CN106762210B - 一种带散热流道的双头斯特林电机设备 - Google Patents

一种带散热流道的双头斯特林电机设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种带散热流道的双头斯特林电机设备，包括第一斯特林电机和第二斯特林电机，第一斯特林电机包括第一换热头和第一机身，第二斯特林电机包括第二换热头和第二机身，第一机身和第二机身固定连接以使第一换热头和第二换热头向背设置，且沿一对称平面对称，第一斯特林电机还包括第一压缩活塞，第二斯特林电机还包括第二压缩活塞，第一压缩活塞和第二压缩活塞的运动轨迹位于同一直线上，且任意时刻第一压缩活塞和第二压缩活塞的位置沿对称平面的位置相同；还包括散热流道，散热流道盘绕在第一机身和第二机身上，且散热流道上设置有水泵，用于带动散热流道内部的液体流动。也不会产生抖动的现象，提高了散热效果和使用寿命。

Description

一种带散热流道的双头斯特林电机设备
技术领域
本发明涉及斯特林电机技术领域，具体是涉及一种带散热流道的双头斯特林电机设备。
背景技术
斯特林电机是一种能以多种燃料为能源的闭循环回热式发动机；或称为热气机.斯特林发动机是除蒸汽机和内燃机视之外的又一类往复式动力机械；斯特林发动机既可以作为原动机使用，也可以作为致冷机、热泵或压力发生器使用。
斯特林电机一般包括机身和换热头两部分组成，换热头包括冷端和热端，通过内部活塞的往复运动压缩工质实现制冷或加热的效果，而机身内部包括直线电机、压缩活塞以及压缩弹簧，其尾端形成有背压腔，用于使机身压力均衡。
而由于需要使压缩活塞在动作是会使机身产生重心偏移，从而产生振动，所以一般都是在机身的外表面设置减震结构，通过一个环形配重块补偿重心偏移，起到减震效果，但是由于机身上设置了减震结构，而机身产生的热量无法得到很好的散热，所以会影响机身本身的寿命。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种带散热流道的双头斯特林电机设备，以通过水循环实现对机身的散热。
具体技术方案如下：
一种带散热流道的双头斯特林电机设备，包括第一斯特林电机和第二斯特林电机，所述第一斯特林电机包括第一换热头和第一机身，所述第二斯特林电机包括第二换热头和第二机身，所述第一机身和第二机身固定连接以使所述第一换热头和第二换热头向背设置，且沿一对称平面对称，所述第一斯特林电机还包括第一压缩活塞，所述第二斯特林电机还包括第二压缩活塞，所述第一压缩活塞和第二压缩活塞的运动轨迹位于同一直线上，且任意时刻所述第一压缩活塞和所述第二压缩活塞的位置沿所述对称平面的位置相同；
还包括散热流道，所述散热流道盘绕在所述第一机身和所述第二机身上，且所述散热流道上设置有水泵，用于带动所述散热流道内部的液体流动。
进一步地，所述第一换热头的内部形成第一散热腔，所述第一散热腔的包覆所述第一换热头的热端设置，且所述第一散热腔上设置有第一过孔，所述散热流道通过第一过孔连通所述第一散热腔。
进一步地，所述第二换热头的内部形成第二散热腔，所述第二散热腔的包覆所述第二换热头的热端设置，且所述第二散热腔上设置有第二过孔，所述散热流道通过第二过孔连通所述第二散热腔。
进一步地，所述散热流道包括第一进水管段、第二进水管段、第三进水管段和出水管段，所述第一进水管段连接于水源且所述第一进水管段通过第一过孔经过第一散热腔连接第二进水管段，所述第二进水管段盘绕于所述第一机身并连接至所述第三进水管段，所述第三进水管段盘绕于所述第二机身并通过所述第二过孔经过所述第二散热腔连接至所述出水管段，所述出水管段上设置所述水泵。
进一步地，所述散热流道包括进水主管段、第一进水支段、第一出水支段、第二进水支段、第二出水支段和出水主管段；所述进水主管段连接水源且所述进水主管段分别连接所述第一进水支段和所述第二进水支段，所述第一进水支段段通过所述第一过孔经过所述第一散热腔并连接至所述第一出水支段，所述第二进水支段通过所述第二过孔经过所述第二散热腔并连接至所述第二出水支段，所述第一出水支段和所述第二出水支段分别盘绕于所述第一机身和所述第二机身且均连接于所述出水主管段，所述出水主管段设置有水泵。
进一步地，所述散热流道包括进水主管段、第一进水支段、第一出水支段、第二进水支段、第二出水支段和出水主管段；所述进水主管段连接水源且所述进水主管段分别连接所述第一进水支段和所述第二进水支段，所述第一进水支段和所述第二进水支段分别盘绕于所述第一机身和所述第二机身，所述第一进水支段段通过所述第一过孔经过所述第一散热腔并连接至所述第一出水支段，所述第二进水支段通过所述第二过孔经过所述第二散热腔并连接至所述第二出水支段，所述第一出水支段和所述第二出水支段连接于所述出水主管段，所述出水主管段设置有水泵。
