)之间的热交换最小。经活塞组件96在其端部之间的热传递代表斯特林发动机10的热效率损失。因此，拱形顶部152具有薄壁构造以使导热传递最小、而内部156是中空的以使导热路径最少。活塞基部部分154具有机加工的台阶状外径。基部部分154的端部形成有用于与活塞基部148组装到一起的螺纹部分158。
活塞基部148具有形成有内螺纹部分162的机加工的孔部分，该内螺纹部分162与外螺纹部分158啮合，以使活塞拱顶146和基部部分154能够螺纹地接合到一起并且如图6所示地组装。位于密封凹槽160中的密封件164提供这些部件之间的密封连接。
同样参照图7，活塞基部148的外表面具有接收弹性活塞支承件168的支承凹槽166。支承件168具有足以直接支承抵靠气缸内衬的内表面(或孔)145的厚度，从而保持活塞组件96的金属部件免于直接接触气缸内衬144的内孔表面。支承件168不提供与孔145的气体密封(即，其作为支承件而非密封件)。活塞基部部分148的下端部提供用于安装活塞环组件150的区域，该活塞环组件150通过利用帽螺钉172使活塞基板170紧固而被包夹在合适的位置。图7中更详细地示出了环组件150。
环组件150装配到环形凹槽174内。环组件150形成有包括上环组176和下环组178的一对环组。环组176和178对称地设置在活塞基部环岸184的相对的径向表面上，该活塞基部环岸184通过活塞基板170与活塞基部148之间的夹持接合而保持在合适的位置。活塞基部环岸184优选地由钢材料形成，并且具有环形外凹槽186。上环组176包括环177和179。下环组178包括环181和183。环组176和178中的环优选地由弹性体材料形成。同样由弹性材料形成的膨胀环180径向地置于环组176和178的内侧，并且具有支承抵靠上组的环177和下组的环181的密封唇182。环组176和178、膨胀环180以及支承件168都可以由PEEK(聚醚醚酮)材料形成。
在图7a中示出的上环组176的环177和下环组178的环181具有径向裂口185，该径向裂口185提供了小泄漏路径，供工作气体以受控的方式穿过环。但是，环178和183是实心的并且没有径向裂口。环177和181的径向裂口185防止发生压力失衡，否则该失衡能够引起抽吸情形。
活塞基部部分148形成有中央锥形孔188。活塞杆192具有装配到锥形孔188内的锥形上端部187。活塞杆192可以具有螺纹端190，该螺纹端190能够由组装工具接合，以将活塞杆锥形端压配合到活塞基部锥形孔188内。活塞杆192能够被压配合到锥形腔188内，在该操作完成之后，这些部件被连接。活塞拱顶146在组装情形下可以与基部154螺纹地接合。
杆密封组件
杆密封组件98参照图8、图9和图10被最佳示出。如所示，活塞杆192示出为穿过杆密封组件98。如所示，活塞杆192包括中心钻孔196，该中心钻孔196从活塞杆192的螺纹端190延伸至在杆密封组件98内与径向通道194相交的位置。通道196和194与活塞拱顶内部156连通、并且连通至杆密封组件98的中空内腔210而使该腔维持在循环最小压力，正如前述。杆密封组件98包括另外的主要部件，包括壳体202、帽密封组件204以及基部密封组件206。
壳体202由诸如钢之类的刚性材料形成，并且在其面对活塞组件96的端部处形成凹入的台阶状孔208。内孔210形成中空的内部容积和用于容纳基部密封组件206的台阶状孔。径向通道212设置为通过钻入到气缸体内的通道37连通四个杆密封组件98中的每一个的内腔210。内腔210与活塞腔156连接到一起，并且限定有接近最小循环压力的容积，该容积在本说明书中在后面以图12中的容积282表示。径向通道214提供流动通道用于将润滑油喷涂到活塞杆192的外表面以提供润滑和冷却。壳体202的外径的特征在于多个凹槽和定位特征，以使其能够被密封和安装在气缸体14的杆密封孔48内的合适位置。
盖密封组件204在图9中详细示出，并且通过利用螺钉使盖密封板216紧固而维持在合适的位置。盖密封组件204在盖密封板216被紧固和定位时设置的中空内腔中成锥形。如所示，盖密封组件在其最接近活塞组件96的端部处包括具有L形横截面构型的盖密封垫片220。波状弹簧222装载到由盖密封垫片220形成的径向腔内，并且用于将轴向载荷置于盖密封组件204的其他部件上。盖密封垫片220支承抵靠盖密封件224，该盖密封件224具有支承抵靠活塞杆192的外表面的内径226。盖密封件224具有半圆形的外凹槽228，卷簧230围绕盖密封件224设置，并且将径向向内的压缩力置于盖密封件上以用于增强对活塞杆的密封。盖密封件224具有提供预期气体泄漏路径的径向裂口232。盖密封件224支承抵靠盖密封件座圈234。盖密封组件204用于提供沿活塞杆192的外径的擦拭功能。这减小了经过盖密封组件204的压力变化，从而提供用于密封组件98的其余部件的更有效的气体密封。盖密封组件204还提供油擦拭功能以将润滑油从活塞杆192的外表面移除，从而防止循环气体的污染。
