專利名稱：一種并聯均壓式斯特林機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于斯特林發動機領域，具體地是涉及斯特林發動機運行方式的改進方法。
背景技術：
斯特林發動機是一種古老的發動機，由于其理論效率高、環保、能源適用范圍廣等優點，特別是近來在太陽能領域的良好表現被逐步受到重視，并得到長足的發展。但從現有的文獻和專利文獻來看，現有技術都是圍繞封閉循環(即工質M不變)的工況進行改進和提高，封閉循環提高效率的主要方法是提高熱源溫度，但由于材料耐熱性能的極限和釬焊技術的限制提高熱源溫度變得越來越困難。而且比功率比較低，限制了斯特林發動機的使用和發展。
發明內容本實用新型的目的是針對上述不足，而提出的一種以雙機組合運行的方式，利用斯特林發動機自身循環特性改變各機循環工質質量，通過增加膨脹過程的工質,減少壓縮過程的工質的方法,提高斯特林機效率和功率的并聯均壓式斯特林機。本實用新型的技術解決方案是兩臺斯特林發動機A、B之間通過連接軸連接，并由連通管將兩機回熱器R熱端連通，或者由連通管將兩機回熱器R冷端連接，在連通管上設有由正時機構控制的截止閥。本實用新型的技術解決方案中所述的兩臺斯特林發動機A、B的結構相同，連接相位差為180度。本實用新型的技術解決方案中所述的正時機構是電子電磁式或機械式。本實用新型以圖I說明其工作原理。圖中g—小置換容積循環曲線、G—大置換容積循環曲線、P-均衡壓力、M—均壓后的循環曲線。其動力活塞I掃過容積 G相同，置換活塞2掃過容積V不同。g循環置換活塞2掃過容積V小于G循環置換活塞
2掃過容積V，由圖I可以看出g循環壓縮終了 g2壓力大于膨脹終了 g4壓力，而G循環壓縮終了 G2壓力小于膨脹終了 G4壓力，利用G循環的這一特性可以通過G4點向G2點交換工質達到改變循環工質質量的目的。本實用新型的并聯均壓斯特林發動機的特點I、在做功容積G不變的情況下，置換容積V越大，引起壓縮終了壓力越小，膨脹
終了壓力越大，均壓交換的工質也就越多，效率更高。由于結構限制置換容積V不可能無限增大，在合理結構范圍內預計可以提高8%—15%。2、在實際實施中由于參與并聯的發動機各項實際損失(機械損失、熱傳導損失、 氣體流阻損失)在一定工況下變化不大，工質質量M的變化對各項實際損失影響不大(機械損失、熱傳導損失基本不變，氣體流阻略有增加)，所以由變工質質量M所帶來效率的增加幾乎可以視為效率的凈增加。所以對實際循環來說效率提高比例很大。由于膨脹過程工質增加，輸出功增加。壓縮過程工質減少，消耗功減少。整個系統的輸出功有較大的提高。
圖I是斯特林發動機P-V圖。圖2是動力活塞與冷端連接的并聯均壓式斯特林發動機示意圖。圖3是動力活塞與熱端連接的并聯均壓式斯特林發動機示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，以聲型機模型為例對本發明加以說明，，斯特林發動機A、B主要包括有動力活塞I，置換活塞2、加熱器E、回熱器R和冷卻器C，斯特林發動機A、B結構相同，置換活塞2掃過容積V適當增大，越大越好，視結構而定。通過連接軸6將兩機連接，兩機連接相位差180°。連通管3將兩機回熱器R熱端連通。連通管3內設有由正時機構5控制的截止閥4,正時機構5米用電子電磁式或機械式.。由以上機構構成一個雙機并聯均壓式斯特林發動機。工作原理如下雙機并聯發動機在截止閥4斷開時(大部分時間是斷開的)是兩個完全獨立運行的斯特林發動機。由于A機與B機結構相同P-V圖也就完全一致，見圖 IG循環，由于兩機連接相位相差180°并且聯動，所以在A機達到壓縮終了時B機恰好達到膨脹終了位置，這時由正時機構5控制的截止閥4短暫連通(連通角度、時間長短由具體發動機結構而定)，兩機連通后，由于兩機處于不同工況，兩機內部壓力不相等，壓力高側工質必然向壓力低側流動，使兩機內壓力達到均衡壓力P，均壓后截止閥4立刻關閉，兩機又回到的獨立運行狀態繼續運行，進入各自的等容過程.，截止閥4打開的均壓過程中兩機間有工質流動，如圖I所示，由于B機G4點壓力大于A機G2點壓力，B機膨脹終了狀態下的工質會通過連通管3流向壓縮終了的A機，直至兩機壓力平衡，導致A機工質增加，B機工質減少，改變了兩機各自的工質質量M。截止閥4打開的均壓過程中兩機連通，由于兩機是相向運動的，兩機內容積之和不變，兩機此時處于各自的止點附近運動很小，相當于一個等容過程，雖然壓力有變化，但沒有做功。而且膨脹側流向壓縮側的高溫工質由于流經回熱器R，熱量被回熱器R吸收沒有損失掉，所以這個過程基本沒有熱量和功的損失。在B機達到壓縮終了時，A機恰好達到膨脹終了位置，上述過程同樣發生。運行中兩機間不斷的相互傳遞工質，由于均壓膨脹工質增加而壓縮工質減少導致原G循環改變， 進入M循環，M4于M2之間的差值更大，均壓的條件更加穩定。由此使得兩機A、B都處于膨脹過程工質高，而壓縮過程工質低的方式下運行，使得輸出功增加、輸入功減少，機組效率得到提聞。如圖3所示，圖2中是以做功容積G與冷腔相連，圖3是將做功容積G與熱腔相連，其工作方式與上例同，由于做功容積G于熱腔連接，在膨脹終了時做功容積Vd是處于高溫狀態，而方案一做功容積^是處于低溫狀態，所以圖3中膨脹終了時壓力比圖2中膨脹終了時壓力高，均壓流動的工質更多，效率更高。由于做功容積^處于高溫狀態，其活塞密封難度也有所增加。上例是以#型發動機為例進行說明的，但適用范圍不僅限#型機。本發明適合所有帶有置換活塞的斯特林機，如X型和雙作用型斯特林機。
權利要求1.一種并聯均壓式斯特林發動機，其特征是兩臺斯特林發動機A、B之間通過連接軸(6)連接，并由連通管(3)將兩機回熱器R熱端連通，或者由連通管(3)將兩機回熱器R冷端連接，在連通管(3 )上設有由正時機構(5 )控制的截止閥(4 )。
2.根據權利要求I所述的一種并聯均壓式斯特林發動機，其特征是所述的兩臺斯特林發動機A、B的結構相同，連接相位差為180度。
3.根據權利要求I所述的一種并聯均壓式斯特林發動機，其特征是所述的正時機構(5)是電子電磁式或機械式。
專利摘要本實用新型一種并聯均壓式斯特林機。涉及斯特林發動機運行方式的改進方法。它主要是解決現有的斯特林發動機都是圍繞封閉循環的工況進行改進和提高，封閉循環提高效率的主要方法是提高熱源溫度，但由于材料耐熱性能的極限和釬焊技術的限制，提高熱源溫度越來越困難的問題。本實用新型是將兩臺斯特林發動機之間通過連接軸連接，并由連通管將兩機回熱器R熱端連通，或者由連通管將兩機回熱器R冷端連接，在連通遼管上設有由正時機構控制的截止閥。本實用新型在合理的結構范圍內效率可提高8—15%，實際循環效率提高比例很大，另外由于膨脹過程工質增加，輸出功增加，壓縮過程工減少，消耗功減少，因此整個系統的輸出功有較大的提高。
文檔編號F02G1/02GK202348471SQ20112050233
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者胡平 申請人:胡平