CN115419514A - 一种基于弹性器件的斯特林装置 - Google Patents

Abstract

一种基于弹性器件的斯特林装置，包括第一温腔、第一换热器、回热器、第二换热器、第二温腔、排出器、活塞和气缸，第一温腔、第一换热器、回热器、第二换热器与第二温腔构成工作腔，工作腔采用第一流体作为工质，基于弹性器件的斯特林装置还包括缓冲腔、具有第二流体的第二流体腔和用于隔离缓冲腔与第二流体腔的第一弹性器件，缓冲腔位于工作腔与第二流体腔之间，活塞与气缸之间具有活塞间隙以使得缓冲腔的工质与工作腔的工质可以交换，活塞和/或排出器的连杆穿过缓冲腔伸入所述第二流体腔内，第一弹性器件一端与活塞或排出器连接，第一弹性器件另一端固定。本发明结构简单、可靠性高，可以显著改善斯特林装置运行过程中弹性器件的寿命。

Description

一种基于弹性器件的斯特林装置

技术领域

本发明涉及发动机、制冷机、热泵领域，尤其涉及一种基于弹性器件的斯特林装置。

背景技术

由于润滑油进入工作腔会污染换热器和回热器，因此，斯特林装置中通常不能存在润滑油。然而，对于斯特林装置中机械功输出或机械功输入或机械功等利用机构，采用润滑油进行润滑具有运行效率高、免维护运行时间长等优点。而且，斯特林装置中活塞与气缸之间的密封，对于斯特林装置的高效运行和长寿命运行非常关键。因此，活塞采用弹性器件密封，不仅可以消除活塞处的泄露问题，还能在相关部位采取润滑油情况下隔离润滑油。

然而，斯特林装置长时间运行需求，导致对弹性器件的疲劳寿命要求非常高，疲劳寿命要求可能达到十亿次甚至百亿次，目前市场上比较好的波纹管寿命在百万次水平，远远低于设计需求，这要求弹性器件不仅需要具有非常优秀的设计与加工制造水平，还要求在运行过程中需要尽可能地降低弹性器件承受的应力，承受应力越小，寿命可能越长。斯特林装置在运行过程中工作腔内压力会周期性大幅度波动，如斯特林发动机工作腔最大压力与最小压力之比高达1.6以上，因此，对于如图1所示的工作腔与第二流体腔之间的弹性器件密封结构设计，压力的周期性大幅度波动会使得弹性器件可能会产生突然、非常高的应力，从而导致弹性器件应力过高而使得寿命在几千小时甚至几百小时。另一方面，对于图1所示的波纹管直接密封不仅需要较大尺寸的弹性器件，增加成本与重量，而且波纹管的波深还会增加工作腔死容积，从而导致效率和输出功或冷量的下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可靠性高的基于弹性器件的斯特林装置，从而显著改善斯特林装置运行过程中弹性器件的寿命，并实现高效率、高功率密度和低成本。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于弹性器件的斯特林装置，包括第一温腔、第一换热器、回热器、第二换热器、第二温腔、排出器、活塞和气缸，所述第一温腔、第一换热器、回热器、第二换热器与第二温腔构成工作腔，所述工作腔采用第一流体作为工质，基于弹性器件的斯特林装置还包括缓冲腔、具有第二流体的第二流体腔和用于隔离缓冲腔与第二流体腔的第一弹性器件，所述缓冲腔位于所述工作腔与所述第二流体腔之间，所述活塞与所述气缸之间具有活塞间隙以使得缓冲腔的工质与工作腔的工质可以交换，所述活塞和/或所述排出器的连杆穿过所述缓冲腔伸入所述第二流体腔内，所述第一弹性器件一端与所述活塞或排出器连接，第一弹性器件另一端固定。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括用于调节所述第一弹性器件第二流体侧的压力的施力机构，所述第一弹性器件、气缸和活塞构成第一弹性器件封闭腔，所述施力机构包括泵组件和用于控制泵组件与所述第一弹性器件封闭腔连通的控制阀。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一弹性器件和第二弹性器件为波纹管，所述波纹管是焊接波纹管或液压成型波纹管；

