專利名稱：多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置及封裝工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光熱利用領(lǐng)域，尤其是高溫儲熱技術(shù)應(yīng)用和碟式斯特林發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碟式斯特林發(fā)動機(jī)是采用聚光碟聚焦太陽能量，加熱位于聚焦點(diǎn)處斯特林發(fā)動機(jī)的吸熱管，為其提供熱源來工作。它兼具斯特林發(fā)動機(jī)效率最高、噪音小、可以和多種熱源 匹配的優(yōu)點(diǎn)和太陽能清潔無污染、分布廣、無窮盡、儲量大的優(yōu)點(diǎn)。而且，多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，與單缸相比，在相同功率輸出情況下，體積和質(zhì)量大為下降。一般以四缸雙作用機(jī)最為常見。在軍事國防和民用等領(lǐng)域，如邊防哨所、海底潛艇、邊遠(yuǎn)地區(qū)太陽能熱發(fā)電等方面更具廣闊應(yīng)用前景和重大發(fā)展意義。但是，太陽能存在間歇性缺點(diǎn)，烏云短時(shí)遮擋或太陽落山后，依賴于聚焦太陽光的熱量輸入將中斷，導(dǎo)致系統(tǒng)動力輸出(附加發(fā)電機(jī)時(shí)的電輸出)不穩(wěn)定或終止。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高碟式斯特林發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定性，延長工作時(shí)間，提高設(shè)備利用率。本發(fā)明是多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置及封裝工藝，其多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置，有一個(gè)盛裝高溫儲熱材料103的儲熱腔100，筒形儲熱腔100底面凹進(jìn)形成吸熱腔101，吸熱腔101底部連接有背反射器200 ;儲熱腔100的口部與活塞缸體300連接，在活塞缸體300上有多個(gè)熱腔301和彼此獨(dú)立的回?zé)崞髑?03，熱腔300與回?zé)崞髑?03通過盤繞在吸熱腔101內(nèi)并帶有換熱翅片305的吸熱管304連接，活塞缸體300上還有一個(gè)直通儲熱腔100的加料孔306 ;儲熱腔100外是底部有一小口徑入光孔401的保溫層400和保護(hù)套402，通過連接螺栓500將保溫層400與保護(hù)套402和支座501連接，多個(gè)熱腔301連接為一個(gè)整體，與回?zé)崞髑?03整體構(gòu)成活塞缸體300。多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置的封裝工藝，其步驟為(I)儲熱腔100連接將儲熱腔100與連接有吸熱管304的活塞缸體300連接；(2)儲熱材料100封裝將儲熱腔100加熱后從加料孔306填充高溫態(tài)儲熱材料103，然后在高溫狀態(tài)密封儲熱腔100 ；(3)背反射器200連接待儲熱腔100溫度降至室溫后，將背反射器200固定在吸熱腔101底部中心；(4)連接支座501 :將保溫層400和保護(hù)套402依次安裝在儲熱腔100外之后，將
其與支座固定連接。本發(fā)明的有益效果是提高云朵遮擋時(shí)多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)輸出穩(wěn)定性，適當(dāng)延長無陽光時(shí)多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)工作時(shí)間，該工藝過程簡單，并且儲熱材料103封裝過程是在高溫下完成，冷卻后儲熱腔100內(nèi)部是負(fù)壓，儲熱腔100壁面受壓應(yīng)力。而長期工作時(shí)，儲熱腔100內(nèi)溫度升高，壓強(qiáng)上升，但儲熱腔100內(nèi)和外部環(huán)境之間壓強(qiáng)差減小，可以有效避免因壓強(qiáng)過高而造成腔體開裂、甚至爆炸的危險(xiǎn)?？梢匝娱L裝置使用壽命，降低對腔體材料高溫力學(xué)性能要求，提高設(shè)備安全性。


