CN208870707U - 一种摆动活塞式密闭装置及利用该装置的发电机和制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种摆动活塞式密闭装置及利用该装置的发电机和制冷机，涉及发电机设备技术领域，包括配气活塞缸，所述配气活塞缸的外侧罩设有密闭壳体，所述配气活塞缸的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴，所述密闭壳体内腔下部与所述转轴相互垂直的侧壁上均开设有与所述转轴相对应的轴孔，所述配气活塞缸的内腔中设置有活塞头，所述活塞头上固定安装有导向轴，所述密闭壳体内腔与所述导向轴相互垂直的侧壁上开设有与所述导向轴相对应的倾斜槽，所述配气活塞缸的顶端固定安装有磁体，所述密闭壳体靠近所述磁体的外壁上固定安装有线圈衔铁；本实用新型有效避免了传统斯特林发电机的弊端，可有效地提高设备运转效率，降低制造成本。

Description

一种摆动活塞式密闭装置及利用该装置的发电机和制冷机

技术领域

本实用新型涉及发电机设备技术领域，特别涉及到一种斯特林式发电机、制冷机。

背景技术

斯特林对于热力学的发展有很大贡献。他的科学研究工作主要是热机。热机的研制工作，是18世纪物理学和机械学的中心课题，各种各样的热机殊涌而出，不断互相借鉴，取长补短，热机制造业兴旺起来，工业革命处于高潮时期。

随着热机发展，热力学理论研究提到了重要位置，不少科学家致力于热机理论的研究工作，斯特林便是其中著名的一位。他所提出的斯特林循环，是重要的热机循环之一，亦称“斯特林热气机循环”。这种循环，是封闭式的，采用定容下吸热的气体循环方式。

利用这种循环的“斯特林式发电机”，具有很多特点，如采用外燃，或外热源供热等。由于这种循环是封闭式循环，能够采用远远大于大气压力的高压气体工作，这样可以提高发电机的单位重量的功率，减小发电机的体积和重量；斯特林式发电机在逆向运转时，可以作为制冷机。

与传统的内燃机比较斯特林式发电机所具备的优点：1、适用于各种能源，无论是液态的、气态的或固态的燃料，当采用载热系统(如热管)间接加热时，几乎可以使用任何高温热源,如：生物质能(柴火等)(太阳能放射性同位素和核反应等)，而斯特林式发电机本身(除加热器外) 不需要作任何更改；同时斯特林式发电机无需压缩机增压，使用一般风机即可满足要求，并允许燃料具有较高的杂质含量；2、噪音小，热气机在运行时，由于燃料的燃烧是连续的，因此避免了类似内燃机的爆震做功和间歇燃烧过程，从而实现了低噪音的优势。这使得它可以用在潜艇上以得到较好的隐蔽性，斯特林式发电机单机容量小，机组容量从20－50kw，可以因地制宜的增减系统容量。结构简单，零件数比内燃机少40％，降价空间大，同时维护成本也较低；3、不受气压影响，这是由于斯特林闭循环中工质与大气隔绝产生的。这使得它非常适合于高海拔地区使用。

然而现有的斯特林式发电机仍存在以下缺点：1、对材料要求高，内燃机的燃气最高温度要比斯特林高得多，但内燃机依靠散热把气缸的温度控制在90度左右，而斯特林发电机的加热器和膨胀腔需要长时间保持在较高的温度，这对材料提出了较高的要求；2、热量损失大，同样是因为长时间保持高温，这使得很多热量通过直接传递和热辐射的形式损失了。所以需要采取一系列措施来减少热损失，比如把活塞做成中空结构，并且在里面设置多道“热障”； 3、体积大，这是由减少热损失的一系列措施导致的，要隔热，比功率就小；4、反应慢，这些是针对常规结构的斯特林式发电机而言，由于热源来自外部，传热需要时间，因此斯特林式发电机需要经过一段时间才能使气缸的温度变化；5、密封和润滑的问题，密封和润滑在一定程度上相互矛盾，由于工作介质是有限的，因此对密封的要求较高，这也是斯特林式发电机实用新型比内燃机早却没能得到很快发展的原因之一，为了降低摩擦损失，润滑的要求同样较高。由于润滑油汽化会凝结在回热器上造成堵塞，因此不能使用润滑油，只能干摩擦。