所述波纹管是液压成型波纹管时，所述活塞或所述排出器的行程与所连接的液压成型波纹管自由长度之比是0.01～0.35；

所述波纹管是焊接波纹管时，所述活塞或所述排出器的行程与所连接的焊接波纹管自由长度之比是0.1～0.6。

作为上述技术方案的进一步改进：所述施力机构还包括第二弹性器件，所述第二弹性器件一端固定，另一端为自由状态，所述第二弹性器件和所述气缸构成第二弹性器件封闭腔，所述第二弹性器件封闭腔与所述第一弹性器件封闭腔连通。

作为上述技术方案的进一步改进：所述活塞包括至少2段不同直径的活塞分段，位于所述工作腔内的活塞分段直径大于位于所述第二流体腔内的活塞分段直径；

或，所述排出器的连杆包括至少2段不同直径的连杆分段，位于所述缓冲腔内的连杆分段直径大于位于所述第二流体腔内的连杆分段直径。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括传动机构和电磁装置，所述活塞和/或所述排出器连接于所述传动机构，所述传动机构位于所述缓冲腔或所述第二流体腔内，所述电磁装置用于驱动所述传动机构运动或输出电能。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括用于调节工作腔内压力的压力调节装置，所述压力调节装置具有压力调节压缩组件和气瓶，所述压力调节压缩组件可将所述气瓶中工质泵入到所述缓冲腔或所述工作腔内。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括压缩气缸、进气阀和排气阀，所述活塞、所述压缩气缸、所述进气阀和所述排气阀构成所述压力调节压缩组件；

作为上述技术方案的进一步改进：或，所述排出器、所述压缩气缸、所述进气阀和所述排气阀构成所述压力调节压缩组件。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括用于卸载所述压力调节压缩组件的泵气功能的电磁阀。

作为上述技术方案的进一步改进：还包括第三流体压缩组件，所述活塞驱动所述第三流体压缩组件运行。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明公开的基于弹性器件的斯特林装置，利用弹性器件隔离工作腔与第二流体腔之间的工质，通过在工作腔与第二流体腔之间设计的缓冲腔，且将弹性器件设置在缓冲腔与第二流体腔之间，实现了弹性器件中工质侧压力波动大幅降低，从而大幅降低了斯特林装置运行过程中工质侧压力波动导致的弹性器件承受压力的周期性波动。而且，弹性器件设置在缓冲腔与第二流体腔之间可以消除弹性器件对工作腔死容积的影响。因此，本发明公开的基于弹性器件的斯特林装置，结构简单，成本低，可靠性好，工作腔死容积不受影响，寿命长。

进一步地，通过施力机构，可以实现弹性器件第二流体侧压力几乎恒定且与弹性器件工质侧压力几乎相同，因此，工作腔、缓冲腔与第二流体腔的设计和弹性器件设置在缓冲腔与第二流体腔之间的设计可以实现运行过程中弹性器件承受压力几乎为零。

附图说明

图1是常规的基于弹性器件的斯特林装置的结构示意图。

图2是本发明基于弹性器件的斯特林装置实施例一的结构示意图。

图3是本发明中的弹性器件的结构示意图。

图4是本发明基于弹性器件的斯特林装置实施例二的结构示意图。

图5是本发明基于弹性器件的斯特林装置实施例三的结构示意图。

图6是本发明基于弹性器件的斯特林装置实施例四的结构示意图。

图中各标号表示：1、第一温腔；2、第一换热器；3、回热器；4、第二换热器；5、第二温腔；6、排出器；7、活塞；8、气缸；9、弹性器件；91、第一弹性器件；92、第二弹性器件；10、施力机构；11、控制阀；12、泵组件；131、第一弹性器件封闭腔；132、第二弹性器件封闭腔；14、第二流体腔；15、缓冲腔；17、压力调节装置；1701、压力调节压缩组件；1702、气瓶；1701a、压缩气缸；1701b、进气阀；1701c、排气阀；19、电控阀；20、第三流体压缩组件；21、单向阀；22、第三流体压缩组件；2201、第三流体压缩组件吸气口；2202、第三流体压缩组件排气口；2203、第三流体压缩组件进气阀；2204、第三流体压缩组件排气阀；23、传动机构；24、电磁装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

