CN112145312A - 一种转子式斯特林发动机装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种转子式斯特林发动机装置及工作方法，装置包括对称设置的冷热端气缸及联通管路，冷热端气缸分别包括冷热端气缸壳体、冷热端气缸转子，对称设置的冷热端气缸内对应设有冷热端气缸转子，气缸上端盖和气缸下端盖的中部分别开有气缸上下端盖转子的上下侧凸起滑动槽，上下端盖上的上下侧凸起滑动槽成直角分布，冷热端气缸转子的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起和冷热端转子下侧凸起，冷热端气缸转子的内摆线运动通过冷热端气缸转子上下两端面上的圆柱形凸起各自对应的上下侧凸起滑动槽来实现。通过转子的摆线运动，有效减小了振动，运转更加平稳，且布置灵活、结构简单、构造成本低、紧凑、可靠性高、气阻小、死容积小，有着巨大的先进性。

Description

一种转子式斯特林发动机装置及工作方法
技术领域
本发明涉及一种斯特林发动机装置及工作方法，尤其是一种转子式斯特林发动机装置及工作方法。
背景技术
斯特林发动机是一种由外部供热使气体在不同温度下作周期性压缩和膨胀的闭式循环往复式活塞发动机。相对于内燃机燃料在气缸内燃烧的特点，斯特林发动机属于外燃机，且常使用氢气或氦气作为工质，在两个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功，循环往复，通过连杆机构向外输出动力。当前由于外燃机对于燃料的适应性比传统内燃机更加广泛，加上外燃机的结构简单零部件少等特点，使得外燃机在热电联产、余热回收利用以及特定应用环境方面有着广泛的用途。
但是现有的斯特林发动机大都采用往复结构，以传统活塞汽缸为主要部件，其余隙容积大，且气缸内的动态密封零件滑动的密封面积大，气缸与各密封零件承受高温高压，所以，气缸与各密封零件之间的润滑时常出现问题以及摩擦磨损问题也比较突出，导致发动机的稳定性及可靠性下降、维修频繁。此外，往复机的活塞做往复运动时会产生振动噪音，还需要机械连杆等将活塞的直线运动转化为圆周运动，使得系统体积大、质量重，影响了外燃机的市场化应用和推广。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、成本低、、可靠性高、振动小、气阻小、使用效果好的转子式斯特林发动机。
技术方案：本发明的一种转子式斯特林发动机，包括对称设置的冷热端气缸、上下冷热气缸联通管路，所述冷热端气缸分别包括冷热端气缸壳体、冷热端气缸转子、气缸上端盖和气缸下端盖，所述对称设置的冷热端气缸内对应设有冷热端气缸转子，所述的气缸上端盖和气缸下端盖的中部分别开有气缸上下端盖转子的上下侧凸起滑动槽，上下端盖上的上下侧凸起滑动槽成直角分布，中点在同一轴线上，所述的冷热端气缸转子的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起和冷热端转子下侧凸起，冷热端转子上侧凸起分别位于气缸上端盖的上侧凸起滑动槽内，冷热端转子下侧凸起分别位于气缸下端盖的下侧凸起滑动槽内；冷热端气缸转子的内摆线运动通过冷热端气缸转子上下两端面上的圆柱形凸起各自对应的上下侧凸起滑动槽来实现。
所述的冷热端气缸转子的外轮廓线基于外摆线，外摆线的定圆内切于动圆，定圆与动圆的半径比为1：2，定圆与动圆起始相切处的外法线方向上有一个点，为外摆线定点，该定点的轨迹即为冷热端气缸转子的外轮廓线。
所述对称设置的冷热端气缸的冷热端气缸壳体的内轮廓线基于内摆线，内摆线的动圆为外摆线的定圆，内摆线的定圆外摆线的动圆，内摆线的定点为外摆线定点扫出的外轮廓线，该外轮廓线的轨迹的外包络线即为冷热端气缸壳体的内轮廓线。
所述的冷热端气缸转子的冷热端转子上侧凸起中心位于定圆与动圆起始相切处，冷热端转子下侧凸起位于定圆圆心；上下侧凸起在内摆线运动时，各自的运动轨迹为相互垂直的往复直线运动；对应的冷热端转子上侧凸起和冷热端转子下侧凸起各自的运动轨迹。
