CN106930860B - 活塞固定式发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活塞固定式发动机，包括底座、活塞、缸套及加热装置，所述活塞固定安装于所述底座，所述活塞包括活塞头，所述缸套活动安装于所述活塞头，并且所述活塞头与所述缸套之间形成热缸，所述加热装置收容于所述活塞，所述活塞固定式发动机还包括固定安装于所述活塞头的导热件，所述加热装置发热并通过所述导热件将热量传递至所述热缸使所述热缸内的工质升温以推动所述缸套移动。活塞固定安装于底座，并且活塞头与缸套之间形成热缸，加热装置收容于活塞并通过导热件将热量传递至热缸使热缸内的工质升温以推动缸套移动，大幅增加加热装置与工质的受热面积，提高受热速度，提高缸内工质的加热温度，从而提高发动机的效率。

Description

活塞固定式发动机
技术领域
本发明涉及发动机，尤其是涉及一种活塞固定式发动机。
背景技术
随着人们对能源的强烈需求，环保意识的加强，人们对斯特林发动机越来越重视，斯特林发动机属于外燃式发动机，根据发动机内部工质的受热膨胀、遇冷收缩原理将热能转化为机械能。然而，在此过程中，给工质加热并达到一定的温度是发动机的动力来源。普通的斯特林发动机的结构主要包括加热源、热缸套、活塞、冷缸套、配气活塞和活塞连杆、曲柄、飞轮、机架等原件；加热源直接给缸体加热，外缸体受热后热量传给热缸套内部工质，使其膨胀促进缸内的活塞运动，带动曲柄运动。这种直接加热方式虽不影响发动机的正常运行，但经过实践证明有以下不足：
1.现有加热方式大多采用气缸外部加热，由于缸体材质为金属，导热系数高，对缸体直接加热，传热、消热的速度也快，热量会有很大一部分散发到周围空气中；缸套吸收的热量少，发动机的启动准备时间长、能量转换效率低；
2.现有加热源均为静态加热，由于热缸表面的结构复杂多变，导致热缸各部分受热不均，存在缸体变形的隐患，使得整个发动机的可靠性降低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种活塞固定式发动机。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种活塞固定式发动机，包括底座、活塞、缸套及加热装置，所述活塞固定安装于所述底座，所述活塞包括活塞头，所述缸套活动安装于所述活塞头，并且所述活塞头与所述缸套之间形成热缸，所述加热装置收容于所述活塞，所述活塞固定式发动机还包括固定安装于所述活塞头的导热件，所述加热装置发热并通过所述导热件将热量传递至所述热缸使所述热缸内的工质升温以推动所述缸套移动。
优选的，所述导热件包括若干外部导热件及若干内部导热件，每一所述外部导热件固定安装于所述活塞头并位于所述活塞头外部，每一所述内部导热件固定安装于所述活塞头并位于所述活塞内部。
优选的，所述活塞头呈凹字形。
优选的，所述活塞还设有引风槽并包括引风机，所述引风机位于所述引风槽内，所述引风槽与所述活塞头内部连通使所述活塞均匀受热。
优选的，所述活塞固定式发动机还包括连杆、曲轴及飞轮，所述缸套通过所述连杆与所述曲轴连接，所述飞轮安装于所述曲轴。
优选的，所述活塞固定式发动机还包括做功活塞及做功缸，所述做功活塞与所述曲轴连接并安装于所述做功缸中，所述曲轴带动所述做功活塞在所述做功缸内移动。
优选的，所述活塞固定式发动机还包括高压连接管、高压集气腔及冷却通道，所述高压连接管两端分别与所述做功缸及所述高压集气腔连通，所述高压集气腔两端分别与所述高压连接管及所述冷却通道连通。
优选的，所述活塞固定式发动机还设有回热器，所述回热器与所述冷却通道连通并环绕所述热缸以便于使所述热缸内的工质降温。
优选的，所述活塞固定式发动机还包括密封圈，所述密封圈位于所述缸套与所述活塞头之间以确保所述热缸密封。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)活塞固定安装于底座，缸套活动安装于活塞头，并且活塞头与缸套之间形成热缸，加热装置收容于活塞，加热装置发热并通过导热件将热量传递至热缸使热缸内的工质升温以推动缸套移动，大幅增加加热装置与工质的受热面积，提高受热速度，提高缸内工质的加热温度，从而提高发动机的效率。
(2)加热装置收容于活塞内部，加热后大幅减少散发到周围空气中的热量，同样提高热缸内工质的受热速度，提高发动机的效率。
附图说明
图1为本发明活塞固定式发动机的一第一实施例的一结构示意图；
图2为本发明活塞固定式发动机的一第二实施例的一立体图；
图3为图2的活塞固定式发动机的第二实施例的一内部结构图；
图4为图2的活塞固定式发动机的第二实施例的另一内部结构图；
图5为图2的活塞固定式发动机的第二实施例的一内部结构剖视图。
图中：100、活塞固定式发动机；10、加热装置；20、活塞；21、活塞头；22、引风槽；23、引风机；30、导热件；32、外部导热件；34、内部导热件；40、缸套；50、高压连接管；60、做功活塞；62、做功缸；63、高压集气腔；64、回热器；65、密封圈；70、连杆；80、曲轴；90、飞轮；92、底座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图5，一种活塞固定式发动机100包括一加热装置10、一活塞20、一导热件30、一缸套40、一高压连接管50、一做功活塞60、一做功缸62、一高压集气腔63、一回热器64、一密封圈65、一连杆70、一曲轴80、一飞轮90及一底座92。