图10中最佳示出的基部密封组件206设置在壳体内腔210中。设置有产生用于基部密封组件206的轴向载荷力的一对环形弹簧座236和238。弹簧座236和238具有定位卷簧242的柱240和241。如所示，弹簧座236支承抵靠位于内腔210内的肩部以提供轴向载荷力。密封塞244设置在壳体孔内的适当位置，并且通过安装在凹槽248内的扣环246维持在该位置。密封塞244还具有用于传输润滑油以喷涂活塞杆192的通道214。塞244的径向端表面254被抛光。O形环258和由聚酰亚胺材料制成的垫圈256支承抵靠该径向端表面254。垫圈256和O形环258允许座260相对于塞244以低摩擦移动。这允许密封座260在发动机10的操作期间保持定心于杆192。
密封座260具有凹入半球形表面262和突起内柱264，该突起内柱264在该捕捉位置中捕捉O形环258。杆密封件266形成有突起管状部分268和头部270，该头部270形成有凸起半球形表面272，该凸起半球形表面272进一步形成有保持密封件276的密封凹槽274。理想地，密封凹槽274形成为使得其侧表面与密封件266的半球形表面272相切。密封座260的半球形表面262和密封件266的与其配合的表面272能够使密封件在发动机10的操作期间响应于活塞杆192的弯曲、以及调节活塞杆相对于杆密封组件98的任何失准。盖密封组件204的弹性部件，包括盖密封件224和杆密封件266，可以由PTFE(聚四氟乙烯)材料形成。虽然表面262和272描述为“半球形”，但是其它偏离于纯球形的匹配的凹入和突起形状也可以被使用。
压力平衡系统和控制阀组件
在斯特林发动机10的操作中，重要的是将容纳在发动机的四个包封容积中的工作流体的总质量维持为具有接近相等的工作流体质量。这是为了防止在包封容积之间产生平均压差并且由此防止在发动机中发生力不平衡所必需的。存在工作气体经加热器头组件16和其他泄漏路径的不可避免的损失、以及经活塞组件96和经杆密封件98的微小损失。因此，根据本发明的斯特林发动机提供了用于能够使存在于四个分离的循环容积(每个循环容积都在一个活塞组件96的顶部和相邻活塞组件的底部处限界)中的工作气体的质量均衡的机构。另外，期望的是减小作用在驱动轴40上所需的起动扭矩。这能够使具有较低扭矩输出的较小容量的起动马达用于起动发动机。这些系统参照图11和图12被最佳地描述。工作气体278(通常为氢气和氦气)的循环容积在附图中以循环容积#0、#1、#2和#3指代。
图11概略地示出了提供压力平衡的系统。如图所示，每个循环中的气体在图中由单独指代为“循环#0”等的循环容积278来表示。这些循环容积通过多个路径互连。两个压力容积形成在发动机10内，该发动机10包括钻入到气缸体14内的、在如图5所示地观察发动机时处于方形布置的通道37，这些通道37与杆密封内腔210和活塞内部156相连，从而共同形成最小压力容积282。具有限流器286(可以呈具有例如0.4mm的直径的毛细管形式)的通道35与形成在活塞组件96的底部处的工作流体空间连通，由此暴露于循环变化的循环压力。通道35在它们与限流器286相交后的位置、在发动机的中央空间39中的内容积形成平均压力容积280。
如前述，在循环容积#0、#1、#2和#3之间经活塞组件96的环发生微小泄漏。该泄漏路径在图11中示意性地由限流器284指代。钻入到气缸体14内的通道35提供了共用容积，通过该共用容积发生经限流器286的循环泄漏。这允许在平均压力容积280内维持工作气体的小的净流量。因为施加至限流器286的压力在循环容积278的最大值与最小值之间循环，所以小的净流量周期性地沿经限流器的两个方向发生，并且由此将容积280维持成接近平均循环压力(这里，“平均”不但指的是最小压力和最大压力的平均的压力，而且也指的是在循环最小值与最大值之间的任何中间压力)。限流器286在图11中示意性地表示。如前述，杆密封容积210保持为最小压力容积282。阀端口294经杆密封通道215暴露于最小循环压力容积282，并且暴露于在包围杆密封组件98的径向空间235(经通道35和限流器286连接到一起)中的循环压力278。壳体端口294与盖密封壳体202中的盖密封通道215对准。在盖密封壳体202与气缸体86之间的径向空间235与活塞96的底部连通，并且由此受到工作气体容积的循环变化的气体压力。
