一種低溫差自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，特別是一種低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。由配氣活塞氣缸加熱面1，配氣活塞氣缸2，配氣活塞氣缸冷卻面3，動(dòng)力活塞氣缸4，動(dòng)力活塞5，動(dòng)力活塞配重6，動(dòng)力活塞磁鐵7，配氣活塞磁鐵8，配氣活塞9組成。配氣活塞可以自由活動(dòng)，沒(méi)有連桿穿出封閉的循環(huán)系統(tǒng)，上表面中心裝有一塊磁鐵；動(dòng)力活塞底部中心裝有一塊磁鐵，與配氣活塞上的磁鐵相互吸引，動(dòng)力活塞上裝有配重，通過(guò)調(diào)整配重的重量，使動(dòng)力活塞兩面的壓力差與動(dòng)力活塞整體的重力相等，動(dòng)力活塞懸浮在平衡位置。當(dāng)動(dòng)力活塞處于平衡位置以下時(shí)，動(dòng)力活塞底部壓力大于頂部壓力，動(dòng)力活塞向上移動(dòng)；位于平衡位置以上時(shí)則相反。當(dāng)動(dòng)力活塞處于平衡位置以下時(shí)，兩塊磁鐵的相互吸引力大于配氣活塞整體的重力，配氣活塞向上移動(dòng)；位于平衡位置以上時(shí)則相反。該發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)接近理想循環(huán)，摩擦力小，效率高，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在較低溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，可以廣泛應(yīng)用中低溫?zé)嵩吹哪芰俊?br> 【專利說(shuō)明】一種低溫差自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] 本發(fā)明是一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，特別是一種低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】 [0002] 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)又名熱氣機(jī)，通過(guò)工作氣體的受熱膨脹、遇冷壓縮而產(chǎn)生 動(dòng)力，其理論效率等于卡諾循環(huán)效率。圖1是傳統(tǒng)低溫配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意 圖。如圖所示，其配氣活塞通過(guò)配氣傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與飛輪系統(tǒng)相連，通過(guò)飛輪系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)配氣傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而控制配氣活塞運(yùn)動(dòng)。配氣活塞的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，而配氣傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的配氣活塞 桿須穿出閉式循環(huán)系統(tǒng)，因而需要進(jìn)行動(dòng)密封。配氣活塞的連續(xù)運(yùn)動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作 循環(huán)大大偏離理想循環(huán)，而桿件的動(dòng)密封是影響斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用化的難點(diǎn)之一。自由活 塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的一種結(jié)構(gòu)形式，它取消了傳統(tǒng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸和連 桿結(jié)構(gòu)，引入"自由活塞"，配氣活塞和動(dòng)力活塞靠氣體壓力和彈簧懸掛系統(tǒng)工作在諧振狀 態(tài)，從而減少機(jī)械磨損，提高效率。但彈簧懸掛系統(tǒng)調(diào)整困難，也對(duì)活塞有很大的約束作用， 剛性太強(qiáng)不諧振，剛性太弱容易使活塞超出形成范圍，工作時(shí)還要精密的控制系統(tǒng)才能保 證配氣活塞與動(dòng)力活塞之間的相差，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，也限制了自由活塞斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫時(shí)的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 因此，為了解決傳統(tǒng)低溫配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和自由活塞斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。其配氣活塞可以自由活動(dòng)， 沒(méi)有連桿穿出封閉的循環(huán)系統(tǒng)，上表面中心裝有一塊磁鐵。其動(dòng)力活塞底部中心裝有一塊 磁鐵，與配氣活塞上的磁鐵相互吸引。動(dòng)力活塞上裝有配重，通過(guò)調(diào)整配重的重量，使動(dòng)力 活塞兩面的壓力差與動(dòng)力活塞整體的重力相等，動(dòng)力活塞整體懸浮在平衡位置。當(dāng)動(dòng)力活 塞處于平衡位置以下時(shí)，動(dòng)力活塞底部壓力大于頂部壓力，動(dòng)力活塞向上移動(dòng)；位于平衡位 置以上時(shí)則相反。當(dāng)動(dòng)力活塞處于平衡位置以下時(shí)，兩塊磁鐵的相互吸引力大于配氣活塞 整體的重力，配氣活塞向上移動(dòng)；位于平衡位置以上時(shí)則相反。
