本公開一般地涉及發(fā)動機領(lǐng)域，特別涉及用于外燃式發(fā)動機的不同腔室之間的密封性隔斷裝置。

背景技術(shù)：

目前，隨著全球的化石能源儲量不斷降低，對燃料的利用效率的研究也在不斷進行。其中一個方向就是外燃機。

眾所周知，內(nèi)燃機是燃料在發(fā)動機內(nèi)部燃燒獲得動力。而外燃機則是燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，通過加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換。

斯特林發(fā)動機(Stirling Engine)是一種類型的外燃機，其通過氣體工質(zhì)的受熱膨脹、遇冷壓縮而產(chǎn)生動力。斯特林發(fā)動機內(nèi)包括熱腔和冷腔，氣體工質(zhì)在低溫的冷腔中收縮，然后流到高溫的熱腔中迅速加熱，發(fā)生膨脹做功，推動活塞，活塞的移動帶動其上連接的活塞桿進行往復(fù)運動，產(chǎn)生動力。

斯特林發(fā)動機的使用前景良好，因為其實際上的效率幾乎可以等于理論最大效率；并且只要熱腔達到工作溫度，設(shè)備即可做功運行，環(huán)境溫度越低，發(fā)電效率越高。同時，出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于各種使用情況，例如：高海拔地區(qū)、負海拔地區(qū)(例如水下、潛艇、等)。

但是目前，斯特林發(fā)動機的使用過程中仍然存在不少技術(shù)困難，其中一個比較有代表性且難以解決的就是：為了提高工作效率，需要對往復(fù)運動的活塞桿進行降溫，這通常通過在冷腔側(cè)注入冷卻油來實現(xiàn)；但冷卻油會隨之附著在活塞桿上。由于活塞桿的往復(fù)運動會進入熱腔，部分附著在其上的油分子也會隨即進入熱腔；但是，熱腔中由于存在氣體工質(zhì)，需要對工質(zhì)的純度提出很高的要求，進入的油分子擴散在工質(zhì)中，會極大地降低工質(zhì)的純度，進而降低發(fā)動機的工作效率，并對長期高溫工作的發(fā)動機 帶來安全隱患。

為了解決此類問題，業(yè)界已經(jīng)提出了不少方式。例如，在冷腔和熱腔之間增加一個電刷裝置，驅(qū)動刷毛對活塞桿上的油分子進行掃除操作?；蛘?，提高冷腔和活塞桿之間的密封程度，減少油分子的排出。

但以上這些方式效果都不甚理想，尤其無法解決小體積油分子的附著問題。在實際使用過程中，仍然會有少量的油分子薄膜附著在活塞桿的桿壁上。大尺寸的刷毛無法徹底將其清除。同時，由于高溫蒸發(fā)的油分子氣體也無法用物理性的電刷進行去除。此外，增加的電刷裝置和密封裝置也增加了發(fā)動機的制造復(fù)雜度和制造成本。

因此，目前極需一種能有效解決上述進一步的需要、結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低，且對油分子薄膜去除效率高的發(fā)動機隔斷油膜裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本公開的目的至少在于提供一種發(fā)動機隔斷油膜裝置，其通過增加一個O型圈與活塞桿過盈配合，幾乎完全杜絕了油膜由于慣性滑動而隨活塞桿竄入絕油腔；并配以在絕油腔中施加高壓，在過渡腔中施加低壓以杜絕油氣進入絕油腔；此外在過渡腔中增加出油孔，使積存于過渡腔的油氣和油膜排出發(fā)動機。該發(fā)動機隔斷油膜裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，密封性能好，能完全杜絕油氣和油膜進入絕油腔，裝拆維修方便。

