双作用式斯特林发动机

摘要

本发明公开了一种双作用式斯特林发动机。它由四个相同的斯特林热力循环系统的机械构造(100、200、300、400)组成；第一个斯特林热力循环系统的机械构造(100)中的回热器(106)安装在活塞(107)顶部并跟随活塞(107)一起运动，冷却器(127)位于冷腔气缸(112)下方，活塞杆(108)穿过冷却器(127)上的活塞杆导向管(118)，并可在活塞杆导向管(118)中滑动。上述机械结构的改进减少了双作用式斯特林发动机的体积、重量和制造成本及回热器(106)壳体(131)的热损失，提高了双作用式斯特林发动机的效率和寿命。双作用式斯特林发动机可使用固态、液态、气态燃料和可再生的生物质燃料或垃圾中的燃料，以及太阳能等热源，具有燃料和热源来源范围广、热效率高和环境友好型的特点。它将在未来的社会生产实践中得到广泛的应用。

主权项

一种双作用式斯特林发动机，它由四个斯特林热力循环系统的机械构造(100、200、300、400)组成；第一个斯特林热力循环系统的机械构造(100)包括加热器(101)、热腔气缸(111)、活塞(107)、回热器(106)、冷腔气缸(112)、冷却器(127)，其特征在于：——第一个斯特林热力循环系统机械构造(100)的冷腔气缸(112)上的通孔(115)和第二个斯特林热力循环系统机械构造(200)中的冷却器(227)下端凹陷的空腔(221)上的通孔(220)通过管道(122)气密联通；第二个斯特林热力循环系统机械构造(200)的冷腔气缸(212)上的通孔(215)和第三个斯特林热力循环系统机械构造(300)中的冷却器(327)下端凹陷的空腔(321)上的通孔(320)通过管道(222)气密联通；第三个斯特林热力循环系统机械构造(300)的冷腔气缸(312)上的通孔(315)和第四个斯特林热力循环系统机械构造(400)中的冷却器(427)下端凹陷的空腔(421)上的通孔(420)通过管道(322)气密联通；第四个斯特林热力循环系统机械构造(400)的冷腔气缸(412)上的通孔(415)和第一个斯特林热力循环系统机械构造(100)中的冷却器(127)下端凹陷的空腔(121)上的通孔(120)通过管道(422)气密联通；——第一个斯特林热力循环机械构造(100)中的热膨胀腔(113)、加热器(101)、回热器(106)和第二个斯特林热力循环机械构造(200)中的冷却器(227)、冷压缩腔(214)构成第一个斯特林热力循环系统，第二个斯特林热力循环机械构造(200)中的热膨胀腔(213)、加热器(201)、回热器(206)和第三个斯特林热力循环机械构造(300)中的冷却器(327)、冷压缩腔(314)构成第二个斯特林热力循环系统，第三个斯特林热力循环机械构造(300)中的热膨胀腔(313)、加热器(301)、回热器(306)和第四个斯特林热力循环机械构造(400)中的冷却器(427)、冷压缩腔(414)构成第三个斯特林热力循环系统，第四个斯特林热力循环机械构造(400)中的热膨胀腔(413)、加热器(401)、回热器(406)和第一个斯特林热力循环机械构造(100)中的冷却器(127)、冷压缩腔(114)构成第四个斯特林热力循环系统；—一第一个斯特林热力循环系统中的气体工质有一部分跟随活塞(107)的往复运动，在回热器(106)、导流管(105)、套管(103)、热交换管(104)、热膨胀腔(113)中作往复流动；另一部分气体工质跟随活塞(107)的往复运动，在回热器(106)、回热器(106)侧面下部的通孔(110)、管道(122)、凹陷的空腔(221)、冷却器(227)中的冷却管、冷压缩腔(214)中作往复流动；每一个斯特林热力循环系统中的气体工质有一部分跟随其活塞的往复运动，在这个斯特林热力循环系统中的回热器、导流管、套管