因此，如何改善现有技术的缺陷，是急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种摆动活塞式密闭装置及利用该装置的发电机和制冷机，以解决现有技术中结构太复杂、工质密封技术较难、容易泄露等问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供一种摆动活塞式密闭装置，包括配气活塞缸，所述配气活塞缸的外侧罩设有密闭壳体，所述配气活塞缸的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴，所述密闭壳体与所述转轴相互垂直且平行于所述转轴轴线的截面为扇形，所述密闭壳体内腔下部与所述转轴相互垂直的侧壁上均开设有与所述转轴相对应的轴孔，所述转轴的两端分别设置在与其相对应的轴孔内，所述配气活塞缸的内腔中设置有活塞头，所述活塞头可在所述配气活塞缸内腔中上下往复运动，且所述活塞头底部与所述配气活塞缸之间密封，所述活塞头上固定安装有导向轴，且所述导向轴与所述转轴平行设置，所述密闭壳体内腔与所述导向轴相互垂直的侧壁上开设有与所述导向轴相对应的倾斜槽，所述倾斜槽竖直方向上一端高一端低，所述导向轴的两端分别穿过所述配气活塞缸设置在与其相对应的所述倾斜槽内，所述配气活塞缸上沿沿轴向开设有与所述导向轴相对应的导向槽，所述配气活塞缸的顶端固定安装有磁体，所述密闭壳体靠近所述磁体的外壁上固定安装有线圈衔铁，所述配气活塞缸内腔的底部与所述活塞头之间、所述密闭壳体的内腔中均充填有工质气体。

进一步，将所述密闭壳体内腔形状由截面为扇形结构替换为内腔为长方体空腔结构；

将所述转轴替换两个对称安装在所述配气活塞缸外壁的限位块，且两个所述限位块与所述导向轴相互垂直；

将所述轴孔替换为与所述限位块相互对应的限位槽，两个所述限位块的一端分别设置在与其相对于的所述限位槽内；

所述配气活塞缸的轴线与所述密闭壳体内腔的一条轴线相互平行，所述配气活塞缸和所述磁体构成的整体仅可沿所述限位槽且与密闭壳体内腔中和配气活塞缸轴线相互垂直的方向上往复运动。

进一步，所述倾斜槽具体为S型、直线型等高度不断下降的线条状槽型结构或者O型槽，且当倾斜槽具体为O型槽时，O型槽具体为倾斜椭圆形。

进一步，所述配气活塞缸与所述活塞头之间被抽为真空，且所述配气活塞缸与所述活塞头之间通过复位弹簧连接。

进一步，所述配气活塞缸与所述活塞头之间通过风琴式波纹管或者膜盒结构连接，且所述配气活塞缸与所述活塞头之间不再密闭。

进一步，所述风琴式波纹管或者膜盒结构内部抽真空，且所述配气活塞缸与所述活塞头之间通过复位弹簧连接，所述复位弹簧设置在所述风琴式波纹管或者膜盒结构内腔中。

进一步，所述密闭壳体具体由外壳和端盖构成，所述外壳的前端固定安装有所述端盖。

进一步，所述密闭壳体还连接有气体压力监测装置和补气系统装置。

本实用新型还提供一种利用上述一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式发电机，所述密闭壳体外壁的两侧分别设置有热端和冷端，所述热端靠近所述倾斜槽的低端，所述冷端靠近所述倾斜槽的高端，所述线圈衔铁连接有外部储能或用电装置。