所述的冷热气缸转子上侧凸起上各自加装有一根连杆，两根连杆分别连接在位于冷热端气缸上部中央的同一飞轮上。
所述的上下冷热气缸联通管路上各设有一个充入气体工质的充气孔。
一种使用上述转子式斯特林发动机装置的使用方法，包括如下步骤：
a.根据设在冷热端气缸壳体内的冷热端气缸转子，冷热端气缸转子基于上述内摆线式运动将气缸分成互不连通的第一冷热端气缸冷热腔、第二冷热端气缸冷热腔；第一冷端气缸冷热腔、第一热端气缸热腔、第二冷端气缸冷热腔和第二热端气缸冷热腔的容积随冷热端气缸转子运动呈周期性变化；由第一冷端气缸冷热腔、第一热端气缸热腔构成的第一冷热端气缸冷热腔的总容积和由第二冷端气缸冷热腔、第二热端气缸冷热腔构成的第二冷热端气缸冷热腔的总容积也随冷热端气缸转子运动呈周期性变化；
b.将第一第二两个热端气缸热腔分别通过上下冷热气缸联通管路与第一第二两个冷端气缸冷腔联通；上下冷热气缸联通管路上的充气孔与气源相连；
c.设置冷热端气缸转子在冷热端气缸内的初始位置有90°的相位差，热端气缸内的热端气缸转子将热端气缸平分为容积相等的第一第二两个热端气缸热腔，冷端气缸内的冷端气缸转子将冷端气缸分成容积最小和容积最大的第一第二两个冷端气缸冷腔；
d.在冷热气缸转子上侧凸起各自加装一根连杆，并连接至同一飞轮上，相互联通的第一冷热端气缸冷热腔和第二冷热端气缸冷热腔的容积随时间周期性发生变化；
e.从两个充气孔分别向相互联通的第一冷热端气缸冷热腔和第二冷热端气缸冷热腔充入氢气、氦气、氮气或空气气体工质，气体工质在冷热端气缸转子中运动呈周期性流经冷热端气缸中相互联通的第一冷热端气缸冷热腔和第二冷热端气缸冷热腔，气体工质膨胀收缩产生的功通过冷热端转子上侧凸起向外输出动能
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明的滑动槽型转子式斯特林发动机具有灵活、结构简单、构造成本低、紧凑、可靠性高、振动小、气阻小、死容积小的优点。与现有技术相比，具有如下优势：
1)两侧对称布置的气缸和转子，使其都可以作为冷腔或者热腔，使得系统的切换更加灵活。
2)气缸的布置方式非常灵活，能根据工程实际自主选择冷热端气缸布置位置，并不拘泥于如图平行布置。
3)由于滑动槽内转子凸起直线往复，该结构较为简单，实现多缸联动也较为简单。
4)装置结构的简单，其主要部件只有转子和壳体，在冷热端相近时甚至可以通过在壳体开设联通孔代替联通管道，因此，构造成本低，结构紧凑，可靠性也较高。
5)与往复式斯特林发动机相比，本发明的转子做的是内摆线运动，有效减小了振动，运转更加平稳。
6)采用管道实现两气缸之间的冷、热通道工质交换，可不加装回热器，具有气阻小的特点。
7)由于转子和壳体的特殊结构，能够将冷腔的容积近乎减至0，因此死容积小。
附图说明
图1是本发明的横截面结构示意图。
图2(a)为图1中冷热端气缸的上端盖结构图；
图2(b)为图1中冷热端气缸的下端盖结构图。
图3(a)为图1中转子立体结构示意图；
图3(b)为图1中转子俯视图；
图3(c)为图1中转子侧视图；
图3(d)为图1中转子正视图。
图4(a)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动0°横截面结构示意图。
图4(b)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动30°横截面结构示意图。
图4(c)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动60°横截面结构示意图。
图4(d)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动90°横截面结构示意图。
