CN1148664A - 斯特林发动机的冷却结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及斯特林发动机的冷却结构，利用钎焊使得冷却件制作容易，通过限定冷却水与压力活塞的接触部分，减小向冷却水传递热的热损失。本发明的目的按下列方式达到：为了能熔化填充金属施行焊接，使由上/下板固定支承的冷却机管密封结合，在上板的上面和下板的下面沿圆周方向形成一定深度的密封结合部使冷却制作容易，在内周侧的下方形成具有一定长度的爪的上板与制成两个凹凸结构的内部汽缸之间形成断热装置，从而隔断在内部汽缸中产生的热传递到冷却机管侧以防止热损失。

Description

斯特林发动机的冷却结构
本发明涉及斯特林发动机的冷却结构。该冷却结构的特征在于，它具有：为了能够熔化填充金属施行焊接，从而对由上/下板固定支承的冷却机管进行密封结合而在上/下板上形成的沟槽；用于隔断在上述上板和内部汽缸之间的内部汽缸中产生的热向冷却机管的方向传递；密封部件，用于防止向上述上板和下板外周面泄漏冷却水。
现有的斯特林发动机及其周边部的构成如图1及图2所示，它包括：在斯特林发动机的汽缸上部的缸盖1；与上述缸盖1的下端部结合的外部汽缸2；形成于外部汽缸2内、起引导压气活塞4的作用的内部汽缸3；在上述内部汽缸3内作往复运动的压气活塞4；与上述压气活塞4结合、防止动作流体泄漏的压气活塞密封件15；由轴与上述压气活塞4结合的动力活塞5；与上述缸盖1上部连接、接受来自外部热源的热能的加热器管6；使在上述加热器管6中往复流动的动作流体通过再生器7而流动、起到动作流体的通路作用，使高温的动作流体的热放热的冷却机管8；为了固定支承上述冷却机管8而在冷却机管8上设置的上板9；与上述上板9相对、从下面固定支承冷却机管8的下板10；使固定支承在上述上/下板9、10的冷却机管8结合的填充金属16；为了吸入吸收上述冷却机管8内的动作流体的热量的冷却水，而在外部汽缸2上设置的冷却水入口11；为使从上述冷却水入口11吸入的冷却水吸收冷却机管8的热量后又向外部排出而在外部汽缸2上形成冷却水出口12；在上述缸盖1和内部汽缸3以及压气活塞4之间形成的膨胀空间13；以及在上述压气活塞4与动力活塞5之间形成的压缩密封室14。
下面对这样构成的现有的斯特林发动机的动作及其存在的问题进行说明。
在图1及图2所示的特林发动机利用了如下原理：密闭容器内的机体在加热的时候压力上升而在冷却的时候压力则下降。
所以，伴随压气活塞4与动力活塞5在内部汽缸3内往复运动，在动作流体从压缩密封室14经冷却机管8、通过再生器7、再经过加热器管6而来到膨胀空间13时，压力上升，该上升的压力作用于动活塞5从而将动力活塞5压向下方。
而后，相反地动作流体在从膨胀空间13通过加热器管6、再生器7，冷却机管8来到压缩密封室14时被冷却，压力下降，动力活塞5朝上方上升。
从而斯特林发动机的动作原理可说成是动作流体的反复加热和冷却的结果。由于这样的加热和冷却，位于内部汽缸3中的膨胀空间13产生的膨胀过程所需的热量由接受来自外部热源的热能的加热通过冷却机管6而获得；而在压缩密封室14中产生的压缩过程所发生的热则一边在冷却机管8周围流动一边被冷却水冷却。
此时，冷却水通过形成于外部汽缸2的冷却水入口11而流入，并且一边在冷却机管8周围流动一边使在冷却机管8中的高温动作流体冷却，本身加热后则通过形成于外部汽缸2的冷却水出口12而排出到外部。
这样动作的斯特林发动机，使缸盖1焊接或钎焊结合在外部汽缸2上部。
并且，起着动作流体通路作用、使动作流体放热的冷却机管8固定支承在上/下板9、10上，这种场合如图2所示冷却机8各自焊接或向每个冷却机管8都设置加热就熔化的填充金属16，通过钎焊使冷却机管8与上/下板9、10之间的间隙密封而结合。
然而这样的现有斯特林发动机具有下列问题，由于必须在上/下板与冷却机管之间窄的地方密封各个冷却机管，所以费用必须很大；对气密的可靠性也变低；在焊接和钎焊作业时，由于必须使冷却机管间保持一定间隙，因而在一定面积下设置冷却机管的数量受到限制；在上/下板上形成的孔与冷却机管的外径的尺寸必须进行精密加工。
并且，由于内部汽缸全体做成一体，热量从上部高温部向冷却水侧的低温部方向传递，所以存在热量损失的问题。
本发明的主要目的就是提供一种斯特林发动机的冷却结构，利用钎焊，使冷却器制作容易，通过限定冷却介质(冷却水)与压气活塞密封件之间的接触部分，来减小向冷却介质(冷却水)传递的热损失。
为了达到上述本发明的目的，采用密封结合装置、断热装置、气密装置，据此达成完成该目的的技术装置，上述密封结合装置是：为了使由上/下板固定支承的冷却机管密封结合而设计成上/下板上能溶化填充金属施行焊接的结构；上述断热装置是：阻止在该上板与内部汽缸之间的内部汽缸内产生的热传递到冷却机管侧；上述气密装置是：防止冷却水泄漏到该上板和下板外周面上。
图面简单说明。
图1为现有的斯特林发动机的纵剖面图。
图2为现有的斯特林发动机的冷却机管的结合图，(A)为焊接结合时、(B)为钎焊结合时。
图3为本发明的斯特林发动机的纵剖面图，(A)为冷却结构剖面图，(B)为沿(A)中的一A-A线的剖面图，(C)为(A)中的C部放大图。
根据本发明的实施例的斯特林发动机的冷却结构及其周边部的构成如图3所示包括：与形成于斯特林发动机的汽缸上部的缸盖结合的外部汽缸101；形成于上述外部汽缸101内，起到压气活塞导引作用、由两个凹凸不平部构成的内部汽缸102；设置于上述外部汽缸101与内部汽缸102之间、使热排放出冷却机管103；在外部汽缸101上形成的冷却水入口113，使得吸收在上述冷却机管103内的动作流动的热的冷却水被吸入；形成于外部汽缸101上的冷却水出口113，使得从上述冷却水入口吸入的冷却水在吸收冷却机管103的热量后排出到外部；为了使上述冷却机管103固定支承而在冷却机管103上方设置的、在内周侧的下方具有一定长度的爪104′的上板104；为固定冷却机管103，与上述上板104相对地、在冷却机管103的下方设置的下板105；设置在上述上板104和内部汽缸102之间，用于隔断热传递的断热部件106；在上述上板104的上面和下板105的下面的圆周方向具有一定深度的沟槽107；在上述沟槽107上形成有可使冷却机管103插入的孔108；为使插入上述孔108的冷却机管103密封结合而在沟槽107中熔化焊接的填充金属109；防止冷却水泄漏至上述上/下板104、105的外周面的气密封部件110；设置在上述外部汽缸101和内部汽缸102之间，使冷却冷却机管103的冷却水的流动顺利进行的导流板。
这样构成的本发明的动作及其作用效果如图3所示，在长度方向上具有一定厚度的端部的上板104和下板105在上面和下面的圆周方向上形成一定深度的沟槽107。
并且，在沟槽107上为了与冷却机管103结合而形成孔108，如图3(c)所示，冷却机管103插入孔108后，在形成于上/下板104、105的沟槽107上，溶化超过沟槽深度的钎焊用填充金属而使冷却机管103密封结合在上/下板上。
此时，与上/下板104、105结合的冷却机管103的长度做成比上/下板104、105的厚度更长的状态，填充金属109溶化焊接成比沟槽的深度更厚之后切削毛边即可。
并且，在内周侧的下方形成有具有一定长度的爪104′的上板104与由两个凹凸结构结合的内部汽缸102之间设有断热部件106，隔断了在内部汽缸102内部产生的热向冷却机管103方向的传递。
而且，由于在形成于上板104的爪104′的外周面与下板105的外周面上具有气密封部件110，所以防止了通过冷却水入口112吸入的冷却水在吸收了在由上/下板104、105固定支承的冷却机管103内的动作流体的热后通过冷却水出口113排出的冷却水的泄漏。
上述内部汽缸102在上板104的内周侧设置有气密部件110的地方由两个凹凸不平的结构结合，由冷却水入口112吸入的冷却水只与内部汽缸102的一部分、即压气活塞一边往复运动一边与内部汽缸102接触的部分接触，从而可以防止热损失。
而且，在冷却机管103的中间具有导流板，通过冷却水入口112吸入的冷却水的流动就可顺利地进行。
如上述详细的说明，使与形成于上/下板的沟槽结合的冷却机管的长度做成比上/下板的厚度长，使钎焊填充金属熔化焊接于上/下板的沟槽内，据此具有提高维持气密可靠性的效果。
并且，由于不是每一个冷却机管分别与上/下板结合，从而冷却机管之间的距离不存在问题，可以在一定面积下组装冷却机管的数量可以设置至最大的数量，从而具有加工简单、节减费用的效果。
而且，由冷却水入口吸入的冷却水只与在作成凹凸结构的内部汽缸内一边进行压气活塞密封件的往复运动一边接触的部分接触，所以具有防止通过内部汽缸的热的损失的效果。

