CN202348471U - 一种并联均压式斯特林机 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种并联均压式斯特林机。涉及斯特林发动机运行方式的改进方法。它主要是解决现有的斯特林发动机都是围绕封闭循环的工况进行改进和提高，封闭循环提高效率的主要方法是提高热源温度，但由于材料耐热性能的极限和钎焊技术的限制，提高热源温度越来越困难的问题。本实用新型是将两台斯特林发动机之间通过连接轴连接，并由连通管将两机回热器R热端连通，或者由连通管将两机回热器R冷端连接，在连通辽管上设有由正时机构控制的截止阀。本实用新型在合理的结构范围内效率可提高8—15%，实际循环效率提高比例很大，另外由于膨胀过程工质增加，输出功增加，压缩过程工减少，消耗功减少，因此整个系统的输出功有较大的提高。

Description

一种并联均压式斯特林机

技术领域

本实用新型属于斯特林发动机领域，具体地是涉及斯特林发动机运行方式的改进方法。

背景技术

斯特林发动机是一种古老的发动机，由于其理论效率高、环保、能源适用范围广等优点，特别是近来在太阳能领域的良好表现被逐步受到重视，并得到长足的发展。但从现有的文献和专利文献来看，现有技术都是围绕封闭循环（即工质M不变）的工况进行改进和提高，封闭循环提高效率的主要方法是提高热源温度，但由于材料耐热性能的极限和钎焊技术的限制提高热源温度变得越来越困难。而且比功率比较低，限制了斯特林发动机的使用和发展。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足，而提出的一种以双机组合运行的方式，利用斯特林发动机自身循环特性改变各机循环工质质量，通过增加膨胀过程的工质，减少压缩过程的工质的方法，提高斯特林机效率和功率的并联均压式斯特林机。

本实用新型的技术解决方案是：两台斯特林发动机A、B之间通过连接轴连接，并由连通管将两机回热器R热端连通，或者由连通管将两机回热器R冷端连接，在连通管上设有由正时机构控制的截止阀。

本实用新型的技术解决方案中所述的两台斯特林发动机A、B的结构相同，连接相位差为180度。

本实用新型的技术解决方案中所述的正时机构是电子电磁式或机械式。

本实用新型以图1说明其工作原理。图中g—小置换容积循环曲线、G—大置换容积循环曲线、P--均衡压力、M—均压后的循环曲线。 其动力活塞1扫过容积                                                

相同，置换活塞2扫过容积V不同。g循环置换活塞2扫过容积V小于G循环置换活塞2扫过容积V，由图1可以看出g循环压缩终了g2压力大于膨胀终了g4压力，而G循环压缩终了G2压力小于膨胀终了G4压力，利用G循环的这一特性可以通过G4点向G2点交换工质达到改变循环工质质量的目的。

本实用新型的并联均压斯特林发动机的特点：

1、  在做功容积

不变的情况下，置换容积V越大，引起压缩终了压力越小，膨胀终了压力越大，均压交换的工质也就越多，效率更高。由于结构限制置换容积V不可能无限增大，在合理结构范围内预计可以提高8%--15%。

2、  在实际实施中由于参与并联的发动机各项实际损失（机械损失、热传导损失、气体流阻损失）在一定工况下变化不大，工质质量M的变化对各项实际损失影响不大（机械损失、热传导损失基本不变，气体流阻略有增加），所以由变工质质量M所带来效率的增加几乎可以视为效率的净增加。所以对实际循环来说效率提高比例很大。

由于膨胀过程工质增加，输出功增加。压缩过程工质减少，消耗功减少。整个系统的输出功有较大的提高。

附图说明

图1是斯特林发动机P-V图。

图2是动力活塞与冷端连接的并联均压式斯特林发动机示意图。

图3是动力活塞与热端连接的并联均压式斯特林发动机示意图。

具体实施方式

如图2所示，以

型机模型为例对本发明加以说明，，斯特林发动机A、B主要包括有动力活塞1，置换活塞2、加热器E、回热器R和冷却器C，斯特林发动机A、B结构相同，置换活塞2扫过容积V适当增大，越大越好，视结构而定。通过连接轴6将两机连接，两机连接相位差。连通管3将两机回热器R热端连通。连通管3内设有由正时机构5控制的截止阀4，正时机构5采用电子电磁式或机械式.。由以上机构构成一个双机并联均压式斯特林发动机。工作原理如下：双机并联发动机在截止阀4断开时（大部分时间是断开的）是两个完全独立运行的斯特林发动机。由于A机与B机结构相同P-V图也就完全一致，见图1G循环，由于两机连接相位相差

并且联动，所以在A机达到压缩终了时B机恰好达到膨胀终了位置，这时由正时机构5控制的截止阀4短暂连通（连通角度、时间长短由具体发动机结构而定），两机连通后，由于两机处于不同工况，两机内部压力不相等，压力高侧工质必然向压力低侧流动，使两机内压力达到均衡压力P，均压后截止阀4立刻关闭， 两机又回到的独立运行状态继续运行，进入各自的等容过程.，截止阀4打开的均压过程中两机间有工质流动,如图1所示，由于B机G4点压力大于A机G2点压力，B机膨胀终了状态下的工质会通过连通管3流向压缩终了的A机，直至两机压力平衡，导致A机工质增加，B机工质减少，改变了两机各自的工质质量M。

截止阀4打开的均压过程中两机连通,由于两机是相向运动的，两机内容积之和不变，两机此时处于各自的止点附近运动很小，相当于一个等容过程，虽然压力有变化，但没有做功。而且膨胀侧流向压缩侧的高温工质由于流经回热器R，热量被回热器R吸收没有损失掉，所以这个过程基本没有热量和功的损失。

在B机达到压缩终了时，A机恰好达到膨胀终了位置，上述过程同样发生。运行中两机间不断的相互传递工质，由于均压膨胀工质增加而压缩工质减少导致原G循环改变，进入M循环，M4于M2之间的差值更大，均压的条件更加稳定。由此使得两机A、B都处于膨胀过程工质高，而压缩过程工质低的方式下运行，使得输出功增加、输入功减少，机组效率得到提高。

如图3所示，图2中是以做功容积

与冷腔相连，图3是将做功容积

与热腔相连，其工作方式与上例同，由于做功容积

于热腔连接，在膨胀终了时做功容积

是处于高温状态，而方案一做功容积

是处于低温状态，所以图3中膨胀终了时压力比图2中膨胀终了时压力高，均压流动的工质更多，效率更高。由于做功容积处于高温状态，其活塞密封难度也有所增加。

上例是以

型发动机为例进行说明的，但适用范围不仅限

型机。本发明适合所有带有置换活塞的斯特林机，如

型和双作用型斯特林机。

Claims (3)

1.一种并联均压式斯特林发动机，其特征是：两台斯特林发动机A、B之间通过连接轴（6）连接，并由连通管（3）将两机回热器R热端连通，或者由连通管（3）将两机回热器R冷端连接，在连通管（3）上设有由正时机构（5）控制的截止阀（4）。

2.根据权利要求1所述的一种并联均压式斯特林发动机，其特征是：所述的两台斯特林发动机A、B的结构相同，连接相位差为180度。

3.根据权利要求1所述的一种并联均压式斯特林发动机，其特征是：所述的正时机构（5）是电子电磁式或机械式。

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