專利名稱：一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備，具體涉及一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。背景技術(shù)：
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是十九世紀(jì)初蘇格蘭牧師羅伯特.斯特林(RobertMirling)以卡 諾循環(huán)理論為基礎(chǔ)開發(fā)的一種由外部供熱使氣體在不同溫度下作周期性壓縮和膨脹的閉 式循環(huán)外燃機(jī)，其特點(diǎn)是該發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔，在封閉的氣缸內(nèi)充有 一定容積的工質(zhì)，工作過程中，通過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)在高溫的熱腔中迅速加熱膨脹，然后流入低溫冷腔中壓縮，利用工質(zhì)在不停的發(fā)生 熱脹冷縮的過程中產(chǎn)生的壓力差來推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)做功。整個(gè)做功過程中，工質(zhì)不直接參與燃 燒，也不需要更換。現(xiàn)有已設(shè)計(jì)制造的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)有多種結(jié)構(gòu)，可利用各種能源，已在航天、陸上、 水上和水下等各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，其基本結(jié)構(gòu)如圖1至圖4所示，圖1至圖3為根據(jù)氣缸和 活塞的不通配置方式構(gòu)成的α型、β型和Υ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為轉(zhuǎn)子型 的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，從上述的現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)圖形上我們不難看出，現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)除了圖4中的轉(zhuǎn)子型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)以外，都是采用往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)模式；至于轉(zhuǎn)子 發(fā)動(dòng)機(jī)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)由于存在著許多的技術(shù)問題難以解決，以現(xiàn)有的技術(shù)水平幾乎是不 可能制造出來，因此現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)一般都以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式運(yùn)作。由于受往復(fù)運(yùn)動(dòng)這種形式的特性所限，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)需要進(jìn)行動(dòng)密封的很多地方 都必須采用接觸式動(dòng)密封件；由于采用了接觸式動(dòng)密封件，因此也就必不可少的牽涉到潤 滑問題以及動(dòng)摩擦問題，潤滑問題和摩擦問題又導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的接觸式動(dòng)密封件必然會(huì)出現(xiàn) 動(dòng)摩擦損耗，從而引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性下降、維修頻繁等問題。在現(xiàn)實(shí)條件下，斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)是一種對(duì)密封的要求特別高的外燃機(jī)，其熱缸的工作環(huán)境更是要求機(jī)體的密封件必然要 面對(duì)高溫高壓這個(gè)問題，因此也就形成了現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特性與密封技術(shù)現(xiàn)狀 的對(duì)立問題的存在。這個(gè)問題的存在也直接導(dǎo)致現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本高，機(jī)體 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，機(jī)體笨重，密封技術(shù)要求高，密封件使用壽命短，維護(hù)麻煩等技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)速高、體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單可靠、維護(hù)方便的新 型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為—種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括輸出動(dòng)力的中心轉(zhuǎn)軸和安裝在中心轉(zhuǎn)軸輸出端的啟 動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述中心轉(zhuǎn)軸的一端安裝有轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)包括圓柱形的殼體、 