进一步地，所述出水主管段连接于一蓄能水腔，所述蓄能水腔用于提供热能。
进一步地，所述第一机身和所述第二机身一体设置。
进一步地，所述第一机身的尾端形成有第一背压腔，所述第二机身的尾端设置有第二背压腔，所述第一背压腔和所述第二背压腔连通设置。
进一步地，所述第一机身内部设置有第一压缩弹簧，所述第二机身的内部设置有第二压缩弹簧，所述第一压缩弹簧结构和刚度与所述第二压缩弹簧的结构和刚度相同。
上述技术方案的积极效果是：
上述的带散热流道的双头斯特林电机设备，通过形成上述的散热流道实现散热，由于设置了两个斯特林电机，且相互背向设置，这样一来，就无需设置减震结构，也就是机身有空间供散热流道盘绕，也不会产生抖动的现象，提高了散热效果和使用寿命。
附图说明
图1为本发明的实施例1一种双头斯特林电机设备的侧视结构图；
图2为本发明的实施例2一种双头斯特林电机设备的侧视结构图；
图3为本发明的实施例3一种双头斯特林电机设备的侧视结构图；
图4为本发明的一种双头斯特林电机设备的剖视结构图。
附图标记：101、第一散热腔；102、第一过孔；110、第一换热头；111、第一冷端；112、第一热端；120、第一机身；121、第一背压腔；122、第一压缩活塞；123、第一直线电机；124、第一压缩弹簧；201、第二散热腔；202、第二过孔；210、第二换热头；211、第二冷端；212、第二热端；220、第二机身；121、第二背压腔；122、第二压缩活塞；123、第二直线电机；124、第二压缩弹簧；301、第一进水管段；302、第二进水管段；303、第三进水管段；304、出水管段；310、进水主管段；321、第一进水支段；322、第一出水支段；331、第二进水支段；332、第二出水支段；340、出水主管段；400、蓄能水腔；500、水泵。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图4对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。
实施例1如图1和图4所示，一种带散热结构的双头斯特林电机设备，包括第一斯特林电机和第二斯特林电机，第一斯特林电机包括第一换热头110和第一机身120，第二斯特林电机包括第二换热头210和第二机身220，第一机身120和第二机身220固定连接以使第一换热头110和第二换热头210向背设置，且沿一对称平面对称，第一斯特林电机还包括第一压缩活塞122，第二斯特林电机还包括第二压缩活塞122，第一压缩活塞122和第二压缩活塞122的运动轨迹位于同一直线上，且任意时刻第一压缩活塞122和第二压缩活塞122的位置沿对称平面的位置相同。
第一换热头110包括有第一冷端111和第一热端112，第二换热头210包括有第二冷端211和第二热端212，做制冷机使用时，第一冷端111和第二冷端211分别位于装置的两侧，也就是冷量产生在两侧，通过风机或导冷元件进行导冷，第一换热头110和第二换热头210的结构及重量、材质完全相同，保证重心偏移量相同。
第一机身120和第二机身220一体设置。第一机身120的尾端形成有第一背压腔121，第二机身220的尾端设置有第二背压腔121，第一背压腔121和第二背压腔121连通设置，如图2，背压腔的大小决定了对机身的压力大小和斯特林电机的使用寿命，而这样的结构设置，就可以使两个斯特林电机的背压腔一体设置，共享了备压腔的空间。
第一机身120内部设置有第一压缩弹簧124，第二机身220的内部设置有第二压缩弹簧124，第一压缩弹簧124结构和刚度与第二压缩弹簧124的结构和刚度相同。第一机身120内部设置有第一压缩弹簧124，第二机身220的内部设置有第二压缩弹簧124，第一压缩弹簧124和第二压缩弹簧124的重量相同。压缩弹簧的刚度、重量、结构都会导致重心偏移量、偏移频率不同，所以严格控制第一压缩弹簧124和第二压缩弹簧124的刚度、重量和结构相同，保证两个压缩弹簧形变程度在任何情况下都是非常接近的，保证减震的效果。
