一種轉子式斯特林發動機的制作方法

本發明涉及斯特林發動機領域，具體涉及一種轉子式斯特林發動機。

背景技術：

斯特林發動機是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往復式活塞發動機。相對于內燃機燃料在氣缸內燃燒的特點，斯特林發動機屬于外燃機。新型斯特林發動機使用氫氣或氦氣作為工質，在四個封閉的氣缸內充有一定容積的工質。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫熱腔中迅速加熱，膨脹做功，循環往復，通過連桿機構向外輸出動力。

現有的斯特林發動機均采用上述的氣缸帶動連桿機構的原理，會有以下的問題：第一、膨脹室活塞與氣缸壁之間易造成磨損，工質容易泄露，使得氣缸的密封和潤滑出現問題；第二、膨脹室、壓縮室等組成設備的成本高、體積大，使得斯特林發動機難于普及；第三、回熱器的使用，限制了機組容量的提升。

技術實現要素：

對于現有技術中所存在的問題，本發明提供的一種轉子式斯特林發動機，可以以轉子的形式實現斯特林發動機向外輸出動力的功能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種轉子式斯特林發動機，包括定子和嵌套于所述定子上的轉子，所述定子為偏心結構，所述定子與所述轉子間設有若干密封的腔室，所述腔室內均設有介質，所述介質熱脹冷縮驅動所述轉子轉動。本發明中，介質通過熱脹冷縮對轉子產生力的作用，由于定子為偏心結構，使得與之相配的轉子受力產生力矩，推動轉子轉動。

優選的，所述定子包括中心軸和固定于所述中心軸上的偏心凸輪；所述轉子包括嵌套的內殼體和外殼體，所述內殼體內基于所述中心軸對稱的鑲嵌有隔膜，所述內殼體上設有通孔以連通所述外殼體與所述內殼體間的空腔和所述內殼體與所述隔膜間的空腔，所述外殼體與所述內殼體間設有翼板將所述外殼體、所述內殼體和所述隔膜形成的空腔分為隔離的第一腔室和第二腔室；所述內殼體上基于所述中心軸對稱的設有回擺塊，所述回擺塊的邊沿與所述偏心凸輪緊密貼合，所述內殼體、所述隔膜、所述回擺塊和所述偏心凸輪形成相互隔離的第三腔室和第四腔室；所述轉子的兩端均設有端蓋以密封，所述轉子與所述定子間設有軸承以轉動。本發明設于相對的熱源和冷源之間，當第一腔室與熱源接近時，第二腔室會與冷源接近，此時，第一腔室內的氣體工質受熱膨脹，通過隔膜對第三腔室產生正壓，第二腔室內的氣體工質遇冷收縮，通過隔膜對第四腔室產生負壓，上述正壓和負壓分別通過第三腔室和第四腔室的液壓介質對回擺塊產生力的作用，由于定子為偏心凸輪，所以兩塊回擺塊的受力不平衡產生運動，從而使轉子在回擺塊的帶動下轉動；當第一腔室與冷源接近，第二腔室與熱源接近時，同樣會產生同方向的轉動力，使轉子轉動。

優選的，所述第一腔室和所述第二腔室內均充滿氣體工質，所述第三腔室和所述第四腔室內均充滿液壓介質。

優選的，所述翼板基于所述中心軸對稱設置，所述通孔分別位于所述第一腔室和所述第二腔室的中軸線上。翼板基于中心軸對稱設置使得第一腔室與第二腔室對稱等大小，通孔分別位于第一腔室和第二腔室的中軸線上使得隔膜可以最優的接收并傳遞第一腔室或第二腔室的氣體工質通過膨脹或收縮產生的作用力。

優選的，所述隔膜設為耐油橡膠隔膜。

優選的，所述內殼體上設有與所述回擺塊匹配的凹槽。回擺塊可以自由的在凹槽與偏心凸輪間伸縮。

優選的，所述回擺塊與所述凹槽間設有彈性組件。彈性組件使得回擺塊始終與偏心凸輪緊密貼合，防止第三腔室與第四腔室之間的液壓介質流通。

優選的，所述端蓋與所述定子設為油封。從而使轉子、定子和端蓋形成的空腔為密閉空腔。

優選的，所述氣體工質為氦氣或氫氣。

優選的，所述液壓介質為液壓油。液壓油起到力傳遞作用的同時還有著較好的潤滑作用。

本發明的有益效果表現在：

1、本發明在熱源和冷源的作用下，通過轉子和定子間的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔間力的傳動，可以使本發明以轉子的形式實現斯特林發動機向外輸出動力的功能。

