CN203856602U - 微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置 - Google Patents

Abstract

一种微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，机壳，机芯，焰枪；机壳对机芯、焰枪提供支撑平台。机芯的四个γ型斯特林发动机气缸组由机壳的水冷槽提供安装平台；机芯的摇摆斜盘传动机构由传动轴贯通安装在机壳1的中支撑盘与上顶盘之间，其上端由轴承限位在上顶盘中心，其下端由轴承限位在中支撑盘中心；焰枪通过安装块固定在机壳的下底盘上，焰枪嘴向下穿过机壳的下底盘、水冷槽、隔热均热部件，指向工作面。具有以下特点：摩擦阻力小，传动效率高，传动更加稳定。整个装置结构紧凑，体积小，回收热能效率高，便于推广。能够回收加工过程中耗散的的辐射热能，同时减少加工过程中产生的烟尘、有毒气体等污染物，减少热辐射与强光对工人身心健康的危害。

Description

微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种热能回收装置，特别是涉及一种微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置。

背景技术

气体火焰加工过程中的光、热辐射对工人的身体健康造成伤害，同时大量的热量以热辐射的方式耗散在大气中，其能量利用效率低。斜盘式斯特林发动机在回收气体火焰余热方面有其独特的优势，将其应用到气体火焰加工中热能回收利用，不仅可以提高效率节约能源，还能够减少废气排放保护环境。

传统斜盘式斯特林发动机结构复杂，加工工艺要求高，传动摩擦大，难以小型化，导致应用范围有限。

发明内容

为了克服传统斜盘式斯特林发动机在回收气体火焰余热方面的不足，本实用新型的目的是提供一种微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其结构简单，成本低廉，可以方便经济地回收气体火焰加工过程的废热。

本实用新型实现上述目的所采用的技术方案是： 

本实用新型包括机壳，机芯，焰枪；机壳对机芯、焰枪提供支撑平台。机芯的四个γ型斯特林发动机气缸组由机壳的水冷槽提供安装平台；机芯的摇摆斜盘传动机构由传动轴贯通安装在机壳1的中支撑盘与上顶盘之间，其上端由轴承限位在上顶盘中心，其下端由轴承限位在中支撑盘中心；焰枪通过安装块固定在机壳的下底盘上，焰枪嘴向下穿过机壳的下底盘、水冷槽、隔热均热部件，指向工作面。

按照上述技术方案，所述的机壳包括圆形的上顶盘、中支撑盘和下底盘，四根上支撑柱，四根下支撑柱，槽型的水冷槽，圆环形的隔热均热部件。四根上支撑柱两端部为螺纹孔，螺丝分别穿过上顶盘和中支撑盘上的定位孔与上支撑柱的两端部螺纹孔紧固连接，同样四根下支撑柱连接中支撑盘和下底盘；隔热均热部件通过螺丝固定在水冷槽底部，而水冷槽槽口通过螺丝与下底盘紧固连接。

按照上述技术方案，所述的水冷槽槽圆周内均匀分布安装机芯的四个γ型斯特林发动机气缸组，并通过密封垫由下底盘 密封在水冷槽内，冷却水通过进出口循环。隔热均热部件包括隔热垫、均热器、隔热环；均热器套在并紧配合在四个γ型斯特林发动机气缸组的热缸筒体上，使四个γ型斯特林发动机气缸组的热缸筒体均匀获取热能；隔热环套装在均热器外。

按照上述技术方案，所述的机芯包括γ型斯特林发动机气缸组、下支撑轴承、摇摆斜盘传动机构、上支撑轴承、飞轮。γ型斯特林发动机气缸组作用其冷塞杆、热塞杆推动陀螺仪的驱动头，传递上下运动的动能，作摇摆运动陀螺仪的斜盘驱动轴承滚动接触斜盘，顶推斜盘作旋转运动，最终将动能传递给由下支撑轴承和上支撑轴承支撑的传动轴轴端的飞轮输出。

按照上述技术方案，所述的γ型斯特林发动机气缸组包括冷热缸连接块、四个热缸、四根热塞杆、四根冷塞杆、四个冷缸；它们均匀分布在水槽的圆周内；朝下的四个热缸在小直径的圆周上均匀分布；朝上的四个冷缸在大直径的圆周上均匀分布；冷热缸通过带气道的连接块连接成一体，并通过连接块安装在水槽内。