第一机身120内部设置有第一直线电机123，第二机身220的内部设置有第二直线电机123，第一直线电机123和第二直线电机123受控于同一控制信号工作。第一直线电机123和第二直线电机123的型号相同。直线电机的励磁参数也是影响重心偏移的重要指标之一，所以将两个直线电机的型号设置相同，保证两个直线电机在同步工作的过程中产生的励磁电流大小相同，励磁方向相同，作用力相同，减小振动和偏移量。而两个电机的励磁电路输出引线相互并联，共用控制端，就可以使得两个电机接收到的信号完全相同，输出电流和频率保证一致，使得第一压缩活塞122和第二压缩活塞122的工作频率始终保持一致。第一压缩活塞122和第二压缩活塞122的重量相同，控制重心偏移量。
还包括散热流道，散热流道盘绕在第一机身120和第二机身220上，且散热流道上设置有水泵500，用于带动散热流道内部的液体流动。参照图4所示，第一换热头110的内部形成第一散热腔101，第一散热腔101的包覆第一换热头110的热端设置，且第一散热腔101上设置有第一过孔102，散热流道通过第一过孔102连通第一散热腔101。第二换热头210的内部形成第二散热腔201，第二散热腔201的包覆第二换热头210的热端设置，且第二散热腔201上设置有第二过孔202，散热流道通过第二过孔202连通第二散热腔201。散热流道包括第一进水管段301、第二进水管段302、第三进水管段303和出水管段304，第一进水管段301连接于水源且第一进水管段301通过第一过孔102经过第一散热腔101连接第二进水管段302，第二进水管段302盘绕于第一机身120并连接至第三进水管段303，第三进水管段303盘绕于第二机身220并通过第二过孔202经过第二散热腔201连接至出水管段304，出水管段304上设置水泵500。这样一来，首先可以利用流道对第一热端112进行散热，增加其散热的效率，通过水泵500进行带动水源循环，进行散热，这样就可以提高斯特林电机的工作效率，而第一换热头110的热端引出的水进入第二进水管段302，对第一机身120进行散热，再通过第三进水管段303对第二机身220进行散热，再通过第二散热腔201对第二换热头210的第二热端212进行散热，实现散热效果，通过两个斯特林电机的结构背向设置，控制两个压缩活塞的位置都根据对称平面(图中虚线所在平面)对称，这样产生的重心偏移就可以相互抵消，而这种设计与原有的斯特林电机结构几乎完全相同，将两个斯特林电机背向对称固定，制冷量为原有的两倍，斯特林电机是横置的，无需设置减震结构，减小了设置减震结构导致斯特林电机整体重量增加，所以本设计的技术要点在于，第一斯特林电机和第二斯特林电机的内部元件的要素都要对应且对称设置，所以就提供了散热流道的设计空间，实现对机身的散热。
实施例2相比于实施例1的区别在于，参照图2所示，散热流道包括进水主管段310、第一进水支段321、第一出水支段322、第二进水支段331、第二出水支段332和出水主管段340；进水主管段310连接水源且进水主管段310分别连接第一进水支段321和第二进水支段331，第一进水支段321段通过第一过孔102经过第一散热腔101并连接至第一出水支段322，第二进水支段331通过第二过孔202经过第二散热腔201并连接至第二出水支段332，第一出水支段322和第二出水支段332分别盘绕于第一机身120和第二机身220且均连接于出水主管段340，出水主管段340设置有水泵500。由于如果散热效率不同，会影响减震的效果，所以为了保证散热效率相同，通过三通对进水主管段310进行分流，分别通过第一进水支段321和第二进水支段331流入第一斯特林电机的热端和第二斯特林电机的热端，实现对热端的散热，使得两个斯特林电机的工作效率和换热效率相近，保证热能的收集，使得散热效率相同，而第一散热腔101和第二散热腔201流出的温水再对第一机身120和第二机身220进行散热，起到进一步降温，保证机身温度的效果。出水主管段340连接于一蓄能水腔400，蓄能水腔400用于提供热能，例如直接提供生活热水或用于发电等热能应用。