[0004] 配氣活塞靠磁力和重力驅(qū)動(dòng)，可以自由活動(dòng)，沒(méi)有連桿穿出密封的循環(huán)系統(tǒng)，避免 傳統(tǒng)低溫配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)密封問(wèn)題，也沒(méi)有配氣機(jī)構(gòu)和飛輪系統(tǒng)帶來(lái)的摩擦 等問(wèn)題。磁力和重力的互相作用可以使配氣活塞快速移動(dòng)到位，不會(huì)受到配氣系統(tǒng)連續(xù)移 動(dòng)的限制，更加接近理想循環(huán)。動(dòng)力活塞靠重力和壓力差保持平衡諧振，調(diào)整參數(shù)遠(yuǎn)比彈簧 懸掛系統(tǒng)簡(jiǎn)單得多。動(dòng)力活塞的磁鐵可以控制配氣活塞移動(dòng)，無(wú)需復(fù)雜的控制系統(tǒng)。
[0005] 與公知技術(shù)相比本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果：該發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)接近理想循 環(huán)，摩擦力小，效率高，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在較低溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，可以廣泛應(yīng)用中低溫?zé)嵩吹哪芰俊?br>
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】 [0006] 圖1是傳統(tǒng)低溫配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007] 圖2是低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008] 圖3是低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程示意圖。
[0009] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0010] 1、配氣活塞氣缸加熱面
[0011] 2、配氣活塞氣缸
[0012] 3、配氣活塞氣缸冷卻面
[0013] 4、動(dòng)力活塞氣缸
[0014] 5、動(dòng)力活塞
[0015] 6、動(dòng)力活塞配重
[0016] 7、動(dòng)力活塞磁鐵
[0017] 8、配氣活塞磁鐵
[0018] 9、配氣活塞

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖3做進(jìn)一步的描述低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程。
[0020] 低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)力活塞5向下移動(dòng)。
[0021] 過(guò)程1 - 2 :動(dòng)力活塞5向下移動(dòng)，動(dòng)力活塞磁鐵7與配氣活塞磁鐵8相互吸引， 配氣活塞9向上移動(dòng)，配氣活塞氣缸2內(nèi)部的工作氣體流動(dòng)到配氣活塞氣缸加熱面1，工作 氣體被加熱。
[0022] 過(guò)程2 - 3 :工作氣體被加熱，工作氣體受熱膨脹，動(dòng)力活塞5受到壓力差大子重 力向上運(yùn)動(dòng),動(dòng)力活塞磁鐵7與配氣活塞磁鐵8相互距離增大，吸引力減小。
[0023] 過(guò)程3 - 4 :動(dòng)力活塞磁鐵7與配氣活塞磁鐵8相互距離增大，吸引力減小，配氣 活塞9受到重力向下移動(dòng)，配氣活塞氣缸2內(nèi)部的工作氣體流動(dòng)到配氣活塞氣缸冷卻面3， 工作氣體被冷卻。
[0024] 過(guò)程4 - 1 :工作氣體被冷卻，工作氣體冷卻收縮，動(dòng)力活塞5受到壓力差小于重 力向下運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)工作循環(huán)。
【權(quán)利要求】
1. 一種低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，由配氣活塞氣缸加熱面1，配氣活塞氣缸2,配氣 活塞氣缸冷卻面3,動(dòng)力活塞氣缸4,動(dòng)力活塞5,動(dòng)力活塞配重6,動(dòng)力活塞磁鐵7,配氣活塞 磁鐵8,配氣活塞9組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是：配氣活塞9可以自 由活動(dòng)，沒(méi)有連桿穿出封閉的循環(huán)系統(tǒng)，上表面中心裝有一塊磁鐵8。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是：動(dòng)力活塞5底部中 心裝有一塊磁鐵7,與配氣活塞9上的磁鐵8相互吸引，動(dòng)力活塞5上裝有配重6,通過(guò)調(diào)整 配重6的重量，使動(dòng)力活塞5兩面的壓力差與動(dòng)力活塞5整體的重力相等，動(dòng)力活塞5整體 懸浮在平衡位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是：動(dòng)力活塞5處于平 衡位置以下時(shí)，動(dòng)力活塞5底部壓力大于頂部壓力，動(dòng)力活塞5向上移動(dòng)；位于平衡位置以 上時(shí)則相反。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是：動(dòng)力活塞5處于平 衡位置以下時(shí)，動(dòng)力活塞磁鐵7與配氣活塞磁鐵8的相互吸引力大于配氣活塞9整體的重 力，配氣活塞9向上移動(dòng)；位于平衡位置以上時(shí)則相反。
【文檔編號(hào)】F02G1/043GK104100410SQ201310123131
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】陳觀生, 高攀, 李風(fēng), 張仁元, 毛凌波, 張廷晟, 劉沖沖 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)