根據(jù)本公開的第一方面，提出了一種發(fā)動機，其特征在于，包括：發(fā)動機機體(10)；儲油腔(2)，用于存儲活塞桿冷卻油；過渡腔(16)，耦合到所述儲油腔，在所述過渡腔中安置了隔斷油膜裝置，以確保油分子薄膜在此被完全去除；絕油腔(11)，耦合到所述過渡腔(16)，用于安置氣體工質(zhì)；活塞桿(1)，被插入并貫通所述儲油腔、所述過渡腔以及所述絕油腔，并進行往復(fù)的前后運動；所述隔斷油膜裝置包括：油膜隔斷圈(17)，在所述過渡腔中，套在所述活塞桿的上并與所述活塞桿形成過盈配合。

根據(jù)本公開的第二方面，還包括：桿密封殼凸起部(4)，桿密封殼凹部(5)，兩者互相配合，套在所述活塞桿之上，用于將密封件組合緊壓在所述活塞桿的行進通路上。

根據(jù)本公開的第三方面，所述密封件組合包括：第一組密封件，位于所 述過渡腔靠近所述儲油腔的附近，并包括：第一活塞密封圈(3)、桿密封擋片(13)、孔用擋圈密封墊(14)，先將所述活塞桿套入所述桿密封殼凸起部，然后依次將所述第一活塞密封圈、所述桿密封擋片)、和所述孔用擋圈密封墊)穿在所述活塞桿之上，然后再將所述油膜隔斷圈裝在所述活塞桿上；第二組密封件,位于所述過渡腔靠近所述絕油腔的附近，并包括：桿密封擋環(huán)(7)、孔用擋圈(8)、第二活塞密封圈(19)，在以上第一組密封件和所述油膜隔斷圈裝在所述活塞桿上之后，將所述桿密封擋環(huán)、所述孔用擋圈、所述第二活塞密封圈依次套在所述活塞桿之上；所述油膜隔斷圈位于所述第一組密封件和所述第二組密封件之間，且所述活塞桿的往復(fù)運動不會使得所述油膜隔斷圈觸碰所述第一組密封件和所述第二組密封件。

根據(jù)本公開的第四方面，所述隔斷油膜裝置還包括：大密封圈(15)，是將所述第一活塞密封圈、所述桿密封擋片)、和所述孔用擋圈密封墊)穿在所述活塞桿上之后，所述大密封圈被套裝在所述桿密封殼凸起部上，用于固定所述桿密封殼凸起部，隨后再將所述油膜隔斷圈裝在所述活塞桿上；小密封圈(6)，是在將所述桿密封擋環(huán)、所述孔用擋圈、所述第二活塞密封圈依次套在所述活塞桿上之后，所述小密封圈被套裝在所述桿密封殼凹部上，并用于固定所述桿密封殼凹部。

根據(jù)本公開的第五方面，所述發(fā)動機機體上還開設(shè)有：高壓進氣口(9)、活塞桿冷卻進油口(12)，以及低壓進氣口(18)；其中，在發(fā)動機工作期間，加熱后的氣體工質(zhì)從所述高壓進氣口進入所述絕油腔進行做功。低溫的冷卻油從所述活塞桿冷卻進油口進入所述儲油腔，用于對所述活塞桿進行冷卻。

根據(jù)本公開的第六方面，其特征在于，所述第一活塞密封圈和所述第二活塞密封圈19的材質(zhì)可以是橡膠或其他密封材料，用于套在所述活塞桿上，與所述活塞桿緊密配合，以初步隔斷油氣和油膜，但不阻礙所述活塞桿的往復(fù)運動；所述孔用擋圈密封墊用于封蓋并限位所述桿密封擋片，以進一步與所述第一活塞密封圈配合，提高密封效果；所述孔用擋圈用于封蓋并限位所述密封擋環(huán)，以進一步與所述第二活塞密封圈配合，提高密封效果。

根據(jù)本公開的第七方面，通過與所述活塞桿過盈配合的所述油膜隔斷圈，可以隔斷所述活塞桿上附著的油膜向所述絕油腔的進一步運動，使所述活塞桿上附著的油膜堆積在所述活塞桿上與所述油膜隔斷圈相接觸的位 置，進而由于油膜自身重力原因而滴落在所述過渡腔中。