、热交换管、热膨胀腔中作往复流动；另一部分气体工质跟随其活塞的往复运动，在同一个斯特林热力循环系统中的回热器、回热器侧面下部的通孔、管道、凹陷的空腔、冷却器中的冷却管、冷压缩腔中作往复流动；——双作用活塞由导流管(105)、回热器(106)的壳体(131)、回热器芯(109)、活塞(107)、活塞杆(108)构成；导流管(105)的一端垂直地气密连接在回热器壳体(131)的顶部上，并且和回热器壳体(131)内联通；导流管(105)内径略大于热交换管(104)内径，其壁厚为0.2～2毫米，其长度大于活塞(107)的行程加上热腔气缸(111)顶部的厚度之和；导流管(105)的另一端插入套管(103)内，它们之间的径向间隙为0.1毫米左右，并且导流管(105)的轴心线和套管(103)的轴心延长线重合；相同的多根导流管分布在回热器壳体(131)顶部上，且每根导流管的轴心线和其对应的套管的轴心延长线重合；回热器壳体(131)上部外径小于热腔气缸(111)缸径0.1～0.2毫米，回热器壳体(131)中下部外径小于回热器壳体(131)上部外径2～10毫米，回热器壳体(131)中 下部长度略大于活塞(107)的行程；回热器壳体(131)下端和活塞(107)的顶部连接，回热器壳体(131)轴心线和活塞(107)的轴心延长线重合；在回热器壳体(131)下部的侧面壁上分布有贯通孔(110)，使回热器壳体(131)内外相通；回热器芯(109)安装在回热器壳体(131)内，其轴心线和回热器壳体(131)的轴心线重合；——冷腔气缸(112)的下端和冷却器(127)的顶板(116)一端气密连接，活塞杆导向管(118)一端和冷却器(127)的顶板(116)另一端气密连接并和冷腔气缸(112)联通，活塞杆导向管(118)另一端和冷却器(127)的底板(117)气密连接并和冷却器(127)底板(117)上的凹陷的空腔(121)联通，冷腔气缸(112)和凹陷的空腔(121)通过活塞杆导向管(118)相通，冷腔气缸(112)的轴心线、凹陷的空腔(121)的轴心线和活塞杆导向管(118)的轴心延长线重合，冷腔气缸(112)和活塞杆导向管(118)及凹陷的空腔(121)通过顶板(116)及底板(117)联接成一个整体结构；冷却管(119)一端穿过冷却器(127)顶板(116)和冷腔气缸(112)气密联通且冷却管(119)的管口不超过冷却器(127)顶板(116)的上表面，冷却管(119)另外一端穿过冷却器(127)底板(117)和凹陷的空腔(121)气密联通且冷却管(119)的管口不超过冷却器(127)底板(117)的下表面，冷腔气缸(112)和凹陷的空腔(121)通过冷却管(119)相通；相同的多根冷却管均匀地分布在，小于冷腔气缸(112)缸径的凹陷空腔(121)内径延伸柱面、活塞杆导向管(118)外径延伸柱面及顶板(116)、底板(117)之间所围的空间内；每根冷却管之间相距一定间距，并且每一根冷却管的轴心线和活塞杆导向管(118)的轴心线相互水平平行；贯通冷腔气缸(112)的通孔(115)位于活塞(107)到达上止点时，活塞(107)顶面之上的冷腔气缸(112)壁上；贯通凹陷的空腔(121)的通孔(120)位于凹陷的空腔(121)的壁上；——套管(103)和导流管(105)构成一个伸缩管，其伸缩长度大于活塞(107)的行程；设置在活塞(107)上的回热器(106)缩小了双作用式斯特林发动机总的无益容积，并且回热器(106)同步跟随活塞(107)的运动；活塞杆(108)穿过冷却器(127)上的活塞杆导向管(118)并可在活塞杆导向管(118)中滑动；冷腔气缸(112)的深度加上热腔气缸(111)的深度略大于回热器(106)的长度加上活塞(107)的长度再加上活塞(107)行程的长度，凹陷的空腔(121)的深度为数毫米。