图4(e)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动120°横截面结构示意图。
图4(f)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动150°横截面结构示意图。
图4(g)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动180°横截面结构示意图。
图4(h)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动210°横截面结构示意图。
图4(i)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动240°横截面结构示意图。
图4(j)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动270°横截面结构示意图。
图4(k)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动300°横截面结构示意图。
图4(l)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动330°横截面结构示意图。
图4(m)为本发明的转子基于图1的初始位置逆时针转动360°横截面结构示意图。
图5为基于图4(a)至图4(m)气缸各个腔内的容积随时间变化曲线图。
图6为本发明的装置结构拆分实体图。
图7为本发明的装置的装配实体图。
图8为本发明的装置的装配透视图。
图9为本发明加装配件的横截面示结构示意图。
图中：1-热端气缸；2-第一热端气缸热腔；3-热端气缸转子；4-热端转子上侧凸起；5- 热端转子下侧凸起；6-第二热端气缸热腔；7-热端气缸壳体；8-上冷热气缸联通管路；9-下冷热气缸联通管路；10-冷端气缸；11-冷端气缸转子；12-第一冷端气缸冷腔；13-冷端转子下侧凸起；14-冷端气缸上侧凸起；15-第二冷端气缸冷腔；16-冷端气缸壳体；17-气缸开孔；18-气缸上端盖，19-气缸下端盖；20-上端盖转子上侧凸起滑动槽；21-下端盖转子下侧凸起滑动槽；22-飞轮；23-连杆；24-回热器；25-加热器；26-冷却器；27-滑片；28-充气孔。
具体实施方式
本发明的一种转子式斯特林发动机，包括对称设置的冷热端气缸(10，1)、上下冷热气缸联通管路(8，9)，所述冷热端气缸(10，1)分别包括冷热端气缸壳体(16，7)、冷热端气缸转子(11，3)、气缸上端盖(18)和气缸下端盖(19)，所述对称设置的冷热端气缸(10，1)内对应设有冷热端气缸转子(11，3)，所述的气缸上端盖(18)和气缸下端盖(19)的中部分别开有气缸上下端盖转子的上下侧凸起滑动槽(20，21)，上下端盖上的上下侧凸起滑动槽(20，21)成直角分布，中点在同一轴线上，所述的冷热端气缸转子(11，3)的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起(14，4)和冷热端转子下侧凸起(13，5)，冷热气缸转子上侧凸起(14，4)上各自加装有一根连杆(23)，两根连杆分别连接在位于冷热端气缸上部中央的同一飞轮(22)上，冷热端转子上侧凸起(14， 4)分别位于气缸上端盖(18)的上侧凸起滑动槽(20)内，冷热端转子下侧凸起(13，5) 分别位于气缸下端盖(19)的下侧凸起滑动槽(21)内；冷热端气缸转子(11，3)的内摆线运动通过冷热端气缸转子(11，3)上下两端面上的圆柱形凸起各自对应的上下侧凸起滑动槽(20，21)来实现；所述的上下冷热气缸联通管路(8，9)上各设有一个充入气体工质的充气孔(28)。
所述的冷热端气缸转子(11，3)的外轮廓线基于外摆线，外摆线的定圆内切于动圆，定圆与动圆的半径比为1：2，定圆与动圆起始相切处的外法线方向上有一个点，为外摆线定点，该定点的轨迹即为冷热端气缸转子(11，3)的外轮廓线。