实施例3和实施例2的区别在于，参照图3所示，散热流道包括进水主管段310、第一进水支段321、第一出水支段322、第二进水支段331、第二出水支段332和出水主管段340；进水主管段310连接水源且进水主管段310分别连接第一进水支段321和第二进水支段331，第一进水支段321和第二进水支段331分别盘绕于第一机身120和第二机身220，第一进水支段321段通过第一过孔102经过第一散热腔101并连接至第一出水支段322，第二进水支段331通过第二过孔202经过第二散热腔201并连接至第二出水支段332，第一出水支段322和第二出水支段332连接于出水主管段340，出水主管段340设置有水泵500。由于热端的温度相比于机身较高，所以可以采取先对机身进行散热，再对热端进行散热的方式提高散热效果。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，包括第一斯特林电机和第二斯特林电机，所述第一斯特林电机包括第一换热头和第一机身，所述第二斯特林电机包括第二换热头和第二机身，所述第一机身和第二机身固定连接以使所述第一换热头和第二换热头相背设置，且沿一对称平面对称，所述第一斯特林电机还包括第一压缩活塞，所述第二斯特林电机还包括第二压缩活塞，所述第一压缩活塞和第二压缩活塞的运动轨迹位于同一直线上，且任意时刻所述第一压缩活塞和所述第二压缩活塞的位置沿所述对称平面的位置相同；
还包括散热流道，所述散热流道盘绕在所述第一机身和所述第二机身上，且所述散热流道上设置有水泵，用于带动所述散热流道内部的液体流动；
所述第一换热头的内部形成第一散热腔，所述第一散热腔的包覆所述第一换热头的热端设置，且所述第一散热腔上设置有第一过孔，所述散热流道通过第一过孔连通所述第一散热腔。
2.根据权利要求1所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述第二换热头的内部形成第二散热腔，所述第二散热腔的包覆所述第二换热头的热端设置，且所述第二散热腔上设置有第二过孔，所述散热流道通过第二过孔连通所述第二散热腔。
3.根据权利要求2所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述散热流道包括第一进水管段、第二进水管段、第三进水管段和出水管段，所述第一进水管段连接于水源且所述第一进水管段通过第一过孔经过第一散热腔连接第二进水管段，所述第二进水管段盘绕于所述第一机身并连接至所述第三进水管段，所述第三进水管段盘绕于所述第二机身并通过所述第二过孔经过所述第二散热腔连接至所述出水管段，所述出水管段上设置所述水泵。
4.根据权利要求2所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述散热流道包括进水主管段、第一进水支段、第一出水支段、第二进水支段、第二出水支段和出水主管段；所述进水主管段连接水源且所述进水主管段分别连接所述第一进水支段和所述第二进水支段，所述第一进水支段通过所述第一过孔经过所述第一散热腔并连接至所述第一出水支段，所述第二进水支段通过所述第二过孔经过所述第二散热腔并连接至所述第二出水支段，所述第一出水支段和所述第二出水支段分别盘绕于所述第一机身和所述第二机身且均连接于所述出水主管段，所述出水主管段设置有水泵。
5.根据权利要求2所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述散热流道包括进水主管段、第一进水支段、第一出水支段、第二进水支段、第二出水支段和出水主管段；所述进水主管段连接水源且所述进水主管段分别连接所述第一进水支段和所述第二进水支段，所述第一进水支段和所述第二进水支段分别盘绕于所述第一机身和所述第二机身，所述第一进水支段通过所述第一过孔经过所述第一散热腔并连接至所述第一出水支段，所述第二进水支段通过所述第二过孔经过所述第二散热腔并连接至所述第二出水支段，所述第一出水支段和所述第二出水支段连接于所述出水主管段，所述出水主管段设置有水泵。
6.根据权利要求4或5所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述出水主管段连接于一蓄能水腔，所述蓄能水腔用于提供热能。
7.根据权利要求1所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述第一机身和所述第二机身一体设置。
8.根据权利要求7所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述第一机身的尾端形成有第一背压腔，所述第二机身的尾端设置有第二背压腔，所述第一背压腔和所述第二背压腔连通设置。
9.根据权利要求1所述的一种带散热流道的双头斯特林电机设备，其特征在于，所述第一机身内部设置有第一压缩弹簧，所述第二机身的内部设置有第二压缩弹簧，所述第一压缩弹簧结构和刚度与所述第二压缩弹簧的结构和刚度相同。
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