圖I為本發(fā)明的多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)吸熱儲熱裝置主視圖；圖2為本發(fā)明的多缸碟 式斯特林發(fā)動機(jī)吸熱儲熱裝置俯視圖；圖3為本發(fā)明的儲熱腔(100)吸熱腔(101)主視圖；圖4為本發(fā)明的儲熱腔(100)吸熱腔(101)三維結(jié)構(gòu)圖；附圖標(biāo)記及對應(yīng)名稱為100 :儲熱腔，101 :吸熱腔，102 :吸熱翅片，103 :儲熱材料；200 :背反射器，201 :沉頭螺釘；300 :活塞缸體，301 :熱腔，302 :活塞，303 :回?zé)崞髑唬?04 :吸熱管，305 :換熱翅片，306 :加料孔，307 :堵頭；400 :保溫層，401 :入光孔，402 :保護(hù)套；500 :連接螺栓，501 :支座；
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置及封裝工藝，其多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置，以四缸機(jī)為例，如圖I、圖2所示。包括儲熱腔100，吸熱腔101，吸熱翅片102，儲熱材料103，背反射器200，沉頭螺釘201，活塞缸體300，熱腔301，活塞302，回?zé)崞髑?03，吸熱管304，換熱翅片305，加料孔306，堵頭307，保溫層400，入光孔401，保護(hù)套402，連接螺栓500，支座501。儲熱腔100為一個(gè)底面凹進(jìn)的圓筒形結(jié)構(gòu)，凹面形成吸熱腔101，吸熱腔101內(nèi)壁圓周上沿軸向均布有環(huán)形吸熱翅片102，吸熱翅片102與吸熱腔101的內(nèi)壁有一夾角A，夾角A為15° 75°。吸熱翅片102的局部放大圖和1/2吸熱腔三維結(jié)構(gòu)分別如圖3和圖4所示。儲熱腔100里面盛裝有高溫儲熱材料103，如熔融鹽、金屬等；儲熱腔100底部厚度比壁面厚度大，并且在底部加工有螺釘孔，通過沉頭螺釘201將背反射器200固定在吸熱腔101底部中心；背反射器200是一個(gè)內(nèi)凹形表面倒錐形體。儲熱腔100 口部加工有外螺紋，該螺紋將儲熱腔100與活塞缸體300連接?；钊左w300是一個(gè)圓柱體，上端面有熱腔301，其數(shù)目與活塞302的數(shù)目相同，其位置與活塞302同軸，該四缸機(jī)有四個(gè)熱腔301 ；在熱腔301周圍是環(huán)形回?zé)崞髑?03，彼此之間有間隔，相互獨(dú)立。熱腔301與回?zé)崞髑?03通過各自底部通孔采用吸熱管304連接；吸熱管304繞成U形豎直插在儲熱腔100內(nèi)，并且表面連接有換熱翅片305。吸熱管304與熱腔301底部和回?zé)崞髑?03底部之間采用真空釬焊連接。活塞缸體300上端面上，熱腔301和回?zé)崞髑?03布置的間隙之間有一個(gè)加料孔306，加料孔306是一個(gè)倒錐臺形通孔，用于裝入儲熱材料103 ;儲熱材料103盛裝完成后塞入堵頭307，壓緊之后采用氣體保護(hù)焊接方式密封。儲熱腔100外周有保溫層400，保溫層400為一個(gè)帶外沿的筒形件，筒底有一個(gè)小孔，是入光孔401。保溫層400外被保護(hù)套402包裹，保護(hù)套402底部有孔。連接螺栓500穿過保護(hù)套402和保溫層400外沿上的螺栓孔后與支座501連接。碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置的封裝工藝，選用高溫相變儲熱材料，其步驟為(I)吸熱管304連接將連接有換熱翅片305的吸熱管304繞制成U形及特定形狀，兩端分別插入熱腔301和回?zé)崞?03底部的小口徑孔，采用真空或保護(hù)氣體高溫釬焊工藝固定連接；所有吸熱管304采用如上相同方法全部連接。
(2)活塞缸體300連接通過螺紋將活塞缸體300與儲熱腔100連接，然后采用真空或保護(hù)氣體高溫釬焊工藝焊接密封螺紋縫隙。(3)儲熱材料103封裝將連接有活塞缸體300的儲熱腔100整體加熱至儲熱材料103熔點(diǎn)以上，然后將已經(jīng)熔化并具有足夠過熱度的儲熱材料103通過加料孔306盛入儲熱腔100，儲熱材料103不能污染加料孔306壁。待儲熱材料103盛滿儲熱腔100后，塞入堵頭307，然后在高溫狀態(tài)下采用高溫保護(hù)氣體釬焊方法，密封加料孔306。(4)連接背反射器200 :待儲熱腔100溫度降至室溫后，將背反射器200固定在吸熱腔101底部中心，采用沉頭螺釘201連接。(5)連接支座501 :將連接有儲熱腔100的活塞缸體裝入斯特林發(fā)動機(jī)基座；在儲熱腔100外安裝好保溫層400和保護(hù)套402后，通過螺栓500將其與支座501連接。至此，該發(fā)明的儲熱裝置封裝過程完成。
