CN105508077A - 多层间隔式回热器及具有该回热器的热气机 - Google Patents

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夏致俊
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    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种多层间隔式回热器及具有该回热器的热气机。它包括回热腔体，回热腔体包括一个壳体以及在壳体内固定设置的两片以上的多孔换热体，相邻的各片所述多孔换热体之间设置有间距。采用上述的结构后，当高温工质气体从接近高温端的多孔换热体进入时被第一层多孔换热体吸收掉一部分热能，工质气体温度衰减了一个温度，紧接着进入第二层多孔换热体，温度再次被吸收再降一个温度，依次类推到接近冷却端的最后一个多孔换热体，原本高温的工质气体温度被多层多孔换热体逐级吸收后温度衰减到低温，每片多孔换热体阶梯式锁住不同温度的热能有效避免了整体式回热器由于热传导将高温区的热能传递到低温区。

Description

多层间隔式回热器及具有该回热器的热气机
技术领域
本发明涉及一种斯特林发动机的改进，具体地说是一种多层间隔式回热器及具有该回热器的热气机。
背景技术
传统的热气机回热器是由金属丝网结构或多孔金属烧结成一个整体，然后再连接膨胀腔和压缩腔，由于金属的热传导性，使整个回热器工作稳定后接近加热端的温度和接近冷却端的温度温差不大，而热气机回热器接近冷热端的两个端部温差越大，热气机的效率越高，因此，传统的热气机回热器制约了热气机的效能的提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效避免传统整体式回热器由于热传导将高温区的热能传递到低温区，从而提高热气机效率的多层间隔式回热器及具有该回热器的热气机。
为了解决上述技术问题，本发明的多层间隔式热气机回热器，包括回热腔体，所述回热腔体包括一个壳体以及在壳体内固定设置的两片以上的多孔换热体，相邻的各片所述多孔换热体之间设置有间距。
相邻的各片所述多孔换热体之间通过绝热隔离垫圈相互隔离。
所述壳体内外壁均设置有绝热材料。
所述多孔换热体是由多根金属丝捆绑一体而成，金属丝与金属丝之间的间隙形成多孔换热体的孔隙。
一种具有上述多层间隔式回热器的热气机，所述回热腔体的两端连通具有加热端的膨胀腔和具有冷却端的压缩腔，所述膨胀腔和压缩腔内均设置有将各自腔体分隔成两部分的隔膜，所述膨胀腔和压缩腔中与回热腔体相通的部分为工质气体腔，所述膨胀腔中的另外一部分为一号液压腔，所述压缩腔中的另外一部分为二号液压腔，所述一号液压腔的动力输出端连接一号缸体，一号缸体内设置有膨胀腔体柱塞，所述二号液压腔的动力输出端连接二号缸体，二号缸体内设置有压缩腔体柱塞。
所述加热端设置在膨胀腔中与回热腔体相通的部分上，所述冷却端设置在压缩腔中与回热腔体相通的部分上。
所述膨胀腔体柱塞和压缩腔体柱塞分别通过连杆活动连接在同一根动力输出轴上并相互差一个相位角。
所述相位角为90度。
所述膨胀腔及压缩腔的高压工质腔体内壁设置有保温材料，所述保温材料与膨胀腔体的加热端和压缩腔体的冷却端的位置错开布置。
采用上述的结构后，将传统的整体回热器分割成多层间隔的回热器，当高温工质气体从接近高温端的多孔换热体进入时被第一层多孔换热体吸收掉一部分热能，工质气体温度衰减了一个温度，紧接着进入第二层多孔换热体，温度再次被吸收再降一个温度，依次类推到接近冷却端的最后一个多孔换热体，原本高温的工质气体温度被多层多孔换热体逐级吸收后温度衰减到低温，由于在各多孔换热体之间设置了间隔距离，使每片多孔换热体阶梯式锁住不同温度的热能有效避免了整体式回热器由于热传导将高温区的热能传递到低温区；另外由多根金属丝紧密捆绑在一体形成的多孔换热体的孔隙是直线孔隙使高压工质通过时阻力变小避免了迷宫式孔隙对高压工质产生的阻力。
附图说明
图1为本发明具有多层间隔式回热器的热气机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的多层间隔式回热器作进一步详细说明。
如图所示，本发明的多层间隔式回热器，包括回热腔体，回热腔体包括一个壳体1以及在壳体内固定设置的两片以上的多孔换热体2，壳体1内外壁均设置有绝热材料，多孔换热体2是由多根金属丝捆绑一体而成，金属丝与金属丝之间的间隙形成多孔换热体的孔隙，相邻的各片多孔换热体2之间设置有一定间隔的间距，本实施例中相邻的各片多孔换热体2之间通过绝热隔离垫圈3相互隔离以此保持隔热距离。
一种具有上述多层间隔式回热器的热气机，包括上述多层间隔式回热器，该多层间隔式回热器的回热腔体的两端连通具有加热端4的膨胀腔5和具有冷却端6的压缩腔7，膨胀腔5内设置有将膨胀腔5分隔成两部分的膨胀腔隔膜14，压缩腔7内设置有将压缩腔7分隔成两部分的压缩腔隔膜15，膨胀腔5和压缩腔7中与回热腔体相通的部分均为工质气体腔，膨胀腔5中的另外一部分为一号液压腔8，压缩腔7中的另外一部分为二号液压腔9，一号液压腔8的动力输出端连接一号缸体10，一号缸体10内设置有膨胀腔体柱塞11，二号液压腔9的动力输出端连接二号缸体12，二号缸体12内设置有压缩腔体柱塞13，膨胀腔体柱塞11和压缩腔体柱塞13分别通过连杆活动连接在同一根动力输出轴上并相互差一个90度的相位角。
其中，所说的加热端4设置在膨胀腔中与回热腔体相通部分的外壁上，所说的冷却端6设置在压缩腔中与回热腔体相通部分的外壁上，膨胀腔5的高压工质腔体及压缩腔7的高压工质腔体内壁均设置有保温材料，膨胀腔5的高压工质腔体内壁的保温材料与加热端的位置错开布置，压缩腔7的高压工质腔体内壁的保温材料与冷却端的位置错开布置。
也就是说膨胀腔及压缩腔的高压工质腔体内壁中和加热端以及冷却端贯通的部分保持畅通，不设保温材料。