阀组件288设置用于每一个循环容积并且如下地详细描述。概略地，阀组件288作为螺线管致动止回阀290。阀组件288还产生穿过作为限流器的阀口292的泄漏路径。当阀288被电致动时，发生在循环容积278之间的向最小压力容积282中的自由流动。这最小化了发动机的起动扭矩，并且允许活塞组件96以低起动扭矩往复运动。
图12中详细地示出了阀288。阀组件288均安装在气缸体86内的端口294中，塞293延伸到盖密封通道251内。如图11所示，阀组件288控制在最小压力容积282与循环容积278之间的流体运动。这两个压力容积通过由围绕塞293的头端部304的O形环300所提供的密封分隔开。阀组件288包括具有螺纹端304的阀本体302，从而允许将其固定到在相关联的端口294内的位置。阀本体302形成有内部台阶状孔306。通过安装螺纹帽310将套筒组件308紧固在相对于阀本体302的适当位置。活动柱塞(plunger)312位于套筒组件308内，该活动柱塞312由卷簧316保持在抵靠座部314的正常位置中。线圈绕组320包围套筒组件308。当电流穿过绕组320时，导致柱塞312远离座部314移动，从而允许在容积282与278之间的流体的自由通过，由此使循环容积有效地连接到一起。在这些循环之间的气体的该自由通过减小了起动扭矩、并且能够在发动机部件失效的情形或者其他需要很快卸载发动机的情形下快速减小功率输出。因为柱塞312弹簧装载成与座部314接合，所以在通道296中的较高压力推动柱塞312离开座部314的密封接合移动并且由此阀组件288在电流未流动到线圈绕组320中的情形下作为止回阀290。在一个实施例中，阀288具有小于大约1.0MPa的柱塞提升(或分离)压力(即，柱塞312在该压差下离开座部)。除非柱塞312被致动，否则就禁止气体沿相反方向(从循环容积278到最小压力阀282)流动(虽然经限流器292发生受控的“泄漏”)。
往回参照图11，每当最小压力容积282所处的压力比在任一循环容积278的循环压力变化中出现的最小压力小到多于柱塞312的提升压力时，就没有流体传输通过阀组件288。但是，如果在任一循环容积278中所经历的最小压力比最小压力容积282的压力小到多于该提升压力，则净力作用在阀组件柱塞312上以迫使柱塞312打开。对由卷簧316施加至柱塞的弹簧力进行调节，以使在该压差超过预定量(提升压力)的情况下，柱塞312离开座部，从而允许流体从最小压力容积282流出，由此维持其在该容积中的期望的低压力值。图12中所示且在图11中示意性示出的口292提供了在循环容积278与最小压力容积282之间的受控泄漏。该机构是在循环容积278之间交换气体的另一方式，这在发动机10操作时使每个循环#0、#1、#2和#3中的气体质量维持平衡。
如前述，如果阀组件288被致动，则循环容积278彼此间的“短路”或气体的自由流动使斯特林发动机10的操作的热力学循环中断但是允许低起动扭矩以将发动机的机械部件置于运动中，并且还提供了前述卸载特征。在发动机10停止操作之后的长时间段期间，在发动机中的不同压力容积趋于压力均衡。一旦发动机10被操作且阀组件288断电(允许柱塞312到座部)，循环容积278就以循环的方式发生其从最小水平至最大水平的压力变化。如前述，每当任一个循环容积278到达的压力水平比在最小压力容积282中存在的压力小到超过止回阀提升压力的值时，最小压力容积282就被“降压”至稳定状态压力，该稳定状态压力略大于在循环容积278中经历的最小压力。由此在操作期间，如果循环#0、#1、#2或#3中的任一个显现出与其他循环的压力不平衡，其中在循环变化期间其最小压力低于其他循环的最小压力，那么当其相应的止回阀290操作时，产生进入该循环的工作气体净流量。由每个限流器292提供的连续的泄漏路径导致经过每个限流器的周期性的净流量，这是在发动机的操作期间使在每个循环容积278中的工作气体的容积或质量均衡的另一方式。用于在循环容积278之间的气体交换的另一机构由发动机的中央空间39的泄漏路径产生，该中央空间39如前述地保持在平均压力。在发动机的操作期间经每个限流器286发生气体的微量的不断的来回运动。因为平均压力容积280与每个循环容积278连通，所以该机构提供了在这些循环容积之间的气体交换的方式。可以理解，在循环278中的工作气体的任意泄漏都具有减小最大压力和最小压力的大小的效果，这导致了发动机的效率损失。但是，通过将经限流器288和286的气体泄漏维持在微小水平，性能的任意退化变得可以忽略。
应当理解，本发明并不限于以上示出和描述的具体构造，而是可以形成不同的改变和变型，且不偏离如在以下的权利要求中所限定的本发明的精神和范围。