根據(jù)本公開的第八方面，在所述絕油腔中施加高壓，在所述過渡腔中施加低壓，可以在所述絕油腔和所述過渡腔之間形成一個逆向的壓力差，杜絕油氣進入所述絕油腔。

根據(jù)本公開的第九方面，所述油膜隔斷圈呈0形，是橡膠材質(zhì)，且直徑為16mm，圈厚度為2.4mm。

根據(jù)本公開的第十方面，一種用于外燃式發(fā)動機的不同腔室之間油膜隔斷裝置，其特征在于，包括：油膜隔斷圈(17)，在所述外燃式發(fā)動機的儲油腔(2)和絕油腔(11)之間的過渡腔(16)中，套在所述外燃式發(fā)動機的活塞桿(1)的上并與所述活塞桿形成過盈配合；其中所述油膜隔斷圈是密封材料，且直徑為14mm至18mm中的一個值，圈厚度為2mm至4mm中的一個。

在本文中，術(shù)語“連接”或“耦合”被定義為兩個主體之間的連接，不過不一定是直接的連接，也可包括通過其他中間節(jié)點或設(shè)備而實現(xiàn)的間接連接關(guān)系。

本文中所使用的術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”、以及“含有”是開放式的連接動詞。因此，一種方法或裝置“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一個或一個以上步驟或組件指的是：該方法或裝置具有那些一個或一個以上步驟或組件，但并不是僅僅具有那些一個或一個以上步驟或組件，也可包括其他的本文中未提及的一個或一個以上步驟或組件。

應(yīng)當(dāng)理解，本公開以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本公開提供進一步的解釋。

附圖簡述

包括附圖是為提供對本公開進一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本公開的一部分，附圖示出了本公開的實施例，并與本說明書一起起到解釋本公開原理的作用。在結(jié)合附圖并閱讀了下面的對特定的非限制性本公開的實施例之后，本公開的其他特征以及優(yōu)點將變得顯而易見。其中：

圖1示出了根據(jù)本公開的一個方面的應(yīng)用了發(fā)動機隔斷油膜裝置的改進型斯特林發(fā)動機的剖面圖。

圖2示出了根據(jù)本公開的一個方面的O型油膜隔斷圈緊貼在活塞桿上的 示意圖。

具體實施方式

參考在附圖中示出和在以下描述中詳述的非限制性實施例，更完整地說明本公開的多個技術(shù)特征和有利細節(jié)。并且，以下描述忽略了對公知的原始材料、處理技術(shù)、組件以及設(shè)備的描述，以免不必要地混淆本公開的技術(shù)要點。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解到，在下文中描述本公開的實施例時，描述和特定示例僅作為說明而非限制的方式來給出。

在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標記來表示相同或相似的部分。此外，盡管本公開中所使用的術(shù)語是從公知公用的術(shù)語中選擇的，但是本公開說明書中所提及的一些術(shù)語可能是公開人按他或她的判斷來選擇的，其詳細含義在本文的描述的相關(guān)部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實際術(shù)語，而是還要通過每個術(shù)語所蘊含的意義來理解本公開。

圖1示出了根據(jù)本公開的一個方面的應(yīng)用了發(fā)動機隔斷油膜裝置的改進型斯特林發(fā)動機的剖面圖?？梢哉J識到，圖1并沒有示出所有的發(fā)動機部件，而僅僅示出了與本公開的目的相關(guān)聯(lián)的那些部件。

圖1中的附圖標記10示出了發(fā)動機的機體剖面，其中包括：儲油腔2、存儲活塞桿冷卻油；過渡腔16，在此中安置了隔斷油膜裝置，以確保油分子薄膜在此被完全去除；絕油腔11，用于安置氣體工質(zhì)，此處不允許油分子進入。