權(quán)利要求
1.多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置，有ー個(gè)盛裝高溫儲熱材料(103)的儲熱腔(100)，筒形儲熱腔(100)底面凹進(jìn)形成吸熱腔(101)，吸熱腔(101)底部連接有背反射器(200);儲熱腔(100)的ロ部與活塞缸體(300)連接，在活塞缸體(300)上有多個(gè)熱腔(301)和彼此獨(dú)立的回?zé)崞髑?303)，熱腔(300)與回?zé)崞髑?303)通過盤繞在吸熱腔(101)內(nèi)并帶有換熱翅片(305)的吸熱管(304)連接，活塞缸體(300)上還有ー個(gè)直通儲熱腔(100)的加料孔(306);儲熱腔(100)外是底部有一小口徑入光孔(401)的保溫層(400)和保護(hù)套(402)，通過連接螺栓(500)將保溫層(400)與保護(hù)套(402)和支座(501)連接，其特征在于多個(gè)熱腔(30 1)連接為ー個(gè)整體，與回?zé)崞髑?303)整體構(gòu)成活塞缸體(300)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置，其特征在于吸熱腔(101)內(nèi)壁圓周上沿軸向均布有環(huán)形吸熱翅片(102)，并且環(huán)形吸熱翅片(102)與吸熱腔(101)內(nèi)壁有ー夾角(A)，夾角(A)為15° 75°。
3.多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置的封裝エ藝，其步驟為 (1)儲熱腔(100)連接將儲熱腔(100)與連接有吸熱管(304)的活塞缸體(300)連接; (2)儲熱材料(100)封裝將儲熱腔(100)加熱后從加料孔(306)填充高溫態(tài)儲熱材料(103)，然后在高溫狀態(tài)密封儲熱腔(100)； (3)背反射器(200)連接待儲熱腔(100)溫度降至室溫后，將背反射器(200)固定在吸熱腔(101)底部中心； (4)連接支座(501):將保溫層(400)和保護(hù)套(402)依次安裝在儲熱腔(100)外之后，將其與支座固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置的封裝エ藝，其特征在于所述步驟(I)中，吸熱管(304)與活塞缸體(300)的連接，可以采用真空或保護(hù)氣體高溫釬焊方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置的封裝エ藝，其特征在于所述步驟(I)中，儲熱腔(100)與活塞缸體(300)的連接，采用螺紋連接后，再采用真 空或保護(hù)氣體高溫釬焊方法密封螺紋縫隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置的封裝エ藝，其特征在于所述步驟(2)中，密封儲熱腔(100)時(shí)，首先在加料孔(306)中塞入復(fù)合錐臺形堵頭，然后采用真空或保護(hù)氣體高溫釬焊方法密封。
全文摘要
多缸碟式斯特林發(fā)動機(jī)短時(shí)高溫儲熱裝置及封裝工藝，其目的是提高碟式斯特林發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定性，延長工作時(shí)間，提高設(shè)備利用率；裝置包括盛裝高溫儲熱材料的筒形儲熱腔底面凹進(jìn)形成吸熱腔，吸熱腔內(nèi)壁沿軸向均布有環(huán)形吸熱翅片，儲熱腔與活塞缸體連接；多個(gè)熱腔與周圍多個(gè)獨(dú)立的回?zé)崞髑贿B為一體，組成活塞缸體；熱腔與回?zé)崞髑煌ㄟ^吸熱管連接，吸熱管盤繞在儲熱腔內(nèi)。儲熱腔外是底部有一小孔的筒形保溫層和保護(hù)套；封裝工藝為儲熱腔與連接有吸熱管的活塞缸體連接后整體加熱，再盛裝高溫儲熱材料，然后在高溫狀態(tài)密封。最后依次連接背反射器、保溫層和保護(hù)套后用螺栓固定在支座上。
文檔編號F03G6/06GK102628410SQ20111036420
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者劉建波, 彭國偉, 成波, 朱昶勝, 李文生, 王克振, 王軍偉, 王智平, 董洪峰, 路陽, 馬榕彬, 龔俊 申請人:蘭州理工大學(xué)