Claims (26)

1.一种用于斯特林循环发动机的杆密封组件，所述斯特林循环发动机是具有在气缸孔内往复运动的两个或更多个活塞组件的类型，所述活塞组件中的每一个将容纳在所述发动机内的工作气体的隔离的循环容积分隔开，所述活塞组件中的每一个附接至连杆，所述连杆在所述发动机的操作期间以线性往复运动的方式摆动，所述杆密封组件密封所述连杆以控制所述工作气体从所述循环容积的泄漏，所述杆密封组件包括：
刚性壳体；
与所述活塞组件相邻的盖密封组件，所述盖密封组件由所述刚性壳体保持，并且具有与所述连杆相接合的盖密封件；
与所述活塞组件间隔开的基部密封组件，所述基部密封组件由所述刚性壳体保持，具有与所述连杆相接合的杆密封件；以及
所述刚性壳体形成所述盖密封组件与所述基部密封组件之间的内腔，所述盖密封件具有径向裂口。
2.根据权利要求1所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述基部密封组件具有用于在所述发动机的操作期间允许所述杆密封件相对于所述刚性壳体移位的装置。
3.根据权利要求1所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述盖密封组件具有盖密封垫片和第一弹簧，所述第一弹簧用于将轴向载荷置于所述盖密封垫片和所述盖密封件上。
4.根据权利要求1所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述盖密封组件具有第二弹簧，所述第二弹簧用于将径向载荷置于所述盖密封件上。
5.根据权利要求1所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括由PTFE材料形成的所述盖密封件。
6.根据权利要求1所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括由PTFE材料形成的所述杆密封件。
7.根据权利要求1所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述基部密封组件具有设置在所述刚性壳体的与所述盖密封组件相对的端部处的密封塞、以及形成凹入半球形表面的密封座；所述杆密封件具有用于所述连杆的内孔、并且形成支承抵靠所述密封座的凹入半球形表面的凸起半球形表面，第一弹簧座和第二弹簧座具有位于它们之间并且设置在所述刚性壳体中以将压缩力置于所述杆密封件上的弹簧。
8.根据权利要求7所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：形成有平面端表面的所述密封塞、设置在所述密封座与所述密封塞之间且与所述平面端表面相接触的垫圈，所述垫圈能够实现所述密封塞与所述密封座之间的相对径向运动。
9.根据权利要求8所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述杆密封件具有形成在所述凸起半球形表面中的O形环凹槽、以及设置在所述O形环凹槽中并与所述凹入半球形表面相接触的O形环。
10.根据权利要求1所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，其中，所述连杆具有使所述活塞组件的内部与所述内腔连通的中央通道。
11.根据权利要求10所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，其中，所述活塞组件的内部和所述刚性壳体的内腔在所述发动机的操作期间维持接近所述循环容积的最小压力。
12.根据权利要求11所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，其中，所述发动机具有多个所述杆密封组件，并且所述刚性壳体的内腔中的每一个都连接至一起以具有相等的工作气体压力。
13.根据权利要求1所述的杆密封组件，其中，所述工作气体是氢气或氦气。
14.一种用于斯特林循环发动机的杆密封组件，所述斯特林循环发动机是具有在气缸孔内往复运动的两个或更多个活塞组件的类型，所述活塞组件中的每一个将容纳在所述发动机内的工作气体的隔离的循环容积分隔开，所述活塞组件中的每一个都附接至连杆，所述连杆在所述发动机的操作期间以线性往复运动的方式摆动，所述杆密封组件密封所述连杆以控制所述工作气体从所述循环容积的泄漏，所述杆密封组件包括：
刚性壳体；
与所述活塞组件相邻的盖密封组件，所述盖密封组件由所述刚性壳体保持，并且具有密封所述连杆的盖密封件；
与所述活塞组件间隔开的基部密封组件，所述基部密封组件由所述刚性壳体保持，所述基部密封组件具有设置在所述刚性壳体的与所述盖密封组件相对的端部处的密封塞、形成凹入半球形表面的密封座，具有用于所述连杆的内孔和支承抵靠所述密封座的凹入半球形表面的凸起半球形表面的杆密封件，设置在所述刚性壳体中以将压缩力置于所述杆密封件上的弹簧；以及
所述刚性壳体形成在所述盖密封组件与所述基部密封组件之间的内腔。
15.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述基部密封组件具有用于在所述发动机的操作期间允许所述杆密封件相对于所述刚性壳体移位的装置。
16.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述盖密封件具有径向裂口和盖密封垫片、以及第一弹簧，所述第一弹簧用于将轴向载荷置于所述盖密封垫片和所述盖密封件上。
17.根据权利要求16所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述盖密封组件具有第二弹簧，所述第二弹簧用于将径向载荷置于所述盖密封件上。
18.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括由PTFE材料形成的所述盖密封件。
19.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括由PTFE材料形成的所述杆密封件。
20.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述基部密封组件具有第一弹簧座和第二弹簧座，所述第一弹簧座和所述第二弹簧座具有位于它们之间且设置在所述刚性壳体中以将压缩力置于所述杆密封件上的弹簧，从而迫使所述凸起半球形表面抵靠所述凹入半球形表面。
21.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：形成有平面端表面的所述密封塞、设置在所述密封座与所述密封塞之间并与所述平面端表面相接触的垫圈，所述垫圈能够实现在所述密封塞与所述密封座之间的相对径向运动。
22.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，还包括：所述杆密封件具有形成在所述凸起半球形表面中的O形环凹槽、以及设置在所述O形环凹槽中并与所述凹入半球形表面相接触的O形环。
23.根据权利要求14所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，其中，所述连杆具有使所述活塞组件的内部与所述内腔连通的中央通道。
24.根据权利要求23所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，其中，所述活塞组件的内部和所述刚性壳体的内腔在所述发动机的操作期间维持接近所述循环容积的最小压力。
25.根据权利要求23所述的用于斯特林循环发动机的杆密封组件，其中，所述发动机具有多个所述杆密封组件，并且所述刚性壳体的内腔中的每一个都连接到一起，以具有相等的工作气体压力。
26.根据权利要求14所述的杆密封组件，其中，所述工作气体是氢气或氦气。
CN201410720790.0A 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机 Expired - Fee Related CN104454231B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15178309P 2009-02-11 2009-02-11
US61/151,783 2009-02-11
CN2010800123529A CN102356226A (zh) 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800123529A Division CN102356226A (zh) 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104454231A CN104454231A (zh) 2015-03-25
CN104454231B true CN104454231B (zh) 2016-05-18