密封殼體前后兩端的隔熱邊墊、密封在殼體腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)、半圓柱形的移氣輪和 對(duì)殼體各內(nèi)腔進(jìn)行密封的迷宮密封裝置，所述殼體由上下兩部分半圓柱型的熱腔殼和半圓 柱型的冷腔殼組成，上下兩部分熱腔殼和冷腔殼之間連接有中央隔熱密封墊，所述熱腔殼用于加熱做功氣體介質(zhì)，所述冷腔殼用于冷卻做功氣體介質(zhì)；所述中心轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)輪移氣 機(jī)構(gòu)靠近啟動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)安裝有風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)與風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間依次設(shè)有連通所 述殼體及風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱能再生器組、導(dǎo)氣管組和單向分氣閥組；通過循環(huán)加熱冷卻轉(zhuǎn)輪移 氣機(jī)構(gòu)不同腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)，讓轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)殼體內(nèi)不同腔體的做功氣體介質(zhì)在熱 脹冷縮過程中造成不同腔體間的壓力差，令處于高壓腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)從輪移氣機(jī)構(gòu) 中流出，經(jīng)熱能再生器組和導(dǎo)氣管組后，再通過單向分氣閥組進(jìn)行分流，然后推動(dòng)風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)帶動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并輸出動(dòng)力，做功后的做功氣體介質(zhì)再由單向分氣閥組分流 后經(jīng)過導(dǎo)氣管組和熱能再生器組再流回轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)內(nèi)的處于低壓的腔體內(nèi)。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括裝配在中心轉(zhuǎn)軸上的第一 風(fēng)機(jī)和第二風(fēng)機(jī)，每組風(fēng)機(jī)由氣缸套、氣缸套頂、氣缸套底、裝配于氣缸套內(nèi)的葉輪、裝配于 葉輪上的葉片及氣缸外套座組成，在氣缸外套座內(nèi)還設(shè)有有對(duì)第一風(fēng)機(jī)、第二風(fēng)機(jī)內(nèi)的氣 體介質(zhì)進(jìn)行密封的迷宮密封組，所述單向分氣閥組則固定在氣缸外套座上。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述上下兩部分的熱腔殼和冷腔殼配合形成 四個(gè)獨(dú)立等同的第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第四移氣輪腔，并在中心轉(zhuǎn) 軸上分別安裝有與第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第四移氣輪腔配合的第一 移氣輪、第二移氣輪、第三移氣輪、第四移氣輪，所述第一移氣輪、第二移氣輪、第三移氣輪、 第四移氣輪均通過移氣輪安裝座固定在中心轉(zhuǎn)軸上；所述第一移氣輪和第二移氣輪以相差 180°相角通過移氣輪安裝座安裝在中心轉(zhuǎn)軸上，并與第一移氣輪腔和第二移氣輪腔一起 構(gòu)成第一轉(zhuǎn)輪移氣組，第一轉(zhuǎn)輪移氣組與所述熱能再生器組的部分再生器、導(dǎo)氣管組的部 分管道、單向分氣閥組的部分閥組及第一風(fēng)機(jī)組成第一循環(huán)做功系統(tǒng)；所述第三移氣輪和 第四移氣輪也以相差180°相角通過移氣輪安裝座安裝在中心轉(zhuǎn)軸上，并與第三移氣輪腔 和第四移氣輪腔一起構(gòu)成第二轉(zhuǎn)輪移氣組，第二轉(zhuǎn)輪移氣組與所述熱能再生器組的部分再 生器、導(dǎo)氣管組的部分管道、單向分氣閥組的部分閥組及第二風(fēng)機(jī)組成第二循環(huán)做功系統(tǒng)； 所述第一轉(zhuǎn)輪做功組與第二轉(zhuǎn)輪做功組以相差90°相角安裝在中心轉(zhuǎn)軸上。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)的迷宮密封裝置包括用于 密封隔絕第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第四移氣輪腔之間連通的軸用金屬 迷宮密封和座用金屬迷宮密封；所述座用金屬迷宮密封分為上下兩部分的成對(duì)設(shè)置并分別 與上下兩部分熱腔殼、冷腔殼的內(nèi)腔壁緊密配合，軸用迷宮密封通過密封圈和定位卡簧安 裝于中心轉(zhuǎn)軸上。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述殼體的熱腔殼上連接有用于提供熱源的 熱管組，冷腔殼側(cè)連接有所述熱能再生器組，所述的單向分氣閥組安裝在所述風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 氣缸外套座上，所述的導(dǎo)氣管組則安裝在單向分氣閥組與熱能再生器組之間。