2、本發明與現有的斯特林發動機相比結構精簡，構造成本低，且體積小，有著巨大的先進性，適于進行推廣和普及。

3、本發明易于實現多個發動機的串聯，從而便于更進一步的擴容，并且動力更強勁，啟動性能也得到進一步的改善和提高。

附圖說明

圖1為本發明一種轉子式斯特林發動機的整體結構示意圖；

圖2為本發明一種轉子式斯特林發動機的轉動示意圖；

圖3為本發明一種轉子式斯特林發動機處于最差位置時的示意圖；

圖中：1-外殼體、2-通孔、3-耐油橡膠隔膜、4-回擺塊、5-內殼體、6-翼板、7-偏心凸輪、8-中心軸、9-第二腔室、10-第四腔室、11-凹槽、12-第三腔室、13-第一腔室、14-熱源、15-冷源。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員理解，下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1為本發明的整體結構示意圖，包括定子和嵌套于定子上的轉子，定子包括中心軸8和固定于中心軸8上的偏心凸輪7，轉子包括嵌套內殼體5和外殼體1，內殼體5內基于中心軸8對稱的鑲嵌有耐油橡膠隔膜3，內殼體5上設有通孔2以連通外殼體1與內殼體5間的空腔和內殼體5與耐油橡膠隔膜3間的空腔，外殼體1與內殼體5間設有翼板6將外殼體1、內殼體5和耐油橡膠隔膜3形成的空腔分為隔離的第一腔室13和第二腔室9，內殼體5上基于中心軸8對稱的設有回擺塊4，回擺塊4的邊沿與偏心凸輪7緊密貼合，內殼體5、耐油橡膠隔膜3、回擺塊4和偏心凸輪7形成相互隔離的第三腔室12和第四腔室10，第一腔室13和第二腔室9內均充滿氣體工質，第三腔室12和第四腔室10內均充滿液壓介質。

其中，翼板6基于中心軸8對稱設置，通孔2分別位于第一腔室13和第二腔室9的中軸線上；內殼體5上設有與回擺塊4匹配的凹槽11，回擺塊4與凹槽11間設有彈性組件(圖中未示出)。

本發明轉子的兩端均設有端蓋(圖中未示出)以密封，從而使得第一腔室13、第二腔室9、第三腔室12和第四腔室10均為密閉且相互隔離的封閉腔室；轉子與定子間設有軸承(圖中未示出)可以使轉子繞定子轉動。

本發明的具體做工方式如下：

如圖2所示，本發明設于相對的熱源14和冷源15之間，當第一腔室13與熱源14接近時，第二腔室9會與冷源15接近，此時，第一腔室13內的氣體工質受熱膨脹，通過耐油橡膠隔膜3對第三腔室12產生正壓；第二腔室9內的氣體工質遇冷收縮，通過耐油橡膠隔膜3對第四腔室10產生負壓，上述正壓和負壓分別通過第三腔室12和第四腔室10的液壓介質對回擺塊4產生力的作用，由于定子為偏心凸輪7，所以兩塊回擺塊4的受力不平衡而運動，從而使轉子在回擺塊4的帶動下產生如圖2所示的逆時針方向的轉動；當第一腔室13與冷源15接近，第二腔室9與熱源14接近時，同樣會產生同方向的轉動力，使轉子轉動；從而實現了以轉子式斯特林發動機向外輸出動力的功能。

其中，如圖3所示，當兩塊翼板6分別為與熱源14和冷源15的最近點時，使得第一腔室13和第二腔室9分別對耐油橡膠隔膜3的作用力最小，使得本發明不會轉動或轉動的啟動速度較慢，此時，可以采取以下兩種方法使本發明可以快速啟動：第一，將多個本發明的轉子式斯特林發動機同軸串聯，每個轉子式斯特林發動機的第一腔室13與其他轉子式斯特林發動機的第一腔室13設有一定的偏角，從而使得總有其中一個轉子式斯特林發動機不處于最差位置，從而迅速的帶動同軸上的所有轉子式斯特林發動機轉動，實現快速啟動；第二、在本發明的轉子式斯特林發動機啟動時，首先通過外部裝置使轉子式斯特林發動機轉動，則本發明不會靜止于最差位置，從而使得本發明實現快速啟動。

內殼體5上設有的與回擺塊4匹配的凹槽11使得回擺塊4可以自由的在凹槽11與偏心凸輪7間伸縮；回擺塊4與凹槽11間設有的彈性組件使得回擺塊4始終與偏心凸輪7緊密貼合，從而使得第三腔室12與第四腔室10的液壓介質對回擺塊4持續施力，防止第三腔室12與第四腔室10之間的液壓介質流通而泄力。

以上內容僅僅是對本發明的結構所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。