本实用新型还提供一种利用上述一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式制冷机，所述密闭壳体外壁的两侧分别设置有热端和冷端，所述热端靠近所述倾斜槽的低端，所述冷端靠近所述倾斜槽的高端，所述线圈衔铁连接有外部交流电输送装置。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型中通过配气活塞缸与所述活塞头之间被抽为真空且所述配气活塞缸与所述活塞头之间通过复位弹簧连接、所述配气活塞缸与所述活塞头之间通过风琴式波纹管或者膜盒结构连接且所述配气活塞缸与所述活塞头之间不再密闭、所述风琴式波纹管或者膜盒结构内部抽真空且所述配气活塞缸与所述活塞头之间通过复位弹簧连接等结构设置，提供了多种弹簧振子的模式，可有效避免传统设备工质密封难等弊端；

2、本实用新型通过将热端和冷端分别设置在密闭壳体的两侧，且在配气活塞缸的顶部设置磁体、密闭壳体的顶部设置线圈衔铁，使得设备能够在发电机和制冷机之间自由切换，降低了设备的成本；

3、本实用新型大大提高了可靠性，原因是零部件得到了最简化，核心技术是用摆动配气活塞缸代替了配气活塞，将排量气缸和动力气缸整合了，用导向槽控制配气活塞缸的摆动，取代了连动杆、曲柄以及飞轮等一些列复杂结构；

4、进一步提高了效率。原因是减少了很多无谓的机械结构和运动副的配合，摩擦损耗得以最大程度的减少；

5、解决了现有的发电机存在的死点问题，常见的曲柄活塞结构，往复运动的活塞转化成旋转运动时，存在上下死点问题，启动时需要加力矩来通过死点位置，运转时也需要用飞轮的惯性，或者用多缸发电机来克服。而本实用新型中的配气活塞缸是振荡输出，所以在启动和运转时，只要有温差，配气活塞缸就可以摆动振荡输出，不存在死点问题，输出更稳定，结构更简单；

6、解决了工质气体容易泄漏的问题，因为整个充填工质气体的工作空间和外部为机械隔离，和外界之间没有需要密封的活动部件，所以可以实现彻底密闭，最大程度的避免了泄漏。使用监测和补气系统后，可以彻底避免压力不足；

7、大大提高了功率密度，因为能彻底解决工质泄漏和压力不足的问题，所以能够在外壳内充填很高压力的工质气体，从而能非常简单的通过单纯增加气体压力的方式，来提高发电机的功率密度。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中一种摆动活塞式密闭装置的结构爆炸图；

图2为本实用新型实施例八中一种摆动活塞式密闭装置的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例二中一种摆动活塞式密闭装置的结构爆炸图；

图4为本实用新型实施例十二中一种摆动活塞式密闭装置的内部结构示意图。

图中1、配气活塞缸；2、密闭壳体；3、转轴；4、轴孔；5、活塞头；6、导向轴；7、倾斜槽；8、导向槽；9、磁体；10、线圈衔铁；11、限位块；12、限位槽。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

如图1，本实施例提供一种摆动活塞式密闭装置，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿导向槽8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6 起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

配气活塞缸1内腔的底部与活塞头5之间、密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体。

实施例二

如图2，本实施例提供一种摆动活塞式密闭装置，其结构与实施例一提供的一种摆动活塞式密闭装置结构类似，其区别在于将密闭壳体2内腔形状由截面为扇形结构替换为内腔为长方体空腔结构；

将转轴3替换两个对称安装在配气活塞缸1外壁的限位块11，且两个限位块11与导向轴6相互垂直；

将轴孔4替换为与限位块11相互对应的限位槽11，两个限位块11的一端分别设置在与其相对于的限位槽12内；

配气活塞缸1的轴线与密闭壳体2内腔的一条轴线相互平行，配气活塞缸1和磁体9构成的整体仅可沿限位槽12且与密闭壳体2内腔中和配气活塞缸1轴线相互垂直的方向上往复运动。

本实施例中设备结构更为简单，且功能上与实施例一中完全相同。

实施例三

本实施例提供一种摆动活塞式密闭装置，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3 相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿导向槽8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

