CN207454125U - 一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机，属于太阳能发电技术领域。该发电机基于斯特林循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代其它材料，降低生产能耗，减少污染。采用迷宫回廊式回热器，回热器位于连接冷气缸与热气缸的通道中，热气缸向冷气缸排气时气体对回热器散热，冷气从冷气缸回流至热气缸时从回热器吸收热量；通过增加换热距离来强化换热，迷宫回廊不会涉及流动分离的问题，因而不会有附面层分离造成的流动损失。流体在迷宫回廊通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，保证发电机具有较高的发电效率。带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机还可与各种类型的储电装置配合使用，储存电力。

Description

一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体地说，涉及一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机。

背景技术

社会经济发展、进步需要能源支撑，而能源供给主要以一次性化石燃料为主，如今化石燃料日趋匮乏及环境污染问题日益严重，能够替代一次性能源的可再生、清洁、环保的绿色能源研究，特别是清洁能源发电的应用已经势不可挡。

过去的十年间，光伏发电产业受到了各国政府的大力支持，发展清洁能源已经被提到国家战略层面，光伏发电一直以清洁为宣传口号，但其所使用的硅光板的生产需要消耗大量的能源，也会产生很大的污染。而采用以太阳能为热源的斯特林循环发电，不需要使用能耗高、污染大的单晶硅、多晶硅材质的光伏板，真正发挥了太阳能清洁能源的特点。理论研究表明，基于斯特林循环的太阳能发电方式比传统光伏发电方式具有更高的发电效率，具有很好的发展前景。

为了能高效率的利用热能，斯特林发动机连接冷热气缸的通道中都会装有回热器，而传统的回热器中的吸热元件为片层状金属板，如发明专利“一种风光联合发电机”中就是采用的金属板回热器，但换热效率较低。在发明专利“一种带有螺旋管束回热器的斯特林发电机”中采用的螺旋管束回热器，其利用二次环流虽然有较好的换热效果，但是结构相对复杂，加工难度大且成本高，不便于清洗。再如发明专利“一种带有插排管束回热器的斯特林发电机”中采用的插排管束回热器，利用冲击对流换热以增加流体横掠管束的对流换热系数来强化换热，但是其流动阻力较大，带来了较大的流动损失。

实用新型内容

为了避免现有技术存在的不足，本实用新型提出一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机；该发电机基于斯特林循环利用太阳能的热效应发电，通过增加换热距离来强化换热，迷宫回廊不会涉及流动分离的问题，因而不会有附面层分离造成的流动损失，保证发电机较高的发电效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:包括太阳灶、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、回热器、热气缸活塞杆、冷气缸活塞杆、套筒、曲轴、飞轮、鼓形齿式联轴器和发电机，所述太阳灶为半球形结构的球面反射镜，太阳灶安装在热气缸顶部，聚焦太阳能加热气缸来提供热能，太阳灶球面反射镜的球心位于热气缸中轴线上；所述热气缸与所述冷气缸之间通过回热器相互贯通连接，热气缸活塞位于热气缸内，且通过热气缸活塞杆与套筒铰接，冷气缸活塞位于冷气缸内，且通过冷气缸活塞杆与套筒铰接，冷气缸顶部包裹有散热片；两个套筒分别套装在曲轴凸拐处；所述曲轴位于热气缸与冷气缸的下部，且曲轴靠近冷气缸的一端与发电机输出轴通过鼓形齿式联轴器连接，鼓形齿式联轴器用于消除因联轴器前后两轴不共轴线带来的曲轴内力，曲轴的另一端连接有飞轮，使太阳能发电系统运转平稳；

所述回热器为迷宫回廊式结构，前后贯通，回热器位于连接冷气缸与热气缸的通道中，热气缸向冷气缸排气时气体对回热器散热，冷气从冷气缸回流至热气缸时从回热器吸收热量。

所述套筒为两个半圆形轴瓦扣合而成，安装在曲轴凸拐处与曲轴同向转动，套筒材料为黄铜。

所述散热片为固定在冷气缸上的同心圆环薄片，用于增加冷气缸的散热效率；散热片采用铜质材料。

有益效果

本实用新型提出的一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机，该发电机基于斯特林循环利用太阳能热效应的发电方式，完全替代单晶硅、多晶硅材料，降低生产能耗，减少污染。采用迷宫回廊式回热器，回热器位于连接冷、热气缸的通道中，热气缸向冷气缸排气时气体对回热器散热，冷气从冷气缸回流至热气缸时从回热器吸收热量，通过增加换热距离来强化换热，迷宫回廊不会涉及流动分离的问题，因而不会有附面层分离造成的流动损失。流体在迷宫回廊通道中流动，延长了换热距离，吸热板双面换热来强化换热，保证发电机较高的发电效率。

本实用新型带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机还可与各种类型的储电装置配合使用，储存电力。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机作进一步详细说明。

图1为本实用新型带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机结构示意图。

图2为斯特林机结构示意图。

图3为迷宫回廊回热器结构示意图。

图4为飞轮固定部位示意图。

图中:

1.太阳灶 2.热气缸 3.冷气缸 4.散热片 5.热气缸活塞 6.冷气缸活塞 7.回热器 8.热气缸活塞杆 9.冷气缸活塞杆 10.套筒 11.曲轴 12.飞轮 13.鼓形齿式联轴器14.发电机 15.储热柱 16.垫片 17.螺栓 18.垫圈 19.轴肩 20.对顶螺母