Family

ID=42539229

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800123529A Pending CN102356226A (zh) 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机
CN201410720790.0A Expired - Fee Related CN104454231B (zh) 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机
CN201610274810.5A Expired - Fee Related CN105863874B (zh) 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800123529A Pending CN102356226A (zh) 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610274810.5A Expired - Fee Related CN105863874B (zh) 2009-02-11 2010-02-10 斯特林发动机

Country Status (7)

Country Link
US (4) US20100199659A1 (zh)
EP (1) EP2396533B1 (zh)
JP (2) JP5619030B2 (zh)
CN (3) CN102356226A (zh)
AU (1) AU2010213844B8 (zh)
HK (1) HK1208520A1 (zh)
WO (1) WO2010093666A2 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8763391B2 (en) 2007-04-23 2014-07-01 Deka Products Limited Partnership Stirling cycle machine
US9797341B2 (en) * 2009-07-01 2017-10-24 New Power Concepts Llc Linear cross-head bearing for stirling engine
US9822730B2 (en) 2009-07-01 2017-11-21 New Power Concepts, Llc Floating rod seal for a stirling cycle machine
US9828940B2 (en) 2009-07-01 2017-11-28 New Power Concepts Llc Stirling cycle machine
EP2449244B1 (en) 2009-07-01 2016-05-04 New Power Concepts LLC Stirling cycle machine
JP5675425B2 (ja) * 2011-02-24 2015-02-25 三菱重工業株式会社 シール構造及びガスタービンのバイパス空気量制御装置
CN102927331B (zh) * 2012-10-22 2014-04-16 大连宏海新能源发展有限公司 四缸双作用斯特林发动机工质气体平衡阀
JP6235492B2 (ja) * 2013-01-25 2017-11-22 株式会社アイエイアイ アクチュエータ
CN104675555A (zh) * 2013-11-27 2015-06-03 科林洁能能源公司 用于斯特林发动机的活塞组件
CN103807051A (zh) * 2013-12-31 2014-05-21 上海齐耀动力技术有限公司 一种斯特林发动机机内工质系统
EP2899375A1 (en) 2014-01-24 2015-07-29 Christopher Michael Woodsum Heat engine with high efficiency attributable to temperature responsive equilibrium reactions and method for optimization
CA2942884C (en) * 2014-03-14 2020-11-03 New Power Concepts Llc Linear cross-head bearing for stirling engine
CN104608651B (zh) * 2015-01-16 2016-10-05 黄斌 一种汽车动力系统
CN108071518A (zh) * 2016-11-17 2018-05-25 上海齐耀动力技术有限公司 用于斯特林发动机的分体式活塞座
US11092363B2 (en) * 2017-04-04 2021-08-17 Danfoss A/S Low back pressure flow limiter
DE102017109967B9 (de) 2017-05-09 2020-05-07 Frauscher Holding Gmbh Stirlingmaschine mit stufenkolben
NO344168B1 (en) * 2018-02-02 2019-09-23 Hoeeg Arne Piston Rod Seal
CN109186829A (zh) * 2018-08-27 2019-01-11 四川大学 一种用于空气热机实验精确测量力矩的装置
CN110185552B (zh) * 2019-05-27 2021-03-26 兰州理工大学 一种斯特林发动机动密封系统压差补偿方法
US10871090B1 (en) 2019-06-19 2020-12-22 Ford Global Technologies, Llc Engine oil pressure regulation system
DE102019215695A1 (de) * 2019-10-11 2021-04-15 Kennametal Inc. Hydraulische Werkzeughalterung sowie Dichtkolben für eine solche
CN112160845B (zh) * 2020-09-30 2023-03-10 上海齐耀动力技术有限公司 斯特林发动机及单向节流式活塞动密封机构
JP2023070561A (ja) 2021-11-09 2023-05-19 ヤンマーホールディングス株式会社 スターリングエンジン