斯特林装置包括第一温腔1、第一换热器2、回热器3、第二换热器4、第二温腔5、排出器6、活塞7和气缸8，所述第一温腔1、第一换热器2、回热器3、第二换热器4与第二温腔5构成工作腔。如图2所示，基于弹性器件的斯特林装置还包括第一弹性器件91、第二流体腔14、缓冲腔15、第一流体和第二流体，其中：缓冲腔15位于工作腔和第二流体腔14之间，活塞7与气缸8之间存在活塞间隙，活塞间隙优选在1μm～1mm之间，活塞间隙导致的泄露使得缓冲腔15与工作腔之间存在工质交换。工作腔与缓冲腔15内具有第一流体，第二流体腔14内具有第二流体。为了避免第二流体进入工作腔，缓冲腔15与第二流体腔14之间通过第一弹性器件91隔离，因此，第一弹性器件91的一侧与缓冲腔15内工质接触，另一侧与第二流体腔14内第二流体接触。如图2所示，第一弹性器件91具有分别与所述第一流体和第二流体接触表面，第一弹性器件91一端与活塞7或排出器6连接，另一端固定。

当斯特林装置作为发动机时，由于温度变化导致工作腔内压力波动大，然而，对于本发明基于弹性器件的斯特林装置，缓冲腔15内由于温度与体积变化非常小，甚至无变化，实现了几乎恒定的压力。由于第一弹性器件91工质侧是缓冲腔15，因此，第一弹性器件91工质侧实现了一个几乎恒定的压力。通过合理设计，第一弹性器件91第二流体侧可以为与缓冲腔15相同的压力，从而消除第一弹性器件91在运行中的压差。同时，由于第一弹性器件91隔离缓冲腔15和第二流体腔14，而不是如图1所示隔离工作腔和第二流体腔14，因此，第一弹性器件91所产生的的死体积位于缓冲腔15，而不是工作腔，从而实现高效率、高功率密度和低成本。

优选地，为了使基于弹性器件的斯特林装置能够满足不同应用，还包括施力机构10，施力机构10可以调节第一弹性器件91第二流体侧的压力，从而可以根据工质侧压力调节第二流体侧的压力，实现第一弹性器件91近乎为零的压差，保障了第一弹性器件91长寿命的运行。

如图2所示，施力机构10具有用于增压第二流体的泵组件12和控制阀11，第一弹性器件91、活塞7与气缸8构成第一弹性器件封闭腔131，通过泵组件12和控制阀11，在第一弹性器件封闭腔131泵入第二流体，并使第二流体压力与第一流体侧压力相近或相同，优选地，第二流体为具有润滑功能的液体，例如润滑油。因此，通过工作腔、缓冲腔15和第二流体腔14的设计，结合施力机构10，可以实现第一弹性器件91在运行过程中两侧的压差为零。为了进一步减少第一弹性器件91在运行过程中的压差，甚至完全消除这部分压差，如图2b所示，施力机构10还具有第二弹性器件92，用于压力补偿，第二弹性器件92与气缸8构成第二弹性器件封闭腔132。因此，如图2c所示，第一弹性器件封闭腔131和第二弹性器件封闭腔132内具有第二流体，当第一弹性器件91运动过程中导致内部体积发生变化时，由于第二流体为液体不可压缩，从而导致第一弹性器件承受压差，此时，由于第二弹性器件92一端为自由状态，可以移动，因此，第一弹性器件91所导致的体积变化可以由第二弹性器件92一端的运动抵消，从而实现第一流体与第二流体之间压差的平衡，并消除第一弹性器件和第二弹性器件所承受压差。

第一弹性器件91、第二弹性器件92可以是隔膜或波纹管，材料可以是金属或橡胶等，进一步地，由于橡胶波纹管具有衰老特性，弹性器件的材料优选金属。图3a和图3b示出了2种隔膜，优选地，弹性器件采用波纹管，波纹管可以是液压成型波纹管、焊接金属波纹管或电沉积成型金属波纹管，优选地，波纹管是液压成型波纹管或焊接金属波纹管，且波纹管结构可以是S型、V型、Ω型或U型等。图3e还示出了一种一端封闭，一端开口的波纹管，封闭端可以是平板或者膜片，优选地，封闭端为金属膜片。进一步地，第一弹性器件91是基于图3a、图3b、图3c、图3d所示的波纹管，第二弹性器件92是基于图3e所示的波纹管。

进一步地，还可以设置第三弹性器件93，第三弹性器件93具有分别与所述第一和第二流体接触表面，第三弹性器件93隔离缓冲腔15与第二流体腔14，第三弹性器件与气缸构成第三弹性器件封闭腔133。如图2d所示，第一弹性器件91与活塞7连接，第三弹性器件则与排出器6连接。相应地，当第一弹性器件91与排出器6连接，则第三弹性器件则与活塞7连接。进一步地，第三弹性器件封闭腔与第一弹性器件封闭腔131、第二弹性器件封闭腔132连通，第三弹性器件也可以独立配置一个用于压力补偿的第四弹性器件。