所述对称设置的冷热端气缸(10，1)的冷热端气缸壳体(16，7)的内轮廓线基于内摆线，内摆线的动圆为外摆线的定圆，内摆线的定圆外摆线的动圆，内摆线的定点为外摆线定点扫出的外轮廓线，该外轮廓线的轨迹的外包络线即为冷热端气缸壳体(7，16)的内轮廓线。
所述的冷热端气缸转子(11，3)的冷热端转子上侧凸起(14，4)中心位于定圆与动圆起始相切处，冷热端转子下侧凸起(13，5)位于定圆圆心；四个凸起在内摆线运动时，各自的运动轨迹为相互垂直的往复直线运动；对应的冷热端转子上侧凸起(14，4)和冷热端转子下侧凸起(13，5)各自的运动轨迹。
本发明的一种转子式斯特林发动机装置的使用方法，具体步骤如下：
a.根据设在冷热端气缸壳体(16，7)内的冷热端气缸转子(11，3)，冷热端气缸转子(11，3)基于上述内摆线式运动将气缸分成互不连通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)、第二冷热端气缸冷热腔(15，6)；第一冷端气缸冷热腔(12)、第一热端气缸热腔(2)，第二冷端气缸冷热腔(15)，第二热端气缸冷热腔(6)的容积随冷热端气缸转子(11，3) 运动呈周期性变化；由第一冷端气缸冷热腔(12)、第一热端气缸热腔(2)构成的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)的总容积和由第二冷端气缸冷热腔(15)、第二热端气缸冷热腔(6)构成的第二冷热端气缸冷热腔(15，6)的总容积也随冷热端气缸转子(11，3) 运动呈周期性变化；
b.将第一第二两个热端气缸热腔(2，6)分别通过上下冷热气缸联通管路(8，9)与第一第二两个冷端气缸冷腔(12，15)联通；上下冷热气缸联通管路(8，9)上的充气孔 (28)与气源相连；
c.设置冷热端气缸转子(11，3)在冷热端气缸(10，1)内的初始位置有90°的相位差，热端气缸(1)内的热端气缸转子(3)将热端气缸(1)平分为容积相等的第一第二两个热端气缸热腔(2，6)，冷端气缸(10)内的冷端气缸转子(11)将冷端气缸(10) 分成容积最小和容积最大的第一第二两个冷端气缸冷腔(12，15)；
d.在冷热气缸转子上侧凸起(14，4)各自加装一根连杆(23)，并连接至同一飞轮(22) 上，相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)的容积随时间周期性发生变化；
e.从两个充气孔(28)分别向相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)充入氢气、氦气、氮气或空气气体工质，气体工质在冷热端气缸转子(11，3)中运动呈周期性流经冷热端气缸(10，1)中相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)，气体工质膨胀收缩产生的功通过冷热端转子上侧凸起(14，4)向外输出动能。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
如图1所示，发动机共有两个气缸，分别为冷端气缸(10)和热端气缸(1)，每个气缸内各有一转子，分为冷端气缸转子(3)和热端气缸转子(11)，内部充入氢气、氦气、氮气或空气作为工质，冷热端气缸转子(11，3)上下边缘及上下端盖转子下侧凸起滑动槽(20，21)处皆有密封。
冷热端气缸转子(11，3)形状特殊，其外轮廓线基于外摆线，其定圆内切于动圆，定圆与动圆的半径比为1：2，半径分别为10cm和20cm，定圆与动圆起始相切处的外法线方向25cm距离处有一点，为外摆线定点，当动圆沿定圆外侧滚动时，该定点的轨迹即为冷热端气缸转子(11，3)外轮廓线，如图3(b)所示。