Family Cites Families (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US488980A (en) * 1893-01-03 Land-roller
US1933943A (en) * 1932-02-11 1933-11-07 William B Towell Piston construction
US2078519A (en) * 1932-06-01 1937-04-27 Wilkening Mfg Co Piston ring for oil control and compression
US2291523A (en) * 1941-06-28 1942-07-28 Hastings Mfg Co Piston ring assembly
US2842411A (en) * 1954-12-27 1958-07-08 Sealed Power Corp Triple purpose piston ring expander
DE1926102A1 (de) 1969-05-22 1970-11-26 Borsig Gmbh Dichtung fuer Kolbenstangen und Kolben von Kolbenmaschinen fuer hohe Druecke
US3806137A (en) * 1970-03-04 1974-04-23 Ramsey Corp Resilient plastic piston ring
GB1297496A (zh) 1971-09-03 1972-11-22
US3865015A (en) 1972-05-12 1975-02-11 United Stirling Ab & Co Sealing means for the piston rod of a stirling engine
US4083566A (en) 1973-02-05 1978-04-11 Kommanditbolaget United Stirling (Sweden) Ab & Co. Seal for piston rod of Stirling engine
US3848877A (en) 1973-02-05 1974-11-19 United Stirling Ab & Co Seal for piston rod of stirling engine
US3828558A (en) * 1973-04-12 1974-08-13 Research Corp Means and method for prevention of piston creep in free-piston reciprocating device
GB1389988A (en) * 1973-08-22 1975-04-09 United Stirling Ab & Co Multi-cylinder double-acting stirling cycle engines
US3943717A (en) 1974-01-07 1976-03-16 Caterpillar Tractor Co. Contaminant removal from a hydraulic cylinder
US3938811A (en) 1974-10-11 1976-02-17 Kommanditbolaget United Stirling (Sweden) Ab & Co. Sealing means for stirling engine crankcases
US4093239A (en) 1976-01-21 1978-06-06 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Piston rod sealing arrangement for a stirling engine
US4030297A (en) * 1976-06-28 1977-06-21 Ford Motor Company Hydrogen compression system for Stirling engine power control
DE2724432A1 (de) 1977-05-31 1978-12-14 United Stirling Ab & Co Dichtungsvorrichtung
JPS592786B2 (ja) 1977-07-06 1984-01-20 日本ピストンリング株式会社 スタ−リングエンジン用ポンプ
GB1549120A (en) 1977-12-31 1979-08-01 United Stirling Ab & Co Hot gas engine comprising sealing means around piston rods
JPS6114607Y2 (zh) * 1979-12-10 1986-05-07
US4382363A (en) 1981-06-05 1983-05-10 Mechanical Technology Incorporated Stirling engine displacer suspension system
US4477107A (en) * 1981-11-27 1984-10-16 Duff-Norton Company, Inc. Rotating joint with separated bearings and seals
US4428584A (en) 1982-03-02 1984-01-31 Mechanical Technology Incorporated Piston rod seal for a Stirling engine
JPS5922962U (ja) 1982-07-31 1984-02-13 株式会社リケン スタ−リングエンジン用軸封装置
US4481771A (en) 1982-08-06 1984-11-13 Stirling Thermal Motors, Inc. Heat exchanger stack apparatus
US4439169A (en) * 1982-08-06 1984-03-27 Stirling Thermal Motors, Inc. Pressure containment device
US4452042A (en) * 1982-09-30 1984-06-05 Mechanical Technology Incorporated Piston rod seal
US4448424A (en) 1982-11-24 1984-05-15 Mechanical Technology Incorporated Double angle seal forming lubricant film
JPS6043158A (ja) * 1983-08-20 1985-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd スタ−リング機関
JPS60159858U (ja) 1984-03-31 1985-10-24 アイシン精機株式会社 スタ−リング機関のロツドシ−ル
US4532855A (en) 1984-04-04 1985-08-06 Stirling Thermal Motors, Inc. Two-part drive shaft for thermal engine
JPS60219438A (ja) 1984-04-13 1985-11-02 Mitsubishi Electric Corp スタ−リング機関
US4522030A (en) * 1984-05-01 1985-06-11 Mechanical Technology Incorporated Multi-cylinder hot gas engine
JPS6119953A (ja) * 1984-07-06 1986-01-28 Mitsubishi Electric Corp スタ−リングエンジン
US4615261A (en) * 1984-10-29 1986-10-07 Stirling Thermal Motors, Inc. Stirling engine with improved piston ring assembly
US4579046A (en) 1984-10-29 1986-04-01 Stirling Thermal Motors, Inc. Yieldably mounted lubricant control assemblies for piston rods
US4532885A (en) * 1984-11-05 1985-08-06 Kennecott Corporation Apparatus for applying internal coatings in hot vessels
JPH0244042Y2 (zh) 1985-02-20 1990-11-22
JPH0353007Y2 (zh) 1985-02-20 1991-11-19
CN1005038B (zh) * 1985-06-07 1989-08-23 机械技术有限公司 多缸热气发动机
US4769992A (en) 1986-12-30 1988-09-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Reciprocation apparatus with sealing mechanism
JPH0646016B2 (ja) 1985-08-05 1994-06-15 三菱電機株式会社 スタ−リング機関