Claims (7)

1.一种斯特林发动机的冷却结构，其特征在于，它包括：
为了使由上、下板固定支承的冷却机管密封结合，可以使填充金属熔化焊接地在上/下板上形成的沟槽，
隔断于上述上板与内部汽缸之间，在内部汽缸中产生的热传递到冷却机管的断热部件，
防止冷却水泄漏至上述上板和下板外周面的气密装置。
2.如权利要求1所述的斯特林发动机的冷却结构，其特征在于：气密装置是，为了能熔化填充金属进行焊接，使冷却机管固定支承在上/下板上，在上/下板上形成一定深度的沟槽。
3.如权利要求1所述的斯特林发动机的冷却结构，其特征在于：上述气密装置为O型密封圈。
4.如权利要求1所述的斯特林发动机的冷却结构，其特征在于：上述上板为在内周侧下方设有一定长度的爪。
5.如权利要求1所述的斯特林发动机的冷却结构，其特征在于：上述内部汽缸为为防止从上部高温部向冷却水侧的低温部传递热量而做成的两个凹凸结构。
6.如权利要求1所述的斯特林发动机的冷却结构，其特征在于：在上述冷却机管的中间，为使冷却水的流动顺利进行而设置有导流板。
7.如权利要求2所述的斯特林发动机的冷却结构，其特征在于：上述沟槽形成于上/下板的圆周方向。
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