按照上述技术方案，所述的机芯的的摇摆斜盘传动机构包括传动轴、斜盘、陀螺仪、中心柱；中心柱盘座由螺丝与中支撑盘紧固连接，其端部通过销轴支撑陀螺仪，陀螺仪上方装有斜盘，斜盘通过紧固螺栓紧固在穿过中心柱轴心的传动轴的中部。陀螺仪由其斜盘轴承与其上面的斜盘滚动接触。

按照上述技术方案，所述的陀螺仪包括陀螺轴承、陀螺仪内环、驱动头、斜盘轴承、陀螺仪外环。陀螺仪内环通过陀螺轴承安装在中心柱端部两羊角销轴上，陀螺仪内环在90度方向装有两羊角销轴靠两个陀螺轴承挑起陀螺仪外环，陀螺仪外环圆周均匀布置四个固定销，通过固定销连接斜盘驱动轴承和驱动头，使其构成陀螺仪运动体。

按照上述技术方案，所述的焰枪包括焰枪嘴、焰枪安装板、焰枪管、焰枪气流调节螺丝，焰枪气体接口。焰枪气体接口与焰枪嘴分别装在焰枪管左右端，焰枪气流调节螺丝则装在焰枪气体接口与焰枪管左端之间，由此构成焰枪体。 

本实用新型具有以下特点：

1）采用摇摆斜盘式传动机构，摩擦阻力小，传动效率高，传动更加稳定。

2）采用冷热塞杆合成运动机构，传动效率提高。

3）采用γ型斯特林与摇摆斜盘配合新模式，整个装置结构紧凑，体积小，回收热能效率高，便于推广。

    4）在热能回收装置方面，把创新设计的微型摇摆斜盘式斯特林发动机运用于气体火焰余热回收。将微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置应用于气体火焰加工领域，如气割、气焊、水火弯板、火焰矫正和火焰表面淬火等领域，回收加工过程中耗散的的辐射热能，同时减少加工过程中产生的烟尘、有毒气体等污染物，保证良好的工作环境，减少热辐射与强光对工人身心健康的危害。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型机壳结构示意图。

图3为本实用新型机壳水冷隔热组件结构示意图。

图4为本实用新型机芯结构示意图。

图5为本实用新型传动机构结构示意图。

图6为本实用新型陀螺仪摇摆框结构示意图。

图7为本实用新型γ型斯特林发动机气缸组布置示意图。

图8为本实用新型焰枪布置示意图。

图中： 1.机壳，2.机芯，3.焰枪，11.上顶盘，12上支撑柱，13.中支撑盘，14.下支撑柱，15下底盘，16.水冷槽，17.隔热均热部件，16a.密封垫，16b.水槽，16c.循环水进出口，17a.隔热垫，17b.均热器，17c.隔热环，21.γ型斯特林发动机气缸组，21a.冷热缸连接块，21b.热缸，21c.热塞杆，21d.冷塞杆，21e冷缸，22.下支撑轴承，23.摇摆斜盘传动机构，23a.传动轴，23b.斜盘，23c.陀螺仪，23d.中心柱，23c1.陀螺轴承，23c2.陀螺仪内环，23c3.驱动头，23c4.斜盘轴承，23c5陀螺仪外环，24.上支撑轴承，25.飞轮， 31.焰枪嘴，32.焰枪安装架，33.焰枪管，34.焰枪气流调节螺丝，35.焰枪气体接口.

具体实施方式：

如图1、图2、图4、图5.图7、图8所示，本实用新型包括机壳1，机芯2，焰枪3；机壳1对机芯2、焰枪3提供支撑平台。机芯2的四个γ型斯特林发动机气缸组21由机壳1的水冷槽16提供安装平台；机芯2的摇摆斜盘传动机构23由传动轴23a贯通安装在机壳1的中支撑盘13与上顶盘11之间，其上端由轴承24限位在上顶盘11中心，其下端由轴承22限位在中支撑盘13中心；焰枪3通过安装块32固定在机壳1的下底盘15上，焰枪嘴31向下穿过机壳的下底盘15、水冷槽16、隔热均热部件17，指向工作面。

机壳1包括圆形的上顶盘11、中支撑盘13和下底盘15，四根上支撑柱12，四根下支撑柱14，槽型的水冷槽16，圆环形的隔热均热部件17。四根上支撑柱12两端部为螺纹孔，通过螺丝穿过上顶盘11盘和中支撑盘13上的定位孔与螺纹孔紧固连接，同样四根下支撑柱14连接中支撑盘13和下底盘15；隔热均热部件17通过螺丝固定在水冷槽16底部，而水冷槽16槽口通过螺丝与下底盘15紧固连接。