活塞桿1被插入并貫通以上三個腔室，并可以按照箭頭A所示的方向進行往復(fù)的前后運動。

隔斷油膜裝置包括與活塞桿1配合的一系列部件的組合。具體而言，在實際安裝過程中，先將活塞桿1套入桿密封殼凸起部4，隨后依次穿過第一活塞密封圈(例如，具有彈簧蓄能效果)3、桿密封擋片13、孔用擋圈密封墊14，然后再將大密封圈(例如，具有彈簧蓄能效果)15套裝在桿密封殼凸起部4上。此后，將O型油膜隔斷圈17裝在活塞桿1上，并位于過渡腔16中。O型油膜隔斷圈17與活塞桿1形成過盈配合，使得O型油膜隔斷圈17緊貼在活塞桿1上，兩者之間不存在物理性間隙。

所述以上裝好的部件被裝入桿密封殼凹部5，隨后依次穿過桿密封擋環(huán) 7、孔用擋圈8、第二活塞密封圈(例如，具有彈簧蓄能效果)19，進行密封，再將小密封圈(例如，具有彈簧蓄能效果)6套裝在桿密封殼凹部5上。

最后，將上述裝配好的部件集合裝入發(fā)動機機體10。

此外，發(fā)動機機體10上還開設(shè)有高壓進氣口9、活塞桿冷卻進油口12，以及低壓進氣口(出油口)18。

具體而言，桿密封殼凸起部4和桿密封殼凹部5是一對互相配合的組合件，用于將密封件組合緊壓在活塞桿1的行進通路上。密封件組合由前后(依照活塞桿1的行進路線來定義)兩組的密封件。第一組密封件包括：第一活塞密封圈3、桿密封擋片13、孔用擋圈密封墊14。第二組件密封件包括：桿密封擋環(huán)7、孔用擋圈8、第二活塞密封圈19。具體而言，第一組密封件位于過渡腔16靠近儲油腔2的附近，第二組密封件位于過渡腔16靠近絕油腔11的附近。而O型油膜隔斷圈17在位于過渡腔16內(nèi)，即，在第一組密封件和第二組密封件之間?；钊麠U1的往復(fù)運動不會使得O型油膜隔斷圈17觸碰第一組密封件和第二組密封件。

第一活塞密封圈3和第二活塞密封圈19的材質(zhì)可以是橡膠或其他密封材料，用于套在活塞桿1上，與活塞桿1緊密配合，這是為了初步隔斷油氣和油膜，但不阻礙活塞桿1的運動。

大密封圈15用于固定桿密封殼凸起部4，小密封圈6用于固定桿密封殼凹部5，大密封圈15和小密封圈6的材質(zhì)可以是高壓靜密封圈。

孔用擋圈密封墊14用于封蓋并限位桿密封擋片13，以進一步與第一活塞密封圈19配合，提高密封效果。

孔用擋圈8用于封蓋并限位密封擋環(huán)7，以進一步與第二活塞密封圈3配合，提高密封效果。

在發(fā)動機工作期間，加熱后的氣體工質(zhì)從高壓進氣口9進入絕油腔11，進行做功。低溫的冷卻油從活塞桿冷卻進油口12進入儲油腔2，用于對活塞桿1進行冷卻。

在活塞桿1的往復(fù)運動期間，高溫和運動會使一部分的冷卻油氣化并在活塞桿表面附著并形成一層致密的油膜。經(jīng)由密封件組合(第一活塞密封圈3、桿密封擋片13、孔用擋圈密封墊14，大密封圈15、桿密封擋環(huán)7、孔用擋圈8、第二活塞密封圈19、小密封圈6)，可以杜絕絕大部分的油氣和油分子進入過渡腔16。但公開人發(fā)現(xiàn)，極少量的油氣會逐漸擴散至過渡 腔16中，同時活塞桿1上附著的油膜則會隨著活塞桿運動而慣性移動到過渡腔16中。

此時，通過與活塞桿1過盈配合的O型油膜隔斷圈17可以隔斷油膜向絕油腔11的進一步運動，使油膜依托O型油膜隔斷圈17逐漸在活塞桿1上堆積，進而由于自身重力原因滴落在過渡腔16中。在過渡腔16中堆積并滴落的油體則由出油口18逐漸排出發(fā)動機機體10。