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述啟動(dòng)機(jī)構(gòu)包括啟動(dòng)馬達(dá)和啟動(dòng)齒輪箱， 在啟動(dòng)齒輪箱內(nèi)設(shè)有通過啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪組；所述啟動(dòng)齒輪箱分為箱體 基座和箱體封口蓋，在箱體封口蓋上設(shè)有安裝中心轉(zhuǎn)軸輸出端軸承以及輸出端高壓油封用 的軸承座和油封座，在箱體基座上裝配有迷宮密封軸承座組合件、單向注油閥及放油螺絲， 迷宮密封軸承座組合件上裝配有固定中心轉(zhuǎn)軸用的軸承和密封啟動(dòng)齒輪箱內(nèi)部高壓潤滑 油的雙向密封圈。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述中心轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有分別與轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)、風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)、啟動(dòng)機(jī)構(gòu)緊密配合的一些軸承和油封。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述中心轉(zhuǎn)軸末端轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)的隔熱墊外 還設(shè)有用于密封所述殼體右側(cè)的軸承座蓋、支撐中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承和用于密封軸承于軸 承座蓋內(nèi)的封口蓋。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述導(dǎo)氣管組采用四條導(dǎo)氣管組合在一起構(gòu) 成，所述熱能再生器組則分由四個(gè)熱能再生器構(gòu)成，每個(gè)熱能再生器的一端接口與所述轉(zhuǎn) 輪移氣機(jī)構(gòu)的第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第四移氣輪腔中相應(yīng)的一個(gè)移 氣輪腔相連通，每組再生器的另一端接口則與所述導(dǎo)氣管組對(duì)應(yīng)的一條導(dǎo)氣管的一端連 通，導(dǎo)氣管組的每條導(dǎo)氣管另一端與所述單向分氣閥組對(duì)應(yīng)的通道連通。如上所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，所述單向分氣閥組分為四條三通分叉管道和 分別設(shè)置在各條管道靠近風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)端管道口的正、反單向閥門組成；四條三通分叉管道中 每一條管道的一端與所述導(dǎo)氣管組對(duì)相應(yīng)的導(dǎo)氣管相連，另外兩端口與所述正、反單向閥 門分別組合后分別與所述第一風(fēng)機(jī)或者第二風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口和出氣口對(duì)應(yīng)連通。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過在運(yùn)動(dòng)方式上采用不同于以往的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式來運(yùn)作。通過在轉(zhuǎn)輪移 氣機(jī)構(gòu)內(nèi)以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)作的第一移氣輪、第二移氣輪、第三移氣輪、第四移氣輪帶動(dòng)轉(zhuǎn) 輪移氣機(jī)構(gòu)各腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)(壓縮空氣、或者是氫氣或氦氣)流轉(zhuǎn)于其加熱殼與 冷卻殼之間循環(huán)受熱和冷卻，利用做功氣體介質(zhì)的熱脹冷縮形成各腔體間的壓力差，令不 同腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)產(chǎn)生腔體間的流動(dòng)作為動(dòng)力，推動(dòng)風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)作，風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)作 則帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)運(yùn)作，從而帶動(dòng)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)運(yùn)作。采用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的這種結(jié)構(gòu) 能大大提高機(jī)體的工作效率。另外采用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式，除了在中心轉(zhuǎn)軸啟動(dòng)機(jī)構(gòu)處，在機(jī)器 停機(jī)的時(shí)候起到對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣體介質(zhì)進(jìn)行密封的接觸型密封件外，在該發(fā)動(dòng)機(jī)的其他 各個(gè)動(dòng)密封部位都采用了金屬迷宮密封，由于迷宮密封為無接觸式密封，因此它毋須潤滑， 同時(shí)無摩擦損耗，而且允許有一定限度下熱膨脹，另外由于是金屬制造，所以可以承受比一 般密封件的耐熱極限高出很多的溫度。