如图3 所示,水冷槽16槽内圆周均匀分布安装机芯2的四个γ型斯特林发动机气缸组21，并通过密封垫16a由下底盘15 密封在水冷槽16内，冷却水通过进出口16c循环。隔热均热部件17包括隔热垫17a、均热器17b、隔热环17c；均热器17b套在并紧配合在四个γ型斯特林发动机气缸组21的热缸21b筒体上，使四个γ型斯特林发动机气缸组21的热缸21b筒体均匀获取热能；隔热环17c套装在均热器17b外，发挥其收集气体火焰热能和隔热功能。

如图4所示,机芯2包括γ型斯特林发动机气缸组21、下支撑轴承22、摇摆斜盘传动机构23、上支撑轴承24、飞轮25。γ型斯特林发动机气缸组21作用其冷塞杆21d、热塞杆21c2推动陀螺仪23c的驱动头23c3，传递上下运动的动能，作摇摆运动陀螺仪23c的斜盘驱动轴承23c4滚动接触斜盘，顶推斜盘作旋转运动，最终将动能传递给由下支撑轴承22和上支撑轴承24支撑的传动轴23a轴端的飞轮25输出。

如图5所示,机芯的2的摇摆斜盘传动机构包括传动轴23a、斜盘23b、陀螺仪23c、中心柱23d；中心柱23d盘座由螺丝与中支撑盘13紧固连接，其端部通过销轴支撑陀螺仪23c，陀螺仪23c上方装有斜盘23b，斜盘23b通过紧固螺栓紧固在穿过中心柱23d轴心的传动轴23a的中部。陀螺仪23c由其斜盘轴承23c4与其上面的斜盘23b滚动接触。

如图6所示,陀螺仪23c包括陀螺轴承23c1、陀螺仪内环23c2、驱动头23c3、斜盘轴承23c4、陀螺仪外环23c5。陀螺仪内环23c2通过陀螺轴承23c1安装在中心柱23d端部两羊角销轴上，陀螺仪内环23c2在90度方向装有两羊角销轴靠两个陀螺轴承23c1挑起陀螺仪外环23c5，陀螺仪外环23c5圆周均匀布置四个固定销，通过固定销连接斜盘驱动轴承23c4和驱动头23c3，使其构成陀螺仪运动体。

如图7所示,γ型斯特林发动机气缸组包括冷热缸连接块21a、四个热缸21b、四根热塞杆21c、四根冷塞杆21d、四个冷缸21e；它们均匀分布在水槽16b的圆周上；朝下的四个热缸21b均匀分布在直径为50mm的圆周上；朝上的四个冷缸21e均匀分布在直径为80mm的圆周上；冷热缸通过带气道的连接块21a连接成一体，并通过连接块21a安装在水槽16b内。

如图8所示,焰枪3包括焰枪嘴31、焰枪安装板32、焰枪管33、焰枪气流调节螺丝34，焰枪气体接口35。焰枪气体接口35与焰枪嘴31分别装在焰枪管33左右端，焰枪气流调节螺丝34则装在焰枪气体接口35与焰枪管33左端之间，由此构成焰枪体。

准备好火焰加工设备，将本实用新型（下面简称“回收装置”）固定安装在加工机床上，焰枪外接口35连接外部供气管，并通过焰枪气流调节螺丝34调节气流大小，根据加工对象控制焰枪3产生火焰形态对工件进行焊接、弯曲、切割等加工。所产生的余热通过“回收装置回收”，观察“回收装置”集热到启动状态时，启动电动机给“回收装置”的飞轮25提供一个瞬间启动力矩，辅助转动，在惯性矩作用下带动““装置”由慢到额定转速做功，向外输出机械功或者供发电用。

Claims (8)

1.一种微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：包括机壳（1）、机芯（2）、焰枪（3）；机壳（1）对机芯（2）、焰枪（3）提供支撑平台；机芯（2）的四个γ型斯特林发动机气缸组（21）由机壳（1）的水冷槽（16）提供安装平台；机芯（2）的摇摆斜盘传动机构（23）由传动轴（23a）贯通安装在机壳（1）的中支撑盘（13）与上顶盘（11）之间，其上端由轴承（24）限位在上顶盘（11）中心，其下端由轴承（22）限位在中支撑盘（13）中心；焰枪（3）通过焰枪安装架（32）固定在机壳（1）的下底盘（15上），焰枪嘴（31向下穿过机壳的下底盘（15）、水冷槽（16）、隔热均热部件（17），指向工作面。