同時，在絕油腔11中施加高壓，在過渡腔16中施加低壓，可以在絕油腔11和過渡腔16之間形成一個逆向的壓力差，完全杜絕油氣進入絕油腔11。

通過上述兩個方式，保證了絕油腔無油工作空間。

圖2示出了根據(jù)本公開的一個方面的O型油膜隔斷圈17緊貼在活塞桿1上的示意圖。為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的清楚理解，圖2是實際使用情況的45度斜視圖，可能存在一定的形變和要素簡化，但這些均不影響本公開的實質(zhì)內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在圖2的基礎(chǔ)上獲得充分的揭示，使用現(xiàn)有的部件加以實現(xiàn)。

如圖2所示的，O型油膜隔斷圈17被裝在活塞桿1上，并與活塞桿1形成過盈配合，使得O型油膜隔斷圈17可以緊貼在活塞桿1上，兩者之間不存在物理性間隙。

由于活塞桿1上會附著有極少量的油膜(從儲油腔2滲入的)，當(dāng)活塞桿1按照箭頭A的方向進行前后往復(fù)運動時，其上的油膜也會因慣性移動而從沿著儲油腔2->過渡腔16->絕油腔11的方向作進一步運動的可能性。

為了杜絕這種可能性，通過與活塞桿1過盈配合的O型油膜隔斷圈17，可以使活塞桿1上附著的油膜堆積在b點(即，活塞桿1上與隔斷圈17相接觸的位置)處，b處由此隨著發(fā)動機的工作而逐漸積累一定的油量，進而累積的油由于自身重力原因發(fā)生滑落，并沿著垂直的重力方向B而滴落在過渡腔16中，滴落在過渡腔16中堆積并滴落的油體則由出油口18逐漸排出發(fā)動機機體10(沒有示出在圖2中)。由此，O型油膜隔斷圈17起到了有效隔斷油膜的作用，并且結(jié)構(gòu)簡單，不需要電刷或篩子的額外配置，減少了制造成本、降低了安裝難度、也免去了后期維護、維修的潛在問題。

在一個實施方式中，O型油膜隔斷圈17的是密封材料，材質(zhì)可以是橡膠或其他具有緊縮密封性的材料，尺寸是可以根據(jù)活塞桿1的直徑不同而 進行調(diào)整的。例如，在普遍的實施例中，隨著活塞桿1的直徑變化，O型油膜隔斷圈17的直徑可以取14mm-18mm中的一個值，圈厚度可以取2mm-4mm中的一個值。在另一個實施例中，O型油膜隔斷圈17的直徑可以是16mm，圈厚度可以是2.4mm。在其他實施例中，O型油膜隔斷圈17的直徑可以是14.5mm、15.5mm、17.5mm中的一個值，圈厚度可以是2mm、2.2mm、2.6mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm中的一個值。

根據(jù)本公開的以上諸個實施例所提供的發(fā)動機隔斷油膜裝置具有如下優(yōu)點：

一、安裝調(diào)試、裝拆維修方便，減少了制造成本、降低了安裝難度、也免去了后期維護、維修的潛在問題。

二、密封性能好，能完全杜絕油氣和油膜進入絕油腔，經(jīng)過測試，可以實現(xiàn)20000小時以上的連續(xù)密封工作。

根據(jù)以上所提出的隔斷油膜裝置，不僅僅可用于斯特林發(fā)動機，也同樣可以用于其他外燃機。

鑒于本公開內(nèi)容，可在不進行過渡實驗的情況下執(zhí)行本公開中公開和要求保護的所有方法。雖然已經(jīng)按照優(yōu)選實施例來描述了本公開的裝置和方法，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可顯而易見，可對本公開中描述的方法和方法的步驟或步驟順序應(yīng)用多種變型，而不背離本公開的概念、精神和范圍。此外，可對所公開的裝置做出修改，且可從本公開描述的組件中排除或替代多個組件，并實現(xiàn)相同或相似的結(jié)果。對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的所有這些相似的替代和修改被視為在由所附權(quán)利要求所限定的本公開的精神、范圍以及概念以內(nèi)。