EP0212861B1 (en) * 1985-08-30 1990-12-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Seal mechanism for a stirling engine
JPS6255445A (ja) * 1985-09-04 1987-03-11 Mitsubishi Electric Corp スタ−リングエンジンのデイスプレ−サ，動力ピストンのシ−ル機構
US4669736A (en) * 1985-12-27 1987-06-02 Stirling Thermal Motors, Inc. Stirling engine with improved sealing piston ring assembly
US4711091A (en) 1986-02-21 1987-12-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for preventing the rise of oil in a stirling engine
JPS62214259A (ja) * 1986-03-17 1987-09-21 Aisin Seiki Co Ltd スタ−リング機関の軸封装置
JPS62247160A (ja) 1986-03-31 1987-10-28 Aisin Seiki Co Ltd スタ−リングエンジンの始動装置
US4707990A (en) * 1987-02-27 1987-11-24 Stirling Thermal Motors, Inc. Solar powered Stirling engine
US4832352A (en) 1987-03-27 1989-05-23 United Stirling Ab Piston rod seal
US4885980A (en) 1988-03-10 1989-12-12 Stirling Thermal Motors, Inc. Hydrodynamic bearing
US4836094A (en) 1988-03-10 1989-06-06 Stirling Thermal Motors, Inc. Yieldably mounted lubricant control assemblies for piston rods
US4994742A (en) * 1988-10-25 1991-02-19 Atlantic Richfield Company Hall effect device and magnetic coil circuits for magnetic field detection
US4994004A (en) 1988-11-30 1991-02-19 Stirling Thermal Motors, Inc. Electric actuator for swashplate
US4977742A (en) * 1989-04-21 1990-12-18 Stirling Thermal Motors, Inc. Stirling engine with integrated gas combustor
JPH0354349A (ja) 1989-07-21 1991-03-08 Aisin Seiki Co Ltd スターリングエンジンのロッドシール装置
US4967558A (en) * 1989-07-27 1990-11-06 Stirling Technology Company Stabilized free-piston stirling cycle machine
US4996841A (en) * 1989-08-02 1991-03-05 Stirling Thermal Motors, Inc. Stirling cycle heat pump for heating and/or cooling systems
JPH03151546A (ja) 1989-11-07 1991-06-27 Aisin Seiki Co Ltd スターリングエンジンのロツドシール装置
US5074114A (en) 1990-05-14 1991-12-24 Stirling Thermal Motors, Inc. Congeneration system with a stirling engine
JPH05240350A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Riken Corp スターリングサイクル機関用軸封装置
DE59204935D1 (de) 1992-03-31 1996-02-15 Freudenberg Carl Fa Dichtung für eine hin- und hergehende Stange
US5261362A (en) * 1992-11-30 1993-11-16 Chrysler Corporation Piston assembly having multiple piece compression ring
US5398944A (en) 1992-12-07 1995-03-21 A. W. Chesterton Co. Sealing system for reciprocating rod
US5722239A (en) 1994-09-29 1998-03-03 Stirling Thermal Motors, Inc. Stirling engine
US5611201A (en) * 1995-09-29 1997-03-18 Stirling Thermal Motors, Inc. Stirling engine
US5771694A (en) * 1996-01-26 1998-06-30 Stirling Thermal Motors, Inc. Crosshead system for stirling engine
US5706659A (en) * 1996-01-26 1998-01-13 Stirling Thermal Motors, Inc. Modular construction stirling engine
JPH09292163A (ja) * 1996-02-29 1997-11-11 Sanyo Electric Co Ltd ガス圧縮／膨張機のオイルシール装置
US5813229A (en) 1996-10-02 1998-09-29 Gaiser; Randall Robert Pressure relief system for stirling engine
JPH10159753A (ja) * 1996-10-04 1998-06-16 Kiyoshi Miyashita 内ねじポンプ
US5755100A (en) * 1997-03-24 1998-05-26 Stirling Marine Power Limited Hermetically sealed stirling engine generator
GB2357121B (en) * 1997-05-23 2001-09-12 Sustainable Engine Systems Ltd Stirling cycle machine
US5865091A (en) * 1997-07-14 1999-02-02 Stm, Corporation Piston assembly for stirling engine
US5938207A (en) 1997-07-16 1999-08-17 Stm Corporation Heat engine rod seal system
TR200001624T2 (tr) * 1997-09-26 2000-10-23 Ertle,Thomas Termodinamik bir döngü yardımıyla entropi transferi için yöntem ve aygıt
JP2002130853A (ja) * 2000-10-23 2002-05-09 Sharp Corp スターリングエンジン
JP3566647B2 (ja) * 2000-11-01 2004-09-15 シャープ株式会社 スターリング冷凍機
ATE283993T1 (de) * 2001-07-09 2004-12-15 Burckhardt Compression Ag Kolbenring
JP2003194430A (ja) * 2001-12-25 2003-07-09 Sharp Corp スターリング機関
US6918595B2 (en) * 2002-11-22 2005-07-19 Dionex Corporation Seal for high-pressure pumping system
JP3773522B1 (ja) * 2005-01-18 2006-05-10 シャープ株式会社 スターリング機関
GB0508447D0 (en) * 2005-04-26 2005-06-01 Disenco Ltd Displacer piston assembly
US7194858B2 (en) * 2005-08-31 2007-03-27 Stm Power, Inc. Hydrogen equalization system for double-acting stirling engine
JP4825063B2 (ja) * 2006-06-29 2011-11-30 ツインバード工業株式会社 スターリング機関
JP4842203B2 (ja) * 2007-05-07 2011-12-21 株式会社ミクニ 排気バルブのシール構造