具体实施方式

本实施例是一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机。

参见图1～图4，本实施例带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机，由太阳灶1、热气缸2、冷气缸3、散热片4、热气缸活塞5、冷气缸活塞6、迷宫回廊回热器7、热气缸活塞杆8、冷气缸活塞杆9、两个套筒10、曲轴11、飞轮12、鼓形齿式联轴器13、发电机14、储热柱15、垫片16、螺栓17、垫圈18、轴肩19、对顶螺母20组成；其中，太阳灶1为一个半球形的球面反射镜，安装于热气缸2的顶部，聚焦太阳能加热气缸来提供热能，太阳灶1球面反射镜的球心位于热气缸2中轴线上。热气缸2与冷气缸3之间通过回热器7相互贯通连接。热气缸活塞5位于热气缸2内,且通过热气缸活塞杆8与套筒10铰接，冷气缸活塞6位于冷气缸3内,且通过冷气缸活塞杆9与套筒10铰接，冷气缸3顶部包裹有散热片4；两个套筒10分别套在曲轴11凸起处；所述曲轴位于热气缸2与冷气缸3的下部，且曲轴11靠近冷气缸3的一端与发电机14输出轴通过鼓形齿式联轴器13连接，鼓形齿式联轴器13用于消除因联轴器前后两轴不共轴线而带来的曲轴内力；曲轴11的另一端连接有飞轮12，使太阳能发电系统运转平稳。套筒为两个半圆形轴瓦扣合而成，安装在曲轴凸拐处与曲轴同向转动，套筒材料为黄铜。散热片为固定在冷气缸上的同心圆环薄片，用于增加冷气缸的散热效率；散热片采用铜质材料。

本实施例中，回热器7为迷宫回廊式结构，前后贯通，回热器7安装在连接冷气缸3与热气缸2的通道中，热气缸2向冷气缸3排气时气体对回热器7散热，冷气从冷气缸3回流至热气缸2时从回热器7吸收热量，充分利用热能，即太阳能使得热气缸活塞先动，然后带动冷气缸活塞动，从而依次交替运动，提高发电机14效率。回热器为一种表面式热交换器，即工质通过热交换器交换热量，而工质间无直接接触的一种热交换器。回热器7上面有盖，盖子和箱体间有防漏气的垫圈18，二者采用螺栓17连接。回热器外部采用良好的绝热材料，管道采用热的良导体，同时通过增大管道数量、减少管道直径以增大换热面积，从而达到减少散热、充分利用热能。

本实施例中，飞轮12为六孔钢制轮盘，在曲轴11运转至上下死点时可以利用简单的机械驱动装置驱动飞轮旋转使曲轴冲过死点开始运转。飞轮12具有较大的质量，可以储存释放角动能使得斯特林机运转更加平稳。由于曲轴11转速是随转动位置而变化的，当曲轴11转速增高时，飞轮12的动能增加，把角动能贮蓄起来；当曲轴转速降低时，飞轮12动能减少，把角动能释放出来。同时，飞轮12可以用来减少曲轴11运转过程的速度波动，使运转更加平稳。

本实施例中，太阳灶1与斯特林机上热气缸2焊接，斯特林机与发电机转轴通过鼓形齿式联轴器13联接，斯特林机的不可动原件按位置关系无缝焊接，飞轮与曲轴为轴肩19与对顶螺母20配合固定，可拆卸。热气缸活塞杆8与冷气缸活塞杆9分别与各自的套筒10焊接，套筒10与曲轴11为轴瓦连接。以聚焦太阳光为热源的斯特林发动机为起点，通过冷、热气缸活塞的上下移动带动热气缸活塞杆8与冷气缸活塞杆9运动，经由套筒10把传递轴功给曲轴11，再由曲轴11经鼓形齿式联轴器13将轴功传递给发电机14实现太阳能发电。曲轴11最左端连接飞轮12，并用两个对顶螺母拧紧固定，使得斯特林机运转更加平稳。

Claims (3)

1.一种带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机，其特征在于:包括太阳灶、热气缸、冷气缸、散热片、热气缸活塞、冷气缸活塞、回热器、热气缸活塞杆、冷气缸活塞杆、套筒、曲轴、飞轮、鼓形齿式联轴器和发电机，所述太阳灶为半球形结构的球面反射镜，太阳灶安装在热气缸顶部，聚焦太阳能加热气缸来提供热能，太阳灶球面反射镜的球心位于热气缸中轴线上；所述热气缸与所述冷气缸之间通过回热器相互贯通连接，热气缸活塞位于热气缸内，且通过热气缸活塞杆与套筒铰接，冷气缸活塞位于冷气缸内，且通过冷气缸活塞杆与套筒铰接，冷气缸顶部包裹有散热片；两个套筒分别套装在曲轴凸拐处；所述曲轴位于热气缸与冷气缸的下部，且曲轴靠近冷气缸的一端与发电机输出轴通过鼓形齿式联轴器连接，鼓形齿式联轴器用于消除因联轴器前后两轴不共轴线带来的曲轴内力，曲轴的另一端连接有飞轮，使太阳能发电系统运转平稳；

所述回热器为迷宫回廊式结构，前后贯通，回热器位于连接冷气缸与热气缸的通道中，热气缸向冷气缸排气时气体对回热器散热，冷气从冷气缸回流至热气缸时从回热器吸收热量。

2.根据权利要求1所述的带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机，其特征在于:所述套筒为两个半圆形轴瓦扣合而成，安装在曲轴凸拐处与曲轴同向转动，套筒材料为黄铜。

3.根据权利要求1所述的带有迷宫回廊回热器的斯特林发电机，其特征在于:所述散热片为固定在冷气缸上的同心圆环薄片，用于增加冷气缸的散热效率；散热片采用铜质材料。