采用這種結(jié)構(gòu)方式，一是使得該種機(jī)型的極限轉(zhuǎn)速 大大提高，轉(zhuǎn)速最高可達(dá)18000轉(zhuǎn)；二是本機(jī)型轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)內(nèi)做功氣體介質(zhì)預(yù)充裝壓力 變得很大，根據(jù)啟動(dòng)機(jī)構(gòu)處采用的密封件形式的不同，其做功氣體介質(zhì)預(yù)充裝壓力最高可 達(dá)65Mpa，使得在相同工作環(huán)境下，該種機(jī)型的體積要比已有機(jī)型的體積大大的減小；三是 采用這種密封方式，使該發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中會(huì)發(fā)生摩擦耗損的部件很少，因此大大的延長了 該發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和維護(hù)周期；四是采用這種密封方式后，使得該發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，比以 往的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)縮減了近20 %的零件，而且該發(fā)動(dòng)機(jī)零件材料選用比較廣泛，因此其制 造成本也大大的降低了。

圖1是現(xiàn)有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)α型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)β型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)Y型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是現(xiàn)有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的爆炸結(jié)構(gòu)圖6是本發(fā)明移除該機(jī)部分殼體的主視結(jié)構(gòu)立體圖；圖7是本發(fā)明移除轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)、減速箱和風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)上半部分殼體后的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 關(guān)系圖；圖8是本發(fā)明后視結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實(shí)施方式如圖5和圖6所示，本實(shí)施例提供一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括中心轉(zhuǎn)軸1和安裝 在中心轉(zhuǎn)軸1輸出端的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)2，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括啟動(dòng)馬達(dá)20和啟動(dòng)齒輪箱21，在啟動(dòng)齒 輪箱21內(nèi)設(shè)有通過啟動(dòng)馬達(dá)20驅(qū)動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪組22 (圖中未顯示齒形)，啟動(dòng) 齒輪箱21又分為箱體基座210和箱體封口蓋212，在箱體封口蓋212上設(shè)有軸承座2120， 在箱體基座210上裝配有迷宮密封軸承座組合件2100、單向注油閥(圖中未示)和放油螺 絲(圖中未示)；在中心轉(zhuǎn)軸1的另一端安裝有轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)3，在中心轉(zhuǎn)軸1的啟動(dòng)機(jī)構(gòu) 2旁安裝有利用轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)3內(nèi)的做功氣體介質(zhì)流動(dòng)來推動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu) 4，在轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)3與風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)4之間依次設(shè)有熱能再生器組5、和對(duì)氣體介質(zhì)進(jìn)行分流控 制供給給風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的單向分氣閥組7以及連接熱能再生器組5和單向分氣閥組7的導(dǎo)氣 管組6。如圖5和圖7所示，風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括安裝在在中心轉(zhuǎn)軸1相應(yīng)位置上的第一風(fēng)機(jī) 40和第二風(fēng)機(jī)41，每組風(fēng)機(jī)包括氣缸套400、氣缸套頂401、氣缸套底402、裝配于氣缸套 400內(nèi)的葉輪403、固定在葉輪403上的葉片404及相應(yīng)的氣缸外套座405和氣缸外套軸承 安裝座406組成，在氣缸外套座405內(nèi)還設(shè)有有對(duì)第一風(fēng)機(jī)40、第二風(fēng)機(jī)41內(nèi)的氣體介質(zhì) 進(jìn)行密封的迷宮密封組。