配气活塞缸1内腔的底部与活塞头5之间、密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体；

密闭壳体2具体由外壳和端盖构成，且该密闭壳体2可连接有气体压力监测装置和补气系统装置，即通过气体压力监测装置检测其内工质气体的气压，通过补气系统装置在密闭壳体内气压不正常时进行补充。

实施例四

本实施例提供一种摆动活塞式密闭装置，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3 相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽 8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿导向槽8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6 起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体；

配气活塞缸1与活塞头5之间被抽为真空，且配气活塞缸1与活塞头5之间通过复位弹簧连接。

本实施例中，当配气活塞缸1与活塞头5之间抽为真空后，且通过复位弹簧连接，配气活塞缸1、活塞头5和复位弹簧之间构成弹簧振子系统，这样有利于更方便的调整系统的刚度和振动频率。

实施例五

本实施例提供一种摆动活塞式密闭装置，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3 相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽 8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿导向槽8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6 起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体；

配气活塞缸1与活塞头5之间通过风琴式波纹管或者膜盒结构连接，且配气活塞缸1与活塞头5之间不再密闭。

本实施例中，取消配气活塞缸1与活塞头5之间的密封配合，使用风琴式波纹管或者膜盒结构来封闭空气弹簧的气体空间，这样能够避免配气活塞缸1与活塞头5之间的摩擦损耗，也能彻底杜绝工质气体和空气弹簧气体之间有可能的相互泄漏。

实施例六

本实施例提供一种摆动活塞式密闭装置，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3 相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽 8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿导向槽8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6 起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体；

配气活塞缸1与活塞头5之间通过风琴式波纹管或者膜盒结构连接，且配气活塞缸1与活塞头5之间不再密闭；

风琴式波纹管或者膜盒结构内部抽真空，且配气活塞缸1与活塞头5之间通过复位弹簧连接，复位弹簧设置在风琴式波纹管或者膜盒结构内腔中。

本实施例中仍然使用风琴式波纹管或者膜盒结构来封闭空气弹簧的气体空间，但是抽除膜盒内的气体，仅利用膜盒本身的弹性和活塞构成弹簧振子结构，且在此基础上加装合适的弹簧，实现了对系统刚度的有效调节。

实施例七

本实施例中提供一种摆动活塞式密闭装置，其结构为与实施例1至6中任一种相同，其区别在于倾斜槽7具体为S型、直线型等高度不断下降的槽状结构，即在保持倾斜槽7一端高一端低的基础上，可根据需求调节倾斜槽7的具体形状，以满足不同的需求；

同时本实施例中的倾斜槽7也可以设置为O型、倾斜椭圆形等倾斜闭合式槽状结构，其中倾斜槽7整体所在平面与导向轴6相互垂直，导向轴6在运动过程中，受到倾斜槽7的限位作用；当倾斜槽7设置为O型、倾斜椭圆形等倾斜闭合式槽状结构时，导向轴6可在该槽状结构内往复循环运动，相比于直线型槽状结构，其运行过程更加顺畅、平滑。制造时，改变椭圆形的倾斜角度，就能改变最高点和最低点位置，活塞头5处于此位置时，对应的配气活塞缸1在密闭壳体2中的水平位置也会随之被调整。

实施例八

本实施例提供一种利用上述实施例一中一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式发电机，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽 8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿导向槽8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6 起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

配气活塞缸1内腔的底部与活塞头5之间、密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体；

密闭壳体2外壁的两侧分别设置有热端和冷端，热端靠近倾斜槽7的低端，冷端靠近倾斜槽7的高端，线圈衔铁10连接有外部储能或用电装置；

该发电机的工作原理为：

无输出状态时，活塞头5处于倾斜槽7的最高端，配气活塞缸1处于靠近冷端的位置，开始工作时，加热热端，密闭壳体2内的工质气体受热膨胀，挤压活塞头5沿向孔8向转轴3运动，此时，活塞头5带动导向轴6向下运动，从而驱动配气活塞缸1向热端摆动运动，在此过程中，工质气体被挤压至冷端侧，当导向轴6运动到倾斜槽7的最低端时，配气活塞缸1内的工质气体受热膨胀驱动活塞头5复位，同时处于冷端的工质气体也受冷收缩，配气活塞缸1在活塞头5的带动下复位直至在此运动到冷端，完成一个循环；