2.根据权利要求1所述的微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：所述的机壳（1）包括圆形的上顶盘（11）、中支撑盘（13）、下底盘（15）、四根上支撑柱（12）、四根下支撑柱（14）、槽型的水冷槽（16）、圆环形的隔热均热部件（17）；四根上支撑柱（12）两端部为螺纹孔，螺丝分别穿过上顶盘（11）和中支撑盘（13）上的定位孔与上支撑柱（12）的两端部螺纹孔紧固连接，同样四根下支撑柱（14）连接中支撑盘（13）和下底盘（15）；隔热均热部件（17）通过螺丝固定在水冷槽（16）底部，而水冷槽（16）槽口通过螺丝与下底盘（15）紧固连接。

3.根据权利要求1或2所述的微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：所述的水冷槽（16）槽内圆周均匀分布安装机芯（2）的四个γ型斯特林发动机气缸组（21），并通过密封垫（16a）由下底盘（15 ）密封在水冷槽（16）内，冷却水通过进出口（16c）循环；隔热均热部件（17）包括隔热垫（17a）、均热器（17b）、隔热环（17c）；均热器（17b）套在并紧配合在四个γ型斯特林发动机气缸组（21）的热缸（21b）筒体上，使四个γ型斯特林发动机气缸组（21）的热缸（21b）筒体均匀获取热能；隔热环（17c）套装在均热器（17b）外。

4.根据权利要求3所述的微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：所述的机芯（2）包括γ型斯特林发动机气缸组（21）、下支撑轴承（22）、摇摆斜盘传动机构（23）、上支撑轴承（24）、飞轮（25）；γ型斯特林发动机气缸组（21）作用其冷塞杆（21d）、热塞杆（21c2）推动陀螺仪（23c）的驱动头（23c3），传递上下运动的动能，作摇摆运动陀螺仪（23c）的斜盘（23b）驱动轴承（23c4）滚动接触斜盘（23b），顶推斜盘（23b）作旋转运动，最终将动能传递给由下支撑轴承（22）和上支撑轴承（24）支撑的传动轴（23a）轴端的飞轮（25）输出。

5.根据权利要求4所述的微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：所述的γ型斯特林发动机气缸组（21）包括冷热缸连接块（21a）、四个热缸（21b）、四根热塞杆（21c）、四根冷塞杆（21d）、四个冷缸（21e）；它们均匀分布在水槽（16b）的圆周内；朝下的四个热缸（21b）在小直径的圆周上均匀分布；朝上的四个冷缸（21e）在大直径的圆周上均匀分布；冷热缸通过带气道的连接块（21a）连接成一体，并通过连接块（21a）安装在水槽（16b）内。

6.根据权利要求5所述的微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：所述的摇摆斜盘传动机构（23）包括传动轴（23a）、斜盘（23b）、陀螺仪（23c）、中心柱（23d）；中心柱（23d）盘座由螺丝与中支撑盘（13）紧固连接，其端部通过销轴支撑陀螺仪（23c），陀螺仪（23c）上方装有斜盘（23b），斜盘（23b）通过紧固螺栓紧固在穿过中心柱（23d）轴心的传动轴（23a）的中部；陀螺仪（23c）由其斜盘轴承（23c4）与其上面的斜盘（23b）滚动接触。

7.根据权利要求6所述的微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：所述的陀螺仪（23c）包括陀螺轴承（23c1）、陀螺仪内环（23c2）、驱动头（23c3）、斜盘轴承（23c4）、陀螺仪外环（23c5）；陀螺仪内环（23c2）通过陀螺轴承（23c1）安装在中心柱（23d）端部两羊角销轴上，陀螺仪内环（23c2）在90度方向装有两羊角销轴靠两个陀螺轴承（23c1）挑起陀螺仪外环（23c5），陀螺仪外环（23c5）圆周均匀布置四个固定销，通过固定销连接斜盘驱动轴承（23c4）和驱动头（23c3），使其构成陀螺仪运动体。

8.根据权利要求7所述的微型摇摆斜盘式斯特林气体火焰热能回收装置，其特征在于：所述的焰枪包括焰枪嘴（31）、焰枪安装板（32）、焰枪管（33）、焰枪气流调节螺丝（34），焰枪气体接口（35）；焰枪气体接口（35）与焰枪嘴（31）分别装在焰枪管（33）左右端，焰枪气流调节螺丝（34）则装在焰枪气体接口（35）与焰枪管（33）左端之间，由此构成焰枪体。