冷热端气缸(10，1)的冷热端气缸壳体(16，7)形状特殊，其内轮廓线基于内摆线，其动圆为上述转子外摆线的定圆，其定圆为上述转子外摆线的动圆，内摆线定点为上述转子外摆线定点扫出的所有点，当动圆沿定圆内侧滚动时，这些定点的轨迹的外包络线即为气缸内轮廓线。气缸外轮廓线为矩形，长宽分别为152cm和112cm，如图4(a)至图4(m)。对于冷热端气缸(10，1)的冷却加热，可冷热端气缸壳体(16，7)上进行，但是，若受壳体厚度和导热性能等限制，亦可在第一第二两个热端气缸热腔(2，6)分别通过上下冷热气缸联通管路(8，9)上加装加热器(25)和冷却器(26)，如图9所示。
冷热端气缸转子(11，3)两侧有圆柱形凸起，包括热端转子上侧凸起(4)，热端转子下侧凸起(5)，冷端转子下侧凸起(13)，冷端气缸上侧凸起(14)，且所有凸起的半径为3cm。冷热端转子上侧凸起(14，4)中心位于定圆与动圆起始相切处，冷热端转子下侧凸起(13，5)位于动圆圆心。这四个凸起在进行上述内摆线运动时，其各自的运动轨迹为相互垂直的往复直线运动。对应两侧凸起(4，5，13，14)各自的运动轨迹，在上下气缸端盖(18，19)上对应位置开出滑动槽(20，21)。上下端盖上的上下侧凸起滑动槽(20，21)成直角分布，中点在同一轴线上，冷热端气缸转子(11，3)的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起(14，4)和冷热端转子下侧凸起(13，5)，冷热端转子上侧凸起(14，4)分别位于气缸上端盖(18)的上侧凸起滑动槽(20)内，冷热端转子下侧凸起(13，5)分别位于气缸下端盖(19)的下侧凸起滑动槽(21)内，如图2所示。
冷热端气缸转子(11，3)的内摆线运动通过冷热端转子上下凸起(14，4，13，5) 和两侧凸起各自对应的上下侧凸起滑动槽(20，21)来实现，如图4(a)至图4(m)所示。
根据冷热端气缸壳体(16，7)和冷热端气缸转子(11，3)形状，冷热端气缸转子(11，3)可基于上述内摆线式运动，无论何时都有两切线与冷热端气缸壳体(16，7)的气缸壁内壁同时相切，将热端气缸(1)分成互不连通的两腔，第一热端气缸热腔(2)和第二热端气缸热腔(6)；将冷端气缸(10)分成互不连通的两腔，第一冷端气缸冷腔(12)和第二冷端气缸冷腔(15)；各腔容积随冷热端气缸转子(11，3)运动呈周期性变化，但虽然冷热端气缸转子(11，3)可将气缸分为两腔，但长时间运行后，受材料限制，亦可能有磨损而使两腔联通，因此，可在冷热端气缸壳体(16，7)内侧突起处加装滑片(27)，以进一步控制密封性，如图9所示。
第一第二两个热端气缸热腔(2，6)分别通过上下冷热气缸联通管路(8，9)与第一第二两个冷端气缸冷腔(12，15)联通；上下冷热气缸联通管路(8，9)上各设有一个充气孔(28)；充气孔(28)用于向本发明的腔内加装工质。此外，为使得本发明的热效率进一步加大，可在上下冷热气缸联通管路(8，9)上加装回热器(24)，如图9所示。
冷热端气缸转子(11，3)在冷热端气缸(10，1)内的初始位置有90°的相位差，热端气缸(1)内的热端气缸转子(3)将热端气缸(1)平分为容积相等的第一第二两个热端气缸热腔(2，6)，冷端气缸(10)内的冷端气缸转子(11)将冷端气缸(10)分成容积最小和容积最大的第一第二两个冷端气缸冷腔(12，15)，如图1所示。
为使得冷热端气缸转子(11，3)维持该相位差，并按照预期的方式运动，在冷热端气缸转子上侧凸起(14，4)各自加装一根连杆(23)，并连接至同一飞轮(22)，实现相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)的容积随时间周期性变化，如图9所示。此外亦有多种方式实现冷热端气缸转子(11，3)维持住该相位差，如预期运动，也可根据冷热端气缸(10，1)不同的位置布置选择不同的维持相位差装置。此外，该用于维持相位差的飞轮(22)和连杆(23)还可以给冷热端气缸转子(11，3)提供惯性力，来度过冷热端气缸转子(11，3)的运动死点。