进一步地，还具有传动机构，活塞7和/或排出器6连接于传动机构，传动机构可以位于缓冲腔或第二流体腔14内。

进一步地，还包括电磁装置，电磁装置用于驱动传动机构运动或用于输出电能。活塞7和排出器6连接于传动机构，电磁装置也连接于传动机构，驱动传动机构运动或输出电能。

进一步地，施力机构10的控制阀11可以是电控阀，也可以是自适应阀，自适应的控制阀11可以根据弹性器件封闭腔与工作腔之间的压差自动开启和关闭，降低了控制要求，并维持弹性器件内外压差在较低的范围，优选地，控制阀11为自适应阀。

图4示出了一种自适应阀。自适应阀一端与第二弹性器件92连接，另一端自由移动，当工作腔压力高于第二弹性器件封闭腔132时，第二弹性器件92被压缩，自适应阀在第二弹性器件92作用下下移，第二弹性器件封闭腔132与泵组件12之间管路连通，第二流体被泵入第二弹性器件封闭腔132，第二弹性器件92开始逐渐伸长，自适应阀11在第二弹性器件92作用下上移，当第二弹性器件92的体积增加到某个值时，第二弹性器件封闭腔132与泵组件12之间管路断开。为了避免第二流体回流，在自适应阀与泵组件12之间的管路上设置了单向阀21。

进一步地，还包括活塞导轨，通过活塞导轨，保证活塞直线运动，可以一定程度减少或消除活塞运动过程中活塞7与气缸8之间摩擦。

此外，所述斯特林装置还包括相关温度、压力、位移等传感器和用于提高高温热量的燃烧器或太阳能集热器等供热装置及用于回收烟气废热的换热器。

实施例二

本申请的发明人发现：对于图1所示的弹性器件直接密封会使得第一弹性器件91外径大于或者等于活塞7的外径，对于图2a所示的第一弹性器件91外径也大于或者等于活塞7的外径，因此，弹性器件尺寸大于或等于其连接件(如活塞7或排出器6的连杆)的尺寸，不仅增加弹性器件的成本和体积，而且较大的尺寸会在某些工况下承受应力较大，从而导致弹性器件失稳或失效。此外，还会导致长度增大。基于此认识，本发明中活塞7和/或排出器6的连杆穿过缓冲腔15伸入第二流体腔14，因此，可降低弹性器件的尺寸。

图2b示出了一种活塞7由≥2段不同直径的活塞分段构成，活塞7中位于工作腔内的活塞分段直径大于位于第二流体腔14内活塞分段直径，因此，如图2b所示，通过缓冲腔15，第一弹性器件91的尺寸可以小于工作腔内活塞分段直径，从而实现大活塞但小尺寸的第一弹性器件91，减少了成本和体积，较小的尺寸还会实现相同压差下承受应力较小，从而大幅延长弹性器件的寿命。同样地，当第一弹性器件91与排出器6连杆相连时，排出器6的连杆由≥2段不同直径的连杆分段构成，排出器6中位于缓冲腔15内的连杆分段直径可以大于位于所述第二流体腔14内连杆分段直径，不再赘述。由于排出器6的连杆较小，优选地，活塞7由≥2段不同直径的活塞分段构成，排出器6的连杆由一段直径相同的杆构成。

实施例三

本申请的发明人发现：基于弹性器件的斯特林装置在长时间停机状态下施力机构10会停止运行，导致第二流体侧弹性器件的压力为第二流体腔内压力，从而可能使得弹性器件因承受压力过高而破坏弹性器件，因此，本发明中，所述斯特林装置进一步包括了保护弹性器件的压力调节装置，该压力调节装置可以使压力调节装置工作腔内压力在长时间停机状态下处于与第二流腔较为接近的压力。

图5示出了一种具有压力调节装置17的基于弹性器件斯特林装置，压力调节装置17用于调节所述工作腔内平均压力，例如：停机状态下，通过压力调节装置17降低缓冲腔15内压力，实现弹性器件两侧压力较为接近；运行状态下，通过压力调节装置17提升缓冲腔15内压力，使斯特林装置达到额定负荷。