Claims (9)

1.一种多层间隔式热气机回热器，其特征在于：包括回热腔体，所述回热腔体包括一个壳体（1）以及在壳体内固定设置的两片以上的多孔换热体（2），相邻的各片所述多孔换热体（2）之间设置有间距。
2.按照权利要求1所述的多层间隔式热气机回热器，其特征在于：相邻的各片所述多孔换热体（2）之间通过绝热隔离垫圈（3）相互隔离。
3.按照权利要求1所述的多层间隔式热气机回热器，其特征在于：所述壳体（1）内外壁均设置有绝热材料。
4.按照权利要求1所述的多层间隔式热气机回热器，其特征在于：所述多孔换热体（2）是由多根金属丝捆绑一体而成，金属丝与金属丝之间的间隙形成多孔换热体的孔隙。
5.一种具有如权利要求1-4之一所述的多层间隔式回热器的热气机，其特征在于：所述回热腔体的两端连通具有加热端（4）的膨胀腔（5）和具有冷却端（6）的压缩腔（7），所述膨胀腔（5）和压缩腔（7）内均设置有将各自腔体分隔成两部分的隔膜，所述膨胀腔（5）和压缩腔（7）中与回热腔体相通的部分为工质气体腔，所述膨胀腔（5）中的另外一部分为一号液压腔（8），所述压缩腔（7）中的另外一部分为二号液压腔（9），所述一号液压腔（8）的动力输出端连接一号缸体（10），一号缸体（10）内设置有膨胀腔体柱塞（11），所述二号液压腔（9）的动力输出端连接二号缸体（12），二号缸体（12）内设置有压缩腔体柱塞（13）。
6.按照权利要求5所述的具有多层间隔式回热器的热气机，其特征在于：所述加热端（4）设置在膨胀腔中与回热腔体相通的部分上，所述冷却端（6）设置在压缩腔中与回热腔体相通的部分上。
7.按照权利要求6所述的具有多层间隔式回热器的热气机，其特征在于：所述膨胀腔体柱塞（11）和压缩腔体柱塞（13）分别通过连杆活动连接在同一根动力输出轴上并相互差一个相位角。
8.按照权利要求7所述的具有多层间隔式回热器的热气机，其特征在于：所述相位角为90度。
9.按照权利要求7所述的具有多层间隔式回热器的热气机，其特征在于：所述膨胀腔（5）及压缩腔（7）的高压工质腔体内壁设置有保温材料，所述保温材料与膨胀腔体的加热端和压缩腔体的冷却端的位置错开布置。
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