只要冷端和热端存在温差，则活塞头5会不断带动配气活塞缸1做圆心扇形往复运动，在运动的过程中，配气活塞缸1顶端的磁体9也不断地往复运动，从而使得线圈衔铁10不断的进行切割磁感线动作，产生交流电，通过存储装置或用电装置将产生的交流电进行存储或使用。

实施例九

本实施例提供一种利用上述实施例五中一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式发电机，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽 8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿导向槽8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6 起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体；

配气活塞缸1与活塞头5之间通过风琴式波纹管或者膜盒结构连接，且配气活塞缸1与活塞头5之间不再密闭。

本实施例提供的设备其工作原理与实施例七的工作原理相同，其区别在于本实施例中，取消配气活塞缸1与活塞头5之间的密封配合，使用风琴式波纹管或者膜盒结构来封闭空气弹簧的气体空间，这样能够避免配气活塞缸1与活塞头5之间的摩擦损耗，也能彻底杜绝工质气体和空气弹簧气体之间有可能的相互泄漏；提高了设备的安全性和设备使用寿命。

实施例十

本实施例提供利用上述实施例八中一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式发电机，其与实施例七的其区别在于将密闭壳体2内腔形状由截面为扇形结构替换为内腔为长方体空腔结构；

将转轴3替换两个对称安装在配气活塞缸1外壁的限位块11，且两个限位块11与导向轴6相互垂直；

将轴孔4替换为与限位块11相互对应的限位槽12，两个限位块11的一端分别设置在与其相对于的限位槽12内；

配气活塞缸1的轴线与密闭壳体2内腔的一条轴线相互平行，配气活塞缸1和磁体9构成的整体仅可沿限位槽12且与密闭壳体2内腔中和配气活塞缸1轴线相互垂直的方向上往复运动，其结构图如2。

本实施例中，设备结构更为简单，其工作原理与实施例八相同，区别仅在于配气活塞缸 1由圆心扇形摆动运动转变为水平方向上的往复运动，达到配气的效果。

实施例十一

本实施例提供一种利用上述实施例一中一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式制冷机，包括配气活塞缸1，配气活塞缸1的外侧罩设有密闭壳体2，配气活塞缸1的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴3，密闭壳体2与转轴3相互垂直且平行于转轴3轴线的截面为扇形，密闭壳体2内腔下部与转轴3相互垂直的侧壁上均开设有与转轴3相对应的轴孔4，转轴3的两端分别设置在与其相对应的轴孔4内，即配气活塞缸1可以以转轴3为圆形在密闭壳体2的内腔中做圆心扇形摆动；

配气活塞缸1的内腔中设置有活塞头5，活塞头5可在配气活塞缸1内腔中上下往复运动，且活塞头5底部与配气活塞缸1之间密封，活塞头5上固定安装有导向轴6，且导向轴6与转轴3平行设置，密闭壳体2内腔与导向轴6相互垂直的侧壁上开设有与导向轴6相对应的倾斜槽7，倾斜槽7竖直方向上一端高一端低，导向轴6的两端分别穿过配气活塞缸1设置在与其相对应的倾斜槽7内，配气活塞缸1上沿沿轴向开设有与导向轴6相对应的导向槽 8，即活塞头5在配气活塞缸1的内腔中沿向孔8上下往复运动时，倾斜槽7可对导向轴6起到限位作用，使得导向轴6带动配气活塞缸1进行绕转轴3进行圆心扇形摆动运动；

配气活塞缸1的顶端固定安装有磁体9，密闭壳体2靠近磁体9的外壁上固定安装有线圈衔铁10(密闭壳体2顶部是非磁性材料如工程陶瓷制成)，即配气活塞缸1在做圆心扇形摆动运动时，可带动其顶部的磁体9进行摆动，使得其顶部的线圈衔铁10可对磁体9产生磁感线切割运动；