加热装置10能够采用核热、红外辐射、可燃气加氧、化学热等热源。
活塞20包括一活塞头21、一引风槽22及一引风机23。引风槽22与活塞头21内部连通，引风机23位于引风槽22内部。在一实施例中，活塞头21呈凹字形。
导热件30包括若干外部导热件32及若干内部导热件34。每一外部导热件32及每一内部导热件34均为一翅片。缸套40由耐高温、耐磨材料制成。
组装活塞固定式发动机100时，活塞20固定安装于底座92。加热装置10位于活塞20内部，若干内部导热件34均匀固定安装于活塞头21内部，若干外部导热件32均匀固定安装于活塞头21外部。在一第一实施例中，缸套40套设于活塞头21使活塞头21及外部导热件32收容于缸套40。在一第二实施例中，缸套40收容于活塞头21内部。缸套40与活塞头21之间形成一热缸。密封圈65位于缸套40与所述活塞头21之间以确保热缸密封。连杆70一端与缸套40连接，另一端与曲轴80连接。飞轮90安装于曲轴80。做功活塞60一端与曲轴80连接，另一端收容于做功缸62。高压连接管50一端与做功缸62连通，另一端与高压集气腔63连通。高压集气腔63通过一冷却通道与回热器64连通。回热器64为多孔环状腔室。此时缸套40与高压集气腔63之间形成一冷缸。
使用活塞固定式发动机100时，加热装置10发热，此时引风槽22内的引风机23工作使活塞20均匀受热。在所述第一实施例中，内部导热件34将热量传递至外部导热件32，通过外部导热件32使热缸内的工质受热推动缸套40移动。在所述第二实施例中，外部导热部件32传递到内部导热部件34，通过内部导热部件34使热缸内的工质受热推动缸套40移动。缸套40带动连杆70推动曲轴80运动。曲轴80带动飞轮90转动对外做功。飞轮90转动至一特定角度时，推动做功缸62内的做功活塞60运动，将做功缸62内的气体通过高压连接管50推动到高压集气腔63，通过冷却通道冷却后进入冷缸，推动缸套40往复运动，同时回热器64对热缸内的工质进行冷却。
相比现有技术，本发明的活塞20固定安装于底座92，缸套40活动安装于活塞头20，并且活塞头21与缸套40之间形成热缸，加热装置10收容于活塞20，加热后大幅减少散发到周围空气中的热量，加热装置10发热并通过导热件30将热量传递至热缸使热缸内的工质升温以推动缸套40移动，大幅增加加热装置10与工质的受热面积，提高受热速度，提高缸内工质的加热温度，从而提高发动机的效率；并且活塞20成凹字形固定，加热装置10放置于活塞20凹字形结构内部，热量最大限度的传递到活塞20与缸套40之间的工质，减少热量损失，提高发动机效率。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种活塞固定式发动机，包括底座、活塞、缸套及加热装置，其特征在于：所述活塞固定安装于所述底座，所述活塞包括活塞头，所述缸套活动安装于所述活塞头，并且所述活塞头与所述缸套之间形成热缸，所述加热装置收容于所述活塞，所述活塞固定式发动机还包括固定安装于所述活塞头的导热件，所述加热装置发热并通过所述导热件将热量传递至所述热缸使所述热缸内的工质升温以推动所述缸套移动。
2.根据权利要求1所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述导热件包括若干外部导热件及若干内部导热件，每一所述外部导热件固定安装于所述活塞头并位于所述活塞头外部，每一所述内部导热件固定安装于所述活塞头并位于所述活塞内部。
3.根据权利要求1所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述活塞头呈凹字形。
4.根据权利要求1所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述活塞还设有引风槽并包括引风机，所述引风机位于所述引风槽内，所述引风槽与所述活塞头内部连通使所述活塞均匀受热。
5.根据权利要求1所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述活塞固定式发动机还包括连杆、曲轴及飞轮，所述缸套通过所述连杆与所述曲轴连接，所述飞轮安装于所述曲轴。
6.根据权利要求5所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述活塞固定式发动机还包括做功活塞及做功缸，所述做功活塞与所述曲轴连接并安装于所述做功缸中，所述曲轴带动所述做功活塞在所述做功缸内移动。
7.根据权利要求6所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述活塞固定式发动机还包括高压连接管、高压集气腔及冷却通道，所述高压连接管两端分别与所述做功缸及所述高压集气腔连通，所述高压集气腔两端分别与所述高压连接管及所述冷却通道连通。
8.根据权利要求7所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述活塞固定式发动机还设有回热器，所述回热器与所述冷却通道连通并环绕所述热缸以便于使所述热缸内的工质降温。
9.根据权利要求1所述的活塞固定式发动机，其特征在于：所述活塞固定式发动机还包括密封圈，所述密封圈位于所述缸套与所述活塞头之间以确保所述热缸密封。
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