繼續(xù)如圖5所示，轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)3包括圓柱形的殼體30、密封殼體30前后兩端的 隔熱邊墊31、密封在殼體30腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)、半圓柱形的移氣輪32和對(duì)殼體30內(nèi) 腔進(jìn)行密封的迷宮密封裝置33 ；在中心轉(zhuǎn)軸1末端的隔熱邊墊31外還設(shè)有用于密封所述 殼體30右側(cè)的軸承座蓋34、支撐中心轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承35和用于密封軸承35于軸承座蓋 34內(nèi)的封口蓋36。繼續(xù)如圖5所示，殼體30由上下兩部分的半圓型的熱腔殼300和半圓型的冷腔殼 301組成，熱腔殼上連接有用于提供熱源的熱管組302，冷腔殼301側(cè)連接有所述熱能再生 器組5、導(dǎo)氣管組6和單向分氣閥組7，熱腔殼300和冷腔殼301采用中空結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)并 便于做功氣體介質(zhì)在工作過程中的受熱和冷卻；其中，上下兩部分的熱腔殼300和冷腔殼 301配合形成四個(gè)獨(dú)立等同的第一移氣輪腔303、第二移氣輪腔304、第三移氣輪腔305、第 四移氣輪腔306，所述第一移氣輪腔303、第二移氣輪腔304、第三移氣輪腔305、第四移氣輪 腔306內(nèi)分別設(shè)有通過移氣輪安裝座11固定在中心轉(zhuǎn)軸1上的第一移氣輪320、第二移氣 輪321、第三移氣輪322、第四移氣輪323 ；所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)的迷宮密封裝置33包括用于 密封隔絕第一移氣輪腔303、第二移氣輪腔304、第三移氣輪腔305、第四移氣輪腔306之間 連通的軸用金屬迷宮密封330和座用金屬迷宮密封331，座用金屬迷宮密封331分為上下 兩部分的成對(duì)設(shè)置并分別與上下兩部分熱腔殼300、冷腔殼301的內(nèi)腔壁密封配合，軸用迷 宮密封330通過0型密封圈12和定位卡簧13安裝于中心轉(zhuǎn)軸1上并與座用金屬迷宮密封 331相配合。
繼續(xù)如圖5和圖7所示，所述第一移氣輪320和第二移氣輪321以相差180°相角 通過移氣輪安裝座11安裝在中心轉(zhuǎn)軸1上，并與第一移氣輪腔303和第二移氣輪腔304 — 起構(gòu)成第一轉(zhuǎn)輪移氣組，第一轉(zhuǎn)輪移氣組與所述熱能再生器組5的部分再生器、導(dǎo)氣管組6 的部分管道、單向分氣閥組7的部分閥組和第一風(fēng)機(jī)40組成第一循環(huán)做功系統(tǒng)。所述第三 移氣輪322和第四移氣輪323也以相差180°相角通過移氣輪安裝座11安裝在中心轉(zhuǎn)軸1 上，并與第三移氣輪腔305和第四移氣輪腔306 —起構(gòu)成第二轉(zhuǎn)輪移氣組，第二轉(zhuǎn)輪移氣組 與所述熱能再生器組5的部分再生器、導(dǎo)氣管組6的部分管道、單向分氣閥組7的部分閥組 和第二風(fēng)機(jī)41組成第二循環(huán)做功系統(tǒng)；但第一轉(zhuǎn)輪移氣組與第二轉(zhuǎn)輪移氣組上的移氣輪 32安裝角度并不一致，它們是以相差90°相角通過移氣輪安裝座11安裝在中心轉(zhuǎn)軸1上。如圖5所示，中心轉(zhuǎn)軸1上有的四個(gè)等同的移氣輪安裝座11、其分別為移氣輪安裝 座110、移氣輪安裝座111、移氣輪安裝座112、移氣輪安裝座113。其上分別裝有第一移氣 輪320、第二移氣輪321、第三移氣輪322、第四移氣輪323(統(tǒng)稱為移氣輪，結(jié)構(gòu)形狀完全相 同)。移氣輪安裝座110及移氣輪安裝座111為第一轉(zhuǎn)輪移氣組的組件，移氣輪安裝座112 及移氣輪安裝座113為第二轉(zhuǎn)輪移氣組組件。如圖6所示，熱能再生器組5由四個(gè)再生器組合而成，每組再生器的相應(yīng)接口都分 別對(duì)應(yīng)地與所述的第一移氣輪腔303、第二移氣輪腔304、第三移氣輪腔305、第四移氣輪腔 306相關(guān)接口相連通，而其另一端接口則與導(dǎo)氣管組6中對(duì)應(yīng)的導(dǎo)氣管(圖中未示)連通； 其中，導(dǎo)氣管組6是由四條導(dǎo)氣管(圖中未示)組合在一起而成，每條導(dǎo)氣管的一端與所述 熱能再生器組5相應(yīng)的再生器端口連通，另一端口則與所述單向分氣閥組7上的相應(yīng)通道 相連通。所述單向分氣閥組7分為四條三通分叉管道以及組合在管道上的正、反單向閥門 組成；四條三通分叉管道中的每一條管道的一端與所述導(dǎo)氣管組6對(duì)相應(yīng)的導(dǎo)氣管相連， 所述風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第一風(fēng)機(jī)40和第二風(fēng)機(jī)41的進(jìn)氣口、出氣口分別與四條三通分叉管道 另外兩個(gè)裝有正、反單向閥門的端口連通。這樣，第一循環(huán)做功系統(tǒng)的第一轉(zhuǎn)輪移氣組和第 二循環(huán)做功系統(tǒng)的第二轉(zhuǎn)輪移氣組就可以通過熱能再生器組5、導(dǎo)氣管組6和單向分氣閥 組7組成的管道系統(tǒng)，分別獨(dú)立循環(huán)工作。工作原理簡述工作時(shí)，熱管組302受熱傳熱給轉(zhuǎn)輪移氣室3殼體30的熱腔殼300，熱腔殼300 受熱，當(dāng)溫度達(dá)到啟動(dòng)溫度時(shí)，通電給啟動(dòng)機(jī)構(gòu)2的啟動(dòng)馬達(dá)20，在通電后啟動(dòng)馬達(dá)20上 的輸出齒輪(圖中未示)在蝸桿(圖中未示)的作用下上移，接合并通過啟動(dòng)齒輪箱中減 速齒輪組22驅(qū)動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)啟動(dòng)馬達(dá)20斷電時(shí)，在啟動(dòng)馬達(dá)20內(nèi)部的回力彈簧 (圖中未示)的作用下，啟動(dòng)馬達(dá)20上的輸出齒輪下移并與減速齒輪組22分離后完成其啟 動(dòng)動(dòng)作。啟動(dòng)后，中心轉(zhuǎn)軸1帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)3上位于第一移氣輪腔303、第二移氣輪腔 304、第三移氣輪腔305、第四移氣輪腔306內(nèi)的第一移氣輪320、第二移氣輪321、第三移氣 輪322、第四移氣輪323分別旋轉(zhuǎn)，從而使每個(gè)移氣腔里的做功氣體介質(zhì)在移氣腔內(nèi)流轉(zhuǎn)， 不停的在殼體30熱腔殼300與殼體30冷腔殼301的作用下受熱和冷卻以達(dá)到膨脹和收縮 的效果。由于第一移氣輪腔303、第二移氣輪腔304內(nèi)的第一移氣輪320和第二移氣輪321 是以相差180°相角通過移氣輪安裝座11安裝在中心轉(zhuǎn)軸1上，并與第一移氣輪腔303和 第二移氣輪腔304 —起構(gòu)成第一轉(zhuǎn)輪移氣組，第一轉(zhuǎn)輪移氣組與所述熱能再生器組5的部分再生器、導(dǎo)氣管組6的部分管道、單向分氣閥組7的部分閥組和第一風(fēng)機(jī)40組成第一循 環(huán)做功系統(tǒng)；而所述第三移氣輪322和第四移氣輪323也以相差180°相角通過移氣輪安 裝座11安裝在中心轉(zhuǎn)軸1上，并與第三移氣輪腔305和第四移氣輪腔306 —起構(gòu)成第二轉(zhuǎn) 輪移氣組，第二轉(zhuǎn)輪移氣組與所述熱能再生器組5的部分再生器、導(dǎo)氣管組6的部分管道、 單向分氣閥組7的部分閥組和第二風(fēng)機(jī)41組成第二循環(huán)做功系統(tǒng)；但是第一轉(zhuǎn)輪移氣組 與第二轉(zhuǎn)輪移氣組上的移氣輪32安裝角度又不一致，而是以相差90°相角通過移氣輪安 裝座11安裝在中心轉(zhuǎn)軸1上，所以當(dāng)?shù)谝谎h(huán)做功系統(tǒng)的第一轉(zhuǎn)輪移氣組工作，第一移氣 輪腔303內(nèi)的第一移氣輪320位于殼體30的冷腔殼301邊時(shí)，第二移氣輪腔304內(nèi)的第二 移氣輪321則位于殼體30的熱腔殼300邊，第一移氣輪腔303內(nèi)的做功氣體介質(zhì)受熱膨 脹，與此同時(shí)第二移氣輪腔304內(nèi)的做功氣體介質(zhì)則冷卻收縮，這樣，就會(huì)在第一循環(huán)做功 系統(tǒng)的第一移氣輪腔303和第二移氣輪腔304之間形成了一個(gè)壓力差，使得第一移氣輪腔 303中的做功氣體介質(zhì)通過熱能再生器組5、導(dǎo)氣管組6、經(jīng)單向分氣閥組7分流后，通過第 一風(fēng)機(jī)40進(jìn)氣口流入并在通過第一風(fēng)機(jī)40時(shí)推動(dòng)第一風(fēng)機(jī)40的葉片404令第一風(fēng)機(jī)40 的葉輪403轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸1跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，然后做功后的做功氣體介質(zhì)再從第一風(fēng)機(jī) 40出氣口流出，經(jīng)單向分氣閥組7分流又經(jīng)導(dǎo)氣管組6、熱能再生器組5后向第二移氣輪腔 304中流去，與此相反，當(dāng)?shù)诙茪廨喦?04內(nèi)的第二移氣輪321位于殼體30的冷腔殼301 邊時(shí)，第一移氣輪腔303內(nèi)的第一移氣輪320位于殼體30的熱腔殼300邊，第二移氣輪腔 304內(nèi)的做功氣體介質(zhì)受熱膨脹，與此同時(shí)第一移氣輪腔303內(nèi)的做功氣體介質(zhì)冷卻收縮， 這時(shí)，在第一循環(huán)做功系統(tǒng)的第二移氣輪腔304和第一移氣輪腔303之間又形成了一個(gè)壓 力差，使得第二移氣輪腔304中的做功氣體介質(zhì)通過熱能再生器組5、導(dǎo)氣管組6、經(jīng)單向分 氣閥組7分流后，通過第一風(fēng)機(jī)40進(jìn)氣口流入，并在通過第一風(fēng)機(jī)40時(shí)推動(dòng)第一風(fēng)機(jī)40 的葉片404令第一風(fēng)機(jī)40的葉輪403轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，然后從第一風(fēng)機(jī)40 出氣口流出，再經(jīng)單向分氣閥組7分流后經(jīng)導(dǎo)氣管組6、熱能再生器組5后向第一移氣輪腔 303中流去。在第一循環(huán)做功系統(tǒng)工作的同時(shí)，第二循環(huán)做功系統(tǒng)中的第二風(fēng)機(jī)41及第二轉(zhuǎn) 輪移氣組亦采用和第一循環(huán)做功系統(tǒng)同樣的做功方式運(yùn)作。不同之處在于，第二轉(zhuǎn)輪移氣 組與第一轉(zhuǎn)輪移氣組上的移氣輪是以相差90°相角通過移氣輪安裝座11安裝在中心轉(zhuǎn)軸 1上，因此第二循環(huán)做功系統(tǒng)的運(yùn)作周期與第一循環(huán)做功系統(tǒng)的運(yùn)作周期相差90°，使該 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)運(yùn)行起來更平穩(wěn)，做功效率更高。這樣，第一循環(huán)做功系統(tǒng)與第二循環(huán)做功系統(tǒng)往 復(fù)交替，驅(qū)動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并可以通過中心轉(zhuǎn)軸1向外連續(xù)輸出動(dòng)能。當(dāng)然，本發(fā)明轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)與風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的連接控制方式還可有其他變形?？?之，根據(jù)上述實(shí)施例的提示而做顯而易見的變動(dòng)，以及其他凡是不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的改動(dòng)， 均應(yīng)包括在權(quán)利要求所述的范圍之內(nèi)。