进一步地，压力调节装置17具有压力调节压缩组件1701和气瓶1702，压力调节压缩组件1701可将所述气瓶1702中工质泵入到所述缓冲腔15或所述工作腔内。压力调节压缩组件1701可以是电压缩机，也可以是由活塞7或排出器6驱动的压力调节压缩组件。优选地，压力调节压缩组件1701是由活塞7或排出器6驱动的压力调节压缩组件。

进一步地，图5b示出了一种基于活塞7、压缩气缸1701a、进气阀1701b和排气阀170c构成的压力调节压缩组件1701。当需要增加缓冲腔15内压力时，压力调节压缩组件1701从气瓶1702内吸气，然后压缩到缓冲腔15内。由于工作腔和缓冲腔15存在工质交换，因此，工作腔内压力也会逐渐增大，也可直接压缩到工作腔内。因此，图5b示出了一种基于活塞的压力调节功能，从而实现了对弹性器件的保护。

进一步地，还具有电磁阀19，电磁阀19可以卸载所述压力调节压缩组件1701的泵气功能。如图5c所示，压力调节装置17具有第一电磁阀191和第二电磁阀192。当需要增加缓冲腔15内压力时，第一电磁阀191关闭，第二电磁阀192开启，压力调节压缩组件1701从气瓶1702内吸气，然后通过1701c压缩到缓冲腔15内。当压力达到目标值之后，第一电磁阀191开启，第二电磁阀192关闭，因此，压力调节压缩组件1701无法从气瓶1702内吸气，是从缓冲腔15内吸气，由于第一电磁阀191开启，因此，第一流体吸入压缩气缸1701a不存在压缩，因此，实现了压力调节装置17的卸载。停止运行之后，由于阀的泄露或者开启第一电磁阀191、第二电磁阀192，工作腔、缓冲腔15和气瓶1702之间工质流通，实现一个相近或相同的压力。第一电磁阀191可以连通压力调节压缩组件1701和工作腔或缓冲腔15，优选地，如图5c所示，第一电磁阀191连通压力调节压缩组件1701和缓冲腔15，因此，压力调节压缩组件1701泵气功能卸载情况下，压力调节压缩组件1701内的死容积不会增加工作腔的死容积。

进一步地，气瓶1702的体积可以实现在室温条件下气瓶与工作腔或缓冲腔15连通情况下工作腔压力≤2.5MPa，优选地，气瓶1702的体积可以实现在室温条件下气瓶与工作腔或缓冲腔15连通情况下工作腔压力在0.5MPa～1.5MPa范围，室温是指环境温度25℃。

进一步地，如图5c所示，气缸1701a与所述活塞7的气缸为一体结构。

进一步地，压力调节装置17也可以在斯特林装置运行过程中通过调节工作腔内压力来调节斯特林装置的输出负荷。

实施例四

本发明还包括用于压缩第三流体的第三流体压缩组件22，第三流体压缩组件可以是活塞式或滚动转子式或涡旋式压缩组件等，第三流体可以是氟利昂、二氧化碳、氨气、烷烃类等制冷剂，第三流体压缩组件22位于第二流体腔，第三流体压缩组件22具有吸气口和排气口，第三流体压缩组件22从第三流体压缩组件吸气口2201吸入低压的第三流体，在第三流体压缩组件22内压缩达到高压后经第三流体压缩组件排气口2202排出。第三流体压缩组件22可通过与传动机构23连接间接由活塞7驱动，图6a示出了一种第三流体压缩组件22与传动机构23连接、间接由活塞7驱动的斯特林装置结构。当第三流体压缩组件22为活塞式压缩组件时，第三流体压缩组件22也可直接由活塞7直接驱动，即活塞7与活塞式压缩组件中活塞直接连接，如图6b所示，所述活塞式压缩组件22包括第三流体压缩组件吸气口2201、第三流体压缩组件排气口2202、第三流体压缩组件进气阀2203、第三流体压缩组件排气阀2204及气缸，活塞式压缩组件在活塞7的运动下，从第三流体压缩组件吸气口2201吸入第三流体，并在活塞7的运动下完成第三流体的压缩，排入第二流体腔14或直接通过第三流体压缩组件排气口2202排出。此外，本发明的申请人发现：对于基于本发明的斯特林发动机驱动第三流体压缩组件装置，由于第二流体腔内压力会随工况而发生变化，因此，采用弹性器件直接密封活塞，会导致斯特林装置存在较大的功不平衡性，从而导致活塞质量较重或者需要采取较重飞轮，因此，采用工作腔、缓冲腔和第二流体腔的结构布置还有助于降低活塞或飞轮的质量，并降低由较重活塞质量等产生的振动。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于弹性器件的斯特林装置，包括第一温腔(1)、第一换热器(2)、回热器(3)、第二换热器(4)、第二温腔(5)、排出器(6)、活塞(7)和气缸(8)，所述第一温腔(1)、第一换热器(2)、回热器(3)、第二换热器(4)与第二温腔(5)构成工作腔，所述工作腔采用第一流体作为工质，其特征在于：基于弹性器件的斯特林装置还包括缓冲腔(15)、具有第二流体的第二流体腔(14)和用于隔离缓冲腔(15)与第二流体腔(14)的第一弹性器件(91)，所述缓冲腔(15)位于所述工作腔与所述第二流体腔(14)之间，所述活塞(7)与所述气缸(8)之间具有活塞间隙以使得缓冲腔(15)的工质与工作腔的工质可以交换，所述活塞(7)和/或所述排出器(6)的连杆穿过所述缓冲腔(15)伸入所述第二流体腔(14)内，所述第一弹性器件(91)一端与所述活塞(7)或排出器(6)连接，第一弹性器件(91)另一端固定。

