CN208184853U - 斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，该回热器包括层压的不锈钢薄饼层和陶瓷纤维薄饼层，其中，所述不锈钢薄饼层和陶瓷纤维薄饼层交替排布，构成由两种不同材料组合的复合式回热器丝网，能大幅度降低回热器丝网的轴向导热损失，同时并不损害其换热性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及斯特林发动机或者斯特林制冷机上的回热器，具体涉及一种斯特林发动机或制冷机用的复合丝网回热器。
背景技术
斯特林发动机和斯特林制冷机内一般都设置有加热器、冷却器和回热器这三个主要换热器件。其中，对于往复式工作的斯特林机来说，回热器的基本功能是在工质从高温端流向低温端的过程中吸收工质的热量，使之从最高温度降至最低温度。随后在工质“返程”期间，回热器把所吸收的热量再释放给工质，使其温度重新回到最高温度。所以，斯特林发动机/制冷机的回热器本质上是一个往复式蓄热换热器，其特殊性在于工质往返的频率高达每秒几十次。
以典型热参数为例，若一台斯特林机的容积压缩比等于2，热端温度1000K，冷端350K，工质为空气。在理想状态下，回热器所承担的热负荷是加热器的2.3倍。即如果回热器的功能降低1％，加热器的换热量必须加大2.3％才能够弥补。若取消回热器就必须把加热器的吸热能力提高到原来的3.3倍，冷却器能力提高到原来的7.6倍才行。所以，虽然没有回热器的斯特林机理论上仍然可以运行，但是其热效率非常低，是任何商用机器都无法接受的。
回热器一般都采用丝网编织结构，丝网材料通常为不锈钢。若干个编织丝网叠层摞起来成为圆柱体，其外缘经烧结，即扩散焊工艺成为一个整体部件。由于圆柱形回热器高温端和低温端的距离很近，且温差又非常大，导致沿丝网体轴向的导热损失相当大，对整机热效率带来直接的不利影响。
由于上述原因，本发明人对现有的回热器做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的斯特林发动机或制冷机用的复合丝网回热器。
实用新型内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，该回热器包括层压的不锈钢薄饼层和陶瓷纤维薄饼层，其中，所述不锈钢薄饼层和陶瓷纤维薄饼层交替排布，构成由两种不同材料组合的复合式回热器丝网，能大幅度降低回热器丝网的轴向导热损失，同时并不损害其换热性能，从而完成本实用新型。
具体来说，本实用新型的目的在于提供一种斯特林发动机或制冷机用的复合丝网回热器，其特征在于，该回热器包括层压的不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2，
其中，所述不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2交替排布。
其中，所述不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2都呈圆饼状，
不锈钢薄饼层1的直径大于陶瓷纤维薄饼层2的直径。
其中，不锈钢薄饼层1包括层压的多层不锈钢丝网，各个不锈钢薄饼层1的厚度为6～8mm。
其中，所述不锈钢丝网的目数为200～300目。
其中，所述陶瓷纤维薄饼层2包括层压的4～8层陶瓷纤维丝网。
其中，所述陶瓷纤维丝网的目数为100～250目。
其中，所述多个陶瓷纤维薄饼层2的总厚度为1.5～2.5mm。
其中，不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2被压实且紧密排列，所述回热器整体呈圆柱状。
其中，多层交错叠置的不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2经扩散焊后成为一体，形成所述圆柱状的侧壁。
本实用新型所具有的有益效果包括：
根据本实用新型提供的斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，将导热系数很低的陶瓷纤维丝网植入回热器金属丝网叠层之间，构成由两种不同材料组合的复合式回热器丝网，能大幅度降低回热器丝网的轴向导热损失，同时并不损害其换热性能。
附图说明
图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器整体结构示意图。
附图标号说明：
1-不锈钢薄饼层
2-陶瓷纤维薄饼层
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
根据本实用新型提供的斯特林发动机制冷机用的复合丝网回热器，如图1中所示，该回热器包括层压的不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2，
其中，所述不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2交替排布，所述不锈钢薄饼层1的数量比陶瓷纤维薄饼层2多一个，以使得回热器芯的外部都是不锈钢材料。