9
權(quán)利要求
1.一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括輸出動(dòng)力的中心轉(zhuǎn)軸和安裝在中心轉(zhuǎn)軸輸出端的啟動(dòng) 機(jī)構(gòu)，其特征在于所述中心轉(zhuǎn)軸的一端安裝有轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)包括圓柱形的殼體、密 封殼體前后兩端的隔熱邊墊、密封在殼體腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)、半圓柱形的移氣輪和對(duì) 殼體各內(nèi)腔進(jìn)行密封的迷宮密封裝置，所述殼體由上下兩部分半圓柱型的熱腔殼和半圓柱 型的冷腔殼組成，上下兩部分熱腔殼和冷腔殼之間連接有中央隔熱密封墊，所述熱腔殼用 于加熱做功氣體介質(zhì)，所述冷腔殼用于冷卻做功氣體介質(zhì)；所述中心轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)靠近啟動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)安裝有風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu) 與風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間依次設(shè)有連通所述殼體及風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱能再生器組、導(dǎo)氣管組和單向分氣 閥組；通過循環(huán)加熱冷卻轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)不同腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)，讓轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)殼體內(nèi) 不同腔體的做功氣體介質(zhì)在熱脹冷縮過程中造成不同腔體間的壓力差，令處于高壓腔體內(nèi) 的做功氣體介質(zhì)從輪移氣機(jī)構(gòu)中流出，經(jīng)熱能再生器組和導(dǎo)氣管組后，再通過單向分氣閥 組進(jìn)行分流，然后推動(dòng)風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)帶動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并輸出動(dòng)力，做功后的做功 氣體介質(zhì)再由單向分氣閥組分流后經(jīng)過導(dǎo)氣管組和熱能再生器組再流回轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)內(nèi) 的處于低壓的腔體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括裝 配在中心轉(zhuǎn)軸上的第一風(fēng)機(jī)和第二風(fēng)機(jī)，每組風(fēng)機(jī)由氣缸套、氣缸套頂、氣缸套底、裝配于 氣缸套內(nèi)的葉輪、裝配于葉輪上的葉片及氣缸外套座組成，在氣缸外套座內(nèi)還設(shè)有有對(duì)第 一風(fēng)機(jī)、第二風(fēng)機(jī)內(nèi)的氣體介質(zhì)進(jìn)行密封的迷宮密封組，所述單向分氣閥組則固定在氣缸 外套座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述上下兩部分的熱 腔殼和冷腔殼配合形成四個(gè)獨(dú)立等同的第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第四 移氣輪腔，并在中心轉(zhuǎn)軸上分別安裝有與第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第 四移氣輪腔配合的第一移氣輪、第二移氣輪、第三移氣輪、第四移氣輪，所述第一移氣輪、第 二移氣輪、第三移氣輪、第四移氣輪均通過移氣輪安裝座固定在中心轉(zhuǎn)軸上；所述第一移氣輪和第二移氣輪以相差180°相角通過移氣輪安裝座安裝在中心轉(zhuǎn)軸 上，并與第一移氣輪腔和第二移氣輪腔一起構(gòu)成第一轉(zhuǎn)輪移氣組，第一轉(zhuǎn)輪移氣組與所述 熱能再生器組的部分再生器、導(dǎo)氣管組的部分管道、單向分氣閥組的部分閥組及第一風(fēng)機(jī) 組成第一循環(huán)做功系統(tǒng)；所述第三移氣輪和第四移氣輪也以相差180°相角通過移氣輪安裝座安裝在中心轉(zhuǎn)軸 上，并與第三移氣輪腔和第四移氣輪腔一起構(gòu)成第二轉(zhuǎn)輪移氣組，第二轉(zhuǎn)輪移氣組與所述 熱能再生器組的部分再生器、導(dǎo)氣管組的部分管道、單向分氣閥組的部分閥組及第二風(fēng)機(jī) 組成第二循環(huán)做功系統(tǒng)；所述第一轉(zhuǎn)輪做功組與第二轉(zhuǎn)輪做功組以相差90°相角安裝在中心轉(zhuǎn)軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)的 迷宮密封裝置包括用于密封隔絕第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第四移氣輪 腔之間連通的軸用金屬迷宮密封和座用金屬迷宮密封；所述座用金屬迷宮密封分為上下兩 部分的成對(duì)設(shè)置并分別與上下兩部分熱腔殼、冷腔殼的內(nèi)腔壁緊密配合，軸用迷宮密封通過密封圈和定位卡簧安裝于中心轉(zhuǎn)軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述殼體的熱腔殼上 連接有用于提供熱源的熱管組，冷腔殼側(cè)連接有所述熱能再生器組，所述的單向分氣閥組 安裝在所述風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)的氣缸外套座上，所述的導(dǎo)氣管組則安裝在單向分氣閥組與熱能再生 器組之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述啟動(dòng)機(jī)構(gòu)包括啟 動(dòng)馬達(dá)和啟動(dòng)齒輪箱，在啟動(dòng)齒輪箱內(nèi)設(shè)有通過啟動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪組；所 述啟動(dòng)齒輪箱分為箱體基座和箱體封口蓋，在箱體封口蓋上設(shè)有安裝中心轉(zhuǎn)軸輸出端軸承 以及輸出端高壓油封用的軸承座和油封座，在箱體基座上裝配有迷宮密封軸承座組合件、 單向注油閥及放油螺絲，迷宮密封軸承座組合件上裝配有固定中心轉(zhuǎn)軸用的軸承和密封啟 動(dòng)齒輪箱內(nèi)部高壓潤滑油的雙向密封圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述中心轉(zhuǎn)軸上還設(shè) 有分別與轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)、風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)、啟動(dòng)機(jī)構(gòu)緊密配合的一些軸承和油封。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述中心轉(zhuǎn)軸末端轉(zhuǎn) 輪移氣機(jī)構(gòu)的隔熱墊外還設(shè)有用于密封所述殼體右側(cè)的軸承座蓋、支撐中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軸 承和用于密封軸承于軸承座蓋內(nèi)的封口蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)氣管組采用四 條導(dǎo)氣管組合在一起構(gòu)成，所述熱能再生器組則分由四個(gè)熱能再生器構(gòu)成，每個(gè)熱能再生 器的一端接口與所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)的第一移氣輪腔、第二移氣輪腔、第三移氣輪腔、第四移 氣輪腔中相應(yīng)的一個(gè)移氣輪腔相連通，每組再生器的另一端接口則與所述導(dǎo)氣管組對(duì)應(yīng)的 一條導(dǎo)氣管的一端連通，導(dǎo)氣管組的每條導(dǎo)氣管另一端與所述單向分氣閥組對(duì)應(yīng)的通道連ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述單向分氣閥組 分為四條三通分叉管道和分別設(shè)置在各條管道靠近風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)端管道口的正、反單向閥門組 成；四條三通分叉管道中每一條管道的一端與所述導(dǎo)氣管組對(duì)相應(yīng)的導(dǎo)氣管相連，另外兩 端口與所述正、反單向閥門分別組合后分別與所述第一風(fēng)機(jī)或者第二風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口和出氣 口對(duì)應(yīng)連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括輸出動(dòng)力的中心轉(zhuǎn)軸和安裝在中心轉(zhuǎn)軸輸出端的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述中心轉(zhuǎn)軸的一端安裝有轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)包括圓柱形的殼體、密封殼體前后兩端的隔熱邊墊、密封在殼體腔體內(nèi)的做功氣體介質(zhì)、半圓柱形的移氣輪和對(duì)殼體各內(nèi)腔進(jìn)行密封的迷宮密封裝置，所述殼體由上下兩部分半圓柱型的熱腔殼和半圓柱型的冷腔殼組成，上下兩部分熱腔殼和冷腔殼之間連接有中央隔熱密封墊，所述熱腔殼用于加熱做功氣體介質(zhì)，所述冷腔殼用于冷卻做功氣體介質(zhì)；所述中心轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)靠近啟動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)安裝有風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪移氣機(jī)構(gòu)與風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間依次設(shè)有連通所述殼體及風(fēng)動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱能再生器組、導(dǎo)氣管組和單向分氣閥組。
文檔編號(hào)F02G1/055GK102062015SQ201110020988
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者黃錦峰 申請人:黃錦峰