2.根据权利要求1所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：还包括用于调节所述第一弹性器件(91)第二流体侧的压力的施力机构(10)，所述第一弹性器件(91)、气缸(8)和活塞(7)构成第一弹性器件封闭腔(131)，所述施力机构(10)包括泵组件(12)和用于控制泵组件(12)与所述第一弹性器件封闭腔(131)连通的控制阀(11)。

3.根据权利要求2所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：所述施力机构(10)还包括第二弹性器件(92)，所述第二弹性器件(92)一端固定，另一端为自由状态，所述第二弹性器件(92)和所述气缸(8)构成第二弹性器件封闭腔(132)，所述第二弹性器件封闭腔(132)与所述第一弹性器件封闭腔(131)连通。

4.根据权利要求3所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：所述第一弹性器件(91)和第二弹性器件(92)为波纹管，所述波纹管是焊接波纹管或液压成型波纹管；

所述波纹管是液压成型波纹管时，所述活塞(7)或所述排出器(6)的行程与所连接的液压成型波纹管自由长度之比是0.01～0.35；

所述波纹管是焊接波纹管时，所述活塞(7)或所述排出器(6)的行程与所连接的焊接波纹管自由长度之比是0.1～0.6。

5.根据权利要求1所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：所述活塞(7)包括至少2段不同直径的活塞分段，位于所述工作腔内的活塞分段直径大于位于所述第二流体腔(14)内的活塞分段直径；

或，所述排出器(6)的连杆包括至少2段不同直径的连杆分段，位于所述缓冲腔(15)内的连杆分段直径大于位于所述第二流体腔(14)内的连杆分段直径。

6.根据权利要求1所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：还包括传动机构(23)和电磁装置(24)，所述活塞(7)和/或所述排出器(6)连接于所述传动机构(23)，所述传动机构(23)位于所述缓冲腔或所述第二流体腔(14)内，所述电磁装置(24)用于驱动所述传动机构(23)运动或输出电能。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：还包括用于调节工作腔内压力的压力调节装置(17)，所述压力调节装置(17)具有压力调节压缩组件(1701)和气瓶(1702)，所述压力调节压缩组件(1701)可将所述气瓶(1702)中工质泵入到所述缓冲腔(15)或所述工作腔内。

8.根据权利要求7所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：还包括压缩气缸(1701a)、进气阀(1701b)和排气阀(1701c)，所述活塞(7)、所述压缩气缸(1701a)、所述进气阀(1701b)和所述排气阀(1701c)构成所述压力调节压缩组件(1701)；

或，所述排出器(6)、所述压缩气缸(1701a)、所述进气阀(1701b)和所述排气阀(1701c)构成所述压力调节压缩组件(1701)。

9.根据权利要求7所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：还包括用于卸载所述压力调节压缩组件(1701)的泵气功能的电磁阀(19)。

10.根据权利要求1所述的基于弹性器件的斯特林装置，其特征在于：还包括第三流体压缩组件(22)，所述活塞(7)驱动所述第三流体压缩组件(22)运行。

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