优选地，所述不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2都呈圆饼状，
不锈钢薄饼层1的直径尺寸大于陶瓷纤维薄饼层2的直径尺寸，以使得陶瓷纤维薄饼层2完全被包覆在不锈钢薄饼层之间。
优选地，不锈钢薄饼层1包括层压的4～8层不锈钢丝网，各个不锈钢薄饼层1的厚度为6～8mm。
优选地，所述不锈钢丝网的目数为200～300目，其孔径为50微米～74微米。
优选地，所述陶瓷纤维薄饼层2包括层压的4～8层陶瓷纤维丝网。
优选地，所述陶瓷纤维丝网的目数为100～250目，其孔径为61微米～165微米；陶瓷丝网的目数可以与不锈钢丝网相同，也可以不相同。
优选地，所述多个陶瓷纤维薄饼层2的总厚度为1.5～2.5mm。陶瓷纤维与不锈钢丝的导热系数之比约为1：200，如高硅铝耐火纤维安全使用温度1000℃～1050℃，700℃时的导热系数等于0.093W/(m·K)，不锈钢在500℃时的导热系数在20W/(m·K)左右。即单位厚度陶瓷纤维的导热热阻是不锈钢的200倍，当所述陶瓷纤维薄饼层2的总厚度为2mm时，其导热热阻将相当于400mm厚度的不锈钢丝网，而一般斯特林机回热器芯的实际高度仅50～60mm。所以，虽然植入陶瓷纤维层的总厚度占比很微小，但却能够使回热器丝网基体的轴向导热热阻增加至原来的6倍以上，从而大幅度减小该项导热损失。
优选地，不锈钢薄饼层1和陶瓷纤维薄饼层2被压实且紧密排列，所述回热器整体呈圆柱状。
相邻两个不锈钢薄饼层1圆周侧边经挤压扩散后焊为一体，形成所述圆柱状的侧壁，成为一个整体部件。由于陶瓷纤维编织叠层的直径略小于不锈钢叠层，故陶瓷纤维薄饼被紧紧压在相邻的两个不锈钢丝网薄饼之间。陶瓷纤维材料对回热器的蓄放热并不存在任何不利的影响。
以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，其特征在于，该回热器包括层压的不锈钢薄饼层(1)和陶瓷纤维薄饼层(2)，
其中，所述不锈钢薄饼层(1)和陶瓷纤维薄饼层(2)交替排布；
所述不锈钢薄饼层(1)和陶瓷纤维薄饼层(2)都呈圆饼状，
不锈钢薄饼层(1)的直径大于陶瓷纤维薄饼层(2)的直径；
不锈钢薄饼层(1)包括层压的多层不锈钢丝网，
所述陶瓷纤维薄饼层(2)包括层压的4～8层陶瓷纤维丝网；
多个不锈钢薄饼层(1)和陶瓷纤维薄饼层(2)被压实且紧密排列，所述回热器整体呈圆柱状。
2.根据权利要求1所述的斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，其特征在于，
各个不锈钢薄饼层(1)的厚度为6～8mm。
3.根据权利要求1所述的斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，其特征在于，
所述不锈钢丝网的目数为200～300目。
4.根据权利要求1所述的斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，其特征在于，
所述陶瓷纤维丝网的目数为100～250目。
5.根据权利要求1所述的斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，其特征在于，
所述多个陶瓷纤维薄饼层(2)的总厚度为1.5～2.5mm。
6.根据权利要求1所述的斯特林发动机/制冷机用的复合丝网回热器，其特征在于，
多层交错叠置的不锈钢薄饼层(1)和陶瓷纤维薄饼层(2)构成的复合丝网经扩散焊后成为一体，形成所述圆柱状的侧壁。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114074152A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 中国科学院理化技术研究所 | 回热器丝网烧结方法 |
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2017
- 2017-12-29 CN CN201721903706.4U patent/CN208184853U/zh active Active
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| CN114074152A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 中国科学院理化技术研究所 | 回热器丝网烧结方法 |
| CN114074152B (zh) * | 2020-08-13 | 2023-12-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 回热器丝网烧结方法 |
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