CN203362336U - 一种热气机用新型缸套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热气机用新型缸套，其为薄壁结构的圆柱形筒体，包括缸套本体和筒体内腔，筒体内腔为活塞组件往复运动的工作腔，筒体外壁中部为缸套的冷却水腔壁面，冷却水腔壁面上、下端分别设置有密封○型圈槽，所述缸套的冷却水腔壁面上设置有散热翅片，散热翅片的高度与缸套本体部分外壁的径向高度相同或比其略低；该缸套具有工艺性好，换热效果好的特点，适合强化指标要求较高的热气机使用。

Description

一种热气机用新型缸套

技术领域

本实用新型涉及热气机,尤其是关于热气机用缸套。

背景技术

热气机，又称斯特林发动机，是一种采用外部热源加热的外燃发动机，缸套是热气机机身部件中的一个重要零件，其对在缸套内部运动的活塞起导向作用，并和活塞顶部以及加热器部件的内部构成工作腔。热气机工作时，工作腔内保持很高的温度。缸套安装在机身上，并和机身内部的流道形成冷却水腔，由冷却水对缸套的外壁进行冷却。活塞座上布置有活塞环，活塞环和缸套内壁接触，通过缸套将由活塞顶部传到活塞座的热量传递给缸套外壁的冷却水。由于活塞座上的活塞环是非金属材料，一般其合适的工作温度小于200度，因此需要对活塞环进行强制冷却。冷却效果的好坏则决定了活塞环的工作寿命和可靠性，也将直接影响热气机的性能和更换活塞环的间隔时间。目前，在要求尺寸紧凑的热气机整机设计中，对于缸套设计，为增强缸套和冷却水之间的换热效率，一般在保证强度的前提下，都采用了尽可能薄的缸套壁，且缸套靠近冷却水腔的外壁是光滑的，这种结构的缸套原理简单，加工方便，制造成本低，但也存在以下不足：

1）对于强化指标较高的热气机，由于热气机结构紧凑，缸套换热面积有限，在一定的冷却水流量的前提下，上述传统结构的缸套难以满足换热要求，使得活塞环冷却效果不佳，可靠性差，工作寿命短。

2）由于缸套换热效果受到影响，使得热气机工质循环冷端温度偏高，也直接影响热气机的效率提升。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种热气机用新型缸套，解决目前的热气机缸套换热效果不佳，导致活塞环冷却效果不良，可靠性差的技术问题，其具有工艺性好，可靠性高，换热效果好的特点。

本实用新型的目的是通过以下的技术方案来解决的：

一种热气机用新型缸套，其为薄壁结构的圆柱形筒体，包括缸套本体和筒体内腔，筒体内腔为活塞组件往复运动的工作腔，筒体外壁中部为缸套的冷却水腔壁面，冷却水腔壁面上、下端分别设置有密封○型圈槽，其特征在于：所述缸套的冷却水腔壁面上设置有散热翅片，散热翅片的高度与缸套本体部分外壁的径向高度相同或比其略低。

优选地，上述的热气机用新型缸套，所述的散热翅片为螺旋结构。

优选地，上述的热气机用新型缸套，所述的散热翅片为环形结构。

优选地，上述的热气机用新型缸套，所述的环形散热翅片的布置为从中间到两边间距依次增大的结构。

优选地，上述的热气机用新型缸套，所述的上○型圈槽和下○型圈槽各设置两道或多道。

总之，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的热气机用新型缸套，在冷却水腔侧设置螺旋式或环形换热片，没有减少冷却水腔的流动截面积，反而增加了水流的扰动，水流将在换热片之间形成的流道中流动，提高了换热效果，同时也增加了缸套的刚度，且螺旋式或环形换热片易于加工，工艺性好。按本实用新型的技术方案制造了一台热气机缸套，经安装到某型热气机上试验，冷却效果明显改善，活塞环经500小时考核试验，磨损量显著降低，且热气机的效率也有约0.5%的提高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为传统的热气机缸套安装结构示意图；