Also Published As

Publication number Publication date
CN105863874A (zh) 2016-08-17
US8516813B2 (en) 2013-08-27
JP2012517560A (ja) 2012-08-02
CN105863874B (zh) 2018-03-30
JP5945574B2 (ja) 2016-07-05
HK1208520A1 (zh) 2016-03-04
US20100199658A1 (en) 2010-08-12
EP2396533A4 (en) 2013-10-16
EP2396533B1 (en) 2018-09-12
WO2010093666A2 (en) 2010-08-19
WO2010093666A3 (en) 2010-10-14
AU2010213844B2 (en) 2014-10-16
US8601809B2 (en) 2013-12-10
AU2010213844A1 (en) 2011-09-29
CN102356226A (zh) 2012-02-15
JP2015038352A (ja) 2015-02-26
AU2010213844B8 (en) 2014-10-30
CN104454231A (zh) 2015-03-25
JP5619030B2 (ja) 2014-11-05
US8534063B2 (en) 2013-09-17
US20100199661A1 (en) 2010-08-12
EP2396533A2 (en) 2011-12-21
US20100199659A1 (en) 2010-08-12
US20100199660A1 (en) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104454231B (zh) 斯特林发动机
AU728568C (en) Stirling engine
US6487858B2 (en) Method and apparatus for diminishing the consumption of fuel and converting reciprocal piston motion into rotary motion
US10704493B2 (en) Device for thermal compression of a gaseous fluid
KR20130040841A (ko) 열역학 사이클 및 열기관
US5865091A (en) Piston assembly for stirling engine
RU2500907C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
US4545205A (en) Stirling cycle or compressor-type thermal engine having a power source positioned externally to or internally to its cylinders
JP7058889B2 (ja) 内燃エンジン
CN107850010B (zh) 具有进气歧管的多柱塞低温泵
US5644917A (en) Kinematic stirling engine
AU2014279374B2 (en) Stirling engine
JP2013083221A (ja) 内燃機関のピストン
GB2598032A (en) Engine cylinder
GB2243192A (en) Stirling engines
AU760360B2 (en) Stirling engine
WO2020013798A1 (ru) Аксиальная поршневая машина

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1208520

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1208520

Country of ref document: HK

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160518

Termination date: 20200210

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee