一种发电机与制冷机耦合的双斯特林机

摘要

一种发电机与制冷机耦合的双斯特林机，主要由斯特林热机、配气活塞、耦合机壳、功率活塞、板弹簧、压缩活塞、推移活塞、斯特林制冷机组成，其原理是通过耦合斯特林热机和斯特林制冷机，将斯特林热机的功率活塞作为斯特林制冷机的压缩活塞，将热能直接转换成压缩功，进而推动斯特林制冷机制冷。本发明减少了热-电-机-热过程中的两个环节，省去了线性交流发电机和直线电机，从而能够大幅提高空间热源的利用效率，减少了系统的重量，提高了系统的可靠性。同时本发明将斯特林热机和斯特林制冷机在同一轴线布置，实现了自主减振，能够应用于深空探测等多项空间任务中。

主权项

一种发电机与制冷机耦合的双斯特林机，其特征在于：包括斯特林热机(1)、配气活塞(2)、功率气缸(3)、功率活塞(4)、板弹簧(5)、内垫环(7)、耦合机壳(8)、压缩活塞(9)、压缩气缸(10)、推移活塞(11)、斯特林制冷机(12)、冷机膨胀腔(13)、冷机压缩腔(14)、热机压缩腔(15)和热机膨胀腔(16)；其中，所述耦合机壳(8)两端开口，内壁中间位置沿径向设有一隆起结构，该结构左右两侧形成突台；其总体连接关系如下：所述双斯特林机从左向右依次为斯特林热机(1)、功率气缸(3)、耦合机壳(8)、压缩气缸(10)和斯特林制冷机(12)，上述各部件之间通过法兰同轴固定连接；配气活塞(2)位于斯特林热机(1)与功率气缸(3)连接处的内腔中，形成径向间隙密封结构，配气活塞(2)和斯特林热机(1)之间的空间形成热机膨胀腔(16)；功率活塞(4)位于功率气缸(3)内腔左端，功率活塞(4)和配气活塞(2)之间的空间形成热机压缩腔(15)；推移活塞(11)位于斯特林制冷机(12)与压缩气缸(10)连接处的内腔中，形成径向间隙密封结构，推移活塞(11)和斯特林制冷机(12)之间的空间形成冷机膨胀腔(13)；压缩活塞(9)位于压缩气缸(10)内腔右端，压缩活塞(9)和推移活塞(11)之间的空间形成冷机压缩腔(14)；所述功率活塞(4)和压缩活塞(9)的轴线位于同一直线上，功率活塞(4)的活塞杆右端和压缩活塞(9)的活塞杆左端固定连接在一起；功率活塞(4)和压缩活塞(9)之间安装有两组柔性板弹簧(5)，左侧一组板弹簧的外圆右侧和耦合机壳(8)内壁的左侧凸台抵触连接，右侧一组板弹簧的外圆左侧和耦合机壳(8)内壁的右侧凸台抵触连接；左侧一组板弹簧的内孔套装在功率活塞(4)的活塞杆上，右侧一组板弹簧的内孔套装在压缩活塞(9)的活塞杆上；在功率活塞(4)和左侧一组板弹簧之间、左右两组板弹簧之间，以及压缩活塞(9)和右侧一组板弹簧之间分别设有内垫环(7)进行压紧和定位；由此使功率活塞(4)和功率气缸(3)之间，以及压缩活塞(9)和压缩气缸(10)之间在径向上形成间隙密封结构。