配气活塞缸1内腔的底部与活塞头5之间、密闭壳体2的内腔中均充填有工质气体；

密闭壳体2外壁的两侧分别设置有热端和冷端，热端靠近倾斜槽7的低端，冷端靠近倾斜槽7的高端，线圈衔铁10连接有外部交流电输送装置；

该装置的工作原理为：

当外部交流电输送装置输送交流电给线圈衔铁10时，线圈衔铁10可不断地驱动磁体9 进行往复运动，从而带动配气活塞缸1进行往复运动，使得其内工质气体不断地膨胀后接触冷端，压缩后接触热端，实现能量的交换，从而有效地将热端热能传递给冷端，达到制冷效果。

实施例十二

本实施例提供一中和上述实施例十一中类似的斯特林式制冷机，其与实施例十一的其区别在于将密闭壳体2内腔形状由截面为扇形结构替换为内腔为长方体空腔结构；

将转轴3替换两个对称安装在配气活塞缸1外壁的限位块11，且两个限位块11与导向轴6相互垂直；

将轴孔4替换为与限位块11相互对应的限位槽12，两个限位块12的一端分别设置在与其相对于的限位槽12内；

配气活塞缸1的轴线与密闭壳体2内腔的一条轴线相互平行，配气活塞缸1和磁体9构成的整体仅可沿限位槽12且与密闭壳体2内腔中和配气活塞缸1轴线相互垂直的方向上往复运动，其结构图如2。

本实施例中，其工作原理与实施例十一中设备的工作原理类似，其区别在于配气活塞缸 1与磁体9组成的整体不在做圆心扇形摆动，而是在密闭壳体2内腔中在活塞头5的带动下做与配气活塞缸1轴线相互垂直方向上的往复运动，即不断地在冷端和热端之间往复运动，实现制冷的目的，本结构相比于实施例十中的结构，其结构更加简单，且可以在配气活塞缸 1的外壁上均匀开设通气槽，即便于工质气体在密闭壳体2内腔中流动。

由上述实施例可以看出，本实用新型整体结构简单，大大降低了制造成本，提高了可靠性，用摆动配气活塞缸代替了配气活塞，将传统设备中的排量气缸和动力气缸整合了，用导向槽控制配气活塞缸的摆动，取代了连动杆、曲柄以及飞轮等一些列复杂结构；减少了很多无谓的机械结构和运动副的配合，摩擦损耗得以最大程度的减少；

解决了现有的发电机存在的死点问题，常见的曲柄活塞结构，往复运动的活塞转化成旋转运动时，存在上下死点问题，启动时需要加力矩来通过死点位置，运转时也需要用飞轮的惯性，或者用多缸发电机来克服。而本实用新型中的配气活塞缸是振荡输出，所以在启动和运转时，只要有温差，配气活塞缸就可以摆动振荡输出，不存在死点问题，输出更稳定，结构更简单。

解决了工质气体容易泄漏的问题，因为整个充填工质气体的工作空间和外部为机械隔离，和外界之间没有需要密封，所以可以实现彻底密闭，最大程度的避免了泄漏。使用监测和补气系统后，可以彻底避免压力不足。

Claims (10)