从两个充气孔(28)充入相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)的气体工质周期性的流经冷热端气缸中相互联通的腔，气体膨胀收缩产生的功，通过冷热端转子上侧凸起(14，4)向外输出。
工作过程：
如图4(a)至图4(d)所示，假设冷热端气缸(10，1)按照图4(a)至图4(m)，逆时针运动，热端气缸(1)被加热，或冷端气缸(10)被冷却至设定温度差时，首先，给予冷端转子上侧凸起(14)或热端转子上侧凸起(4)一个初始的力，使其转动。此时，第一第二热端气缸热腔(2，6)内气体工质受热膨胀，第一第二冷端气缸冷腔(12，15) 内气体工质冷却收缩。但由于初始力的作用，第一热端气缸热腔(2)内的气体被热端气缸转子(3)压缩送入第一冷端气缸冷腔(12)进一步冷却收缩，而第二冷端气缸冷腔(15) 内的气体被冷端气缸转子(11)压缩送入第二热端气缸热腔(6)进一步膨胀，由此冷热端气缸转子(11，3)两侧便产生了压力差，且相互连通的冷热腔内也存在压力差，进一步驱动冷热端气缸转子(11，3)运动；如此循环往复，从而实现以该斯特林发动机向外输出动力的功能。
用斯特林循环来解释图4(a)至图4(m)。
对于联通的第一热端气缸热腔(2)和第一冷端气缸冷腔冷腔(12)来说，图4(i) 至图4(m)，以及图4(a)至图4(b)，为等温压缩过程，热量气体工质传入外部低温热源；图4(b)至图4(c)，为近似等容加热过程，热量近似在等容条件下从上下冷热气缸联通管路管道(8，9)或回热器传给气体工质；图4(c)至图4(h)，为等温膨胀过程，热量从外部高温热源传入气体工质；图4(h)至图4(i)，近似为等容冷却过程，热量近似在等容条件下从气体工质传给上下冷热气缸联通管路管道(8，9)或回热器。
对于联通的第二热端气缸热腔(6)和第二冷端气缸冷腔(15)来说，图4(c)至图4(h)，为等温压缩过程，热量从气体工质传入外部低温热源；图4(h)至图4(i)，近似为等容加热过程，热量近似在等容条件下从上下冷热气缸联通管路管道(8，9)或回热器传给气体工质；图4(i)至图4(m)，以及图4(a)(图4(m)与图4(a)相同) 至图4(b)，为等温膨胀过程，热量从外部高温热源传入气体工质；图4(b)至图4(c)，近似为等容冷却过程，热量近似在等容条件下从气体工质传给上下冷热气缸联通管路管道 (8，9)或回热器。

Claims (7)

1.一种转子式斯特林发动机装置，包括对称设置的冷热端气缸(10，1)、上下冷热气缸联通管路(8，9)，其特征在于：所述冷热端气缸(10，1)分别包括冷热端气缸壳体(16，7)、冷热端气缸转子(11，3)、气缸上端盖(18)和气缸下端盖(19)，所述对称设置的冷热端气缸(10，1)内对应设有冷热端气缸转子(11，3)，所述的气缸上端盖(18)和气缸下端盖(19)的中部分别开有气缸上下端盖转子的上下侧凸起滑动槽(20，21)，上下端盖上的上下侧凸起滑动槽(20，21)成直角分布，中点在同一轴线上，所述的冷热端气缸转子(11，3)的上下端面上分别设有冷热端转子上侧凸起(14，4)和冷热端转子下侧凸起(13，5)，冷热端转子上侧凸起(14，4)分别位于气缸上端盖(18)的上侧凸起滑动槽(20)内，冷热端转子下侧凸起(13，5)分别位于气缸下端盖(19)的下侧凸起滑动槽(21)内；冷热端气缸转子(11，3)的内摆线运动通过冷热端气缸转子(11，3)上下两端面上的圆柱形凸起各自对应的上下侧凸起滑动槽(20，21)来实现。
2.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征在于：所述的冷热端气缸转子(11，3)的外轮廓线基于外摆线，外摆线的定圆内切于动圆，定圆与动圆的半径比为1：2，定圆与动圆起始相切处的外法线方向上有一个点，为外摆线定点，该定点的轨迹即为冷热端气缸转子(11，3)的外轮廓线。