图2为本实用新型缸套安装结构示意图；

图3为本实用新型缸套的一个实施例；

图4为本实用新型缸套的另一个实施例。

其中:

1-加热器筒体，2-活塞组件，3-缸套，4-活塞环，5-冷却水腔，6-机身，31-凸台，32-上○型圈槽，33-散热翅片，34-下○型圈槽，35-缸套本体。

具体实施方式

图1所示为传统的热气机缸套安装后的结构示意图，图2和图3为本实用新型的一个实施例，从图可知，缸套3安装在热气机机身6上，顶部安装有热气机加热器，加热器筒体1和热气机缸套3的内腔形成活塞组件2的工作腔；活塞组件2的下端，也就是活塞座上安装有活塞环4，活塞组件2与缸套3的内腔壁面之间通过活塞环4形成密封。一般缸套3为薄壁圆筒形结构，内腔为光滑的工作面，也就是活塞上下往复运动的空间；缸套3外壁面与机身6的缸套安装孔内壁面形成一个冷却水腔5，热气机工作时，冷却水腔5内充满冷却水，用于对缸套3进行冷却，进而对缸套3内的工质和活塞组件2进行冷却。

所述的缸套3的外壁面上，也就是冷却水腔壁面上设置有螺旋形的散热翅片33；缸套本体35上，也就是缸套外壁中间设置有一个冷却水腔壁面，冷却水腔壁面上端设置有上○型圈槽32和下端设置有下○型圈槽34。散热翅片33的高度可以与缸套本体35的外壁径向高度相同，也可以比其略低。散热翅片33可以采用机加工的方式加工出来，也可以在锻造或铸造时，采用模锻或铸造的形式产生。缸套3由于增加散热翅片33，增加了冷却水的扰动，使换热效果更好，螺旋形的散热翅片33，不仅加工方便，水流在螺旋形的流道中流动，更加有利于换热。此外，增加散热翅片33还可以提高缸套3的刚度，防止变形。

图4是本实用新型的另一个实施例，所述缸套3的散热翅片33采用了环形的结构，也就是一道道环形凸台形的肋片构成，环形肋片一般等距布置，当然也可以根据水腔内的冷却水的流场分布，设计成间距不同，如使中部的肋片更加密集，这样使得冷却效果更好。

此外，为方便缸套3的安装，一般在缸套3的顶部设置有一个环形凸台31。对于工作压力更高的热气机，为提高密封效果，密封冷却水的上、下○型圈槽可设置两道或多道。

本实用新型不局限以上的形式，也适用其它变换形式，如改变缸套换热翅片的形状和布置形式、数目，但只要采用增加换热翅片型式热气机缸套结构，或等同变更或修饰，均落入本专利保护的范围。

Claims (5)

1.一种热气机用新型缸套，其为薄壁结构的圆柱形筒体，包括缸套本体（35）和筒体内腔，筒体内腔为活塞组件往复运动的工作腔，筒体外壁中部为缸套（3）的冷却水腔壁面，冷却水腔壁面上、下端分别设置有密封○型圈槽，其特征在于：所述缸套（3）的冷却水腔壁面上设置有散热翅片（33），散热翅片（33）的高度与缸套本体（35）部分外壁的径向高度相同或比其略低。

2.根据权利要求1所述的热气机用新型缸套，其特征在于：所述的散热翅片（33）为螺旋结构。

3.根据权利要求1所述的热气机用新型缸套，其特征在于：所述的散热翅片（33）为环形结构。

4.根据权利要求3所述的热气机用新型缸套，其特征在于：所述的环形散热翅片（33）的布置为从中间到两边间距依次增大的结构。

5.根据权利要求2、3或4所述的热气机用新型缸套，其特征在于：所述的上○型圈槽（32）和下○型圈槽（34）各设置有两道或多道。

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