1.一种摆动活塞式密闭装置，包括配气活塞缸(1)，其特征在于，所述配气活塞缸(1)的外侧罩设有密闭壳体(2)，所述配气活塞缸(1)的底端固定安装有与其轴线垂直的转轴(3)，所述密闭壳体(2)与所述转轴(3)相互垂直且平行于所述转轴(3)轴线的截面为扇形，所述密闭壳体(2)内腔下部与所述转轴(3)相互垂直的侧壁上均开设有与所述转轴(3)相对应的轴孔(4)，所述转轴(3)的两端分别设置在与其相对应的轴孔(4)内，所述配气活塞缸(1)的内腔中设置有活塞头(5)，所述活塞头(5)可在所述配气活塞缸(1)内腔中上下往复运动，且所述活塞头(5)底部与所述配气活塞缸(1)之间密封，所述活塞头(5)上固定安装有导向轴(6)，且所述导向轴(6)与所述转轴(3)平行设置，所述密闭壳体(2)内腔与所述导向轴(6)相互垂直的侧壁上开设有与所述导向轴(6)相对应的倾斜槽(7)，所述倾斜槽(7)竖直方向上一端高一端低，所述导向轴(6)的两端分别穿过所述配气活塞缸(1)设置在与其相对应的所述倾斜槽(7)内，所述配气活塞缸(1)上沿沿轴向开设有与所述导向轴(6)相对应的导向槽(8)，所述配气活塞缸(1)的顶端固定安装有磁体(9)，所述密闭壳体(2)靠近所述磁体(9)的外壁上固定安装有线圈衔铁(10)，所述配气活塞缸(1)内腔的底部与所述活塞头(5)之间、所述密闭壳体(2)的内腔中均充填有工质气体。

2.根据权利要求1所述的一种摆动活塞式密闭装置，其特征在于，将所述密闭壳体(2)内腔形状由截面为扇形结构替换为内腔为长方体空腔结构；

将所述转轴(3)替换两个对称安装在所述配气活塞缸(1)外壁的限位块(11)，且两个所述限位块(11)与所述导向轴(6)相互垂直；

将所述轴孔(4)替换为与所述限位块(11)相互对应的限位槽(12)，两个所述限位块(11)的一端分别设置在与其相对于的所述限位槽(12)内；

所述配气活塞缸(1)的轴线与所述密闭壳体(2)内腔的一条轴线相互平行，所述配气活塞缸(1)和所述磁体(9)构成的整体仅可沿所述限位槽(12)且与密闭壳体(2)内腔中和配气活塞缸(1)轴线相互垂直的方向上往复运动。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种摆动活塞式密闭装置，其特征在于，所述倾斜槽(7)具体为高度不断下降的线条状槽型结构或者O型槽，且当倾斜槽(7)具体为O型槽时，O型槽具体为倾斜椭圆形。

4.根据权利要求3所述的一种摆动活塞式密闭装置，其特征在于，所述配气活塞缸(1)与所述活塞头(5)之间被抽为真空，且所述配气活塞缸(1)与所述活塞头(5)之间通过复位弹簧连接。

5.根据权利要求3所述的一种摆动活塞式密闭装置，其特征在于，所述配气活塞缸(1)与所述活塞头(5)之间通过风琴式波纹管或者膜盒结构连接，且所述配气活塞缸(1)与所述活塞头(5)之间不再密闭。

6.根据权利要求5所述的一种摆动活塞式密闭装置，其特征在于，所述风琴式波纹管或者膜盒结构内部抽真空，且所述配气活塞缸(1)与所述活塞头(5)之间通过复位弹簧连接，所述复位弹簧设置在所述风琴式波纹管或者膜盒结构内腔中。

7.根据权利要求4、5或6所述的一种摆动活塞式密闭装置，其特征在于，所述密闭壳体(2)具体由外壳和端盖构成，所述外壳的前端固定安装有所述端盖。

8.根据权利要求7所述的一种摆动活塞式密闭装置，其特征在于，所述密闭壳体(2)还连接有气体压力监测装置和补气系统装置。

9.一种利用权利要求4、5或6所述的一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式发电机，其特征在于，所述密闭壳体(2)外壁的两侧分别设置有热端和冷端，所述热端靠近所述倾斜槽(7)的低端，所述冷端靠近所述倾斜槽(7)的高端，所述线圈衔铁(10)连接有外部储能或用电装置。

10.一种利用权利要求4、5或6所述的一种摆动活塞式密闭装置的斯特林式制冷机，其特征在于，所述密闭壳体(2)外壁的两侧分别设置有热端和冷端，所述热端靠近所述倾斜槽(7)的低端，所述冷端靠近所述倾斜槽(7)的高端，所述线圈衔铁(10)连接有外部交流电输送装置。