3.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征在于：所述对称设置的冷热端气缸(10，1)的冷热端气缸壳体(16，7)的内轮廓线基于内摆线，内摆线的动圆为外摆线的定圆，内摆线的定圆外摆线的动圆，内摆线的定点为外摆线定点扫出的外轮廓线，该外轮廓线的轨迹的外包络线即为冷热端气缸壳体(7，16)的内轮廓线。
4.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征是：所述的冷热端气缸转子(11，3)的冷热端转子上侧凸起(14，4)中心位于定圆与动圆起始相切处，冷热端转子下侧凸起(13，5)位于定圆圆心；上下侧凸起在内摆线运动时，各自的运动轨迹为相互垂直的往复直线运动；对应的冷热端转子上侧凸起(14，4)和冷热端转子下侧凸起(13，5)各自的运动轨迹。
5.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征是：所述的冷热气缸转子上侧凸起(14，4)上各自加装有一根连杆(23)，两根连杆分别连接在位于冷热端气缸上部中央的同一飞轮(22)上。
6.根据权利要求1所述的一种转子式斯特林发动机装置，其特征是：所述的上下冷热气缸联通管路(8，9)上各设有一个充入气体工质的充气孔(28)。
7.一种使用权利要求1-6任意项所述转子式斯特林发动机装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.根据设在冷热端气缸壳体(16，7)内的冷热端气缸转子(11，3)，冷热端气缸转子(11，3)基于上述内摆线式运动将气缸分成互不连通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)、第二冷热端气缸冷热腔(15，6)；第一冷端气缸冷热腔(12)、第一热端气缸热腔(2)、第二冷端气缸冷热腔(15)和第二热端气缸冷热腔(6)的容积随冷热端气缸转子(11，3)运动呈周期性变化；由第一冷端气缸冷热腔(12)、第一热端气缸热腔(2)构成的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)的总容积和由第二冷端气缸冷热腔(15)、第二热端气缸冷热腔(6)构成的第二冷热端气缸冷热腔(15，6)的总容积也随冷热端气缸转子(11，3)运动呈周期性变化；
b.将第一第二两个热端气缸热腔(2，6)分别通过上下冷热气缸联通管路(8，9)与第一第二两个冷端气缸冷腔(12，15)联通；上下冷热气缸联通管路(8，9)上的充气孔(28)与气源相连；
c.设置冷热端气缸转子(11，3)在冷热端气缸(10，1)内的初始位置有90°的相位差，热端气缸(1)内的热端气缸转子(3)将热端气缸(1)平分为容积相等的第一第二两个热端气缸热腔(2，6)，冷端气缸(10)内的冷端气缸转子(11)将冷端气缸(10)分成容积最小和容积最大的第一第二两个冷端气缸冷腔(12，15)；
d.在冷热气缸转子上侧凸起(14，4)各自加装一根连杆(23)，并连接至同一飞轮(22)上，相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)的容积随时间周期性发生变化；
e.从两个充气孔(28)分别向相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)充入氢气、氦气、氮气或空气气体工质，气体工质在冷热端气缸转子(11，3)中运动呈周期性流经冷热端气缸(10，1)中相互联通的第一冷热端气缸冷热腔(12，2)和第二冷热端气缸冷热腔(15，6)，气体工质膨胀收缩产生的功通过冷热端转子上侧凸起(14，4)向外输出动能。
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