一種自由活塞斯特林機(jī)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種自由活塞斯特林機(jī)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自由活塞斯特林機(jī)是一種回?zé)崾綗釞C(jī)，具有長(zhǎng)壽命、高效率、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，具有非常好的應(yīng)用前景，主要包括斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、斯特林制冷機(jī)、斯特林熱栗三種應(yīng)用，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林制冷機(jī)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但斯特林熱栗還處于剛剛開始的研究階段。
[0003]自由活塞斯特林機(jī)包括兩種典型結(jié)構(gòu):如圖1所示的Infinia(美國(guó)碟式斯特林光熱發(fā)電技術(shù)公司)結(jié)構(gòu)和如圖2所示的Sunpower (國(guó)際知名斯特林技術(shù)的企業(yè))結(jié)構(gòu)。如圖1所示的Infinia結(jié)構(gòu)的排出器4需同時(shí)與小活塞6和回?zé)崞鲀?nèi)壁之間保持間隙密封。如圖2所示的Sunpower斯特林機(jī)裝置結(jié)構(gòu)中排出器4上的連桿13穿過直線電機(jī)活塞9，因此排出器也同時(shí)存在兩道間隙密封，在裝配時(shí)也存在與Infinia結(jié)構(gòu)相同的問題。
[0004]這兩種結(jié)構(gòu)主要是為了使排出器面向壓縮腔的端面面積小于排出器面向膨脹腔的端面面積(這個(gè)面積指的是投影在排出器橫截面上的面積)，這樣的面積關(guān)系可以使與排出器相連的彈簧剛度較小。如果采用如圖3所示的等面積排出器結(jié)構(gòu)，板簧的剛度需要非常大，特別是系統(tǒng)的功率較大時(shí)，難以加工制作。
[0005]同時(shí)，排出器在運(yùn)動(dòng)過程中，要始終保持不與回?zé)崞鲀?nèi)壁面和小活塞相摩擦，在實(shí)際裝配過程中通常出現(xiàn)其中一道間隙配合好了，而另外一道間隙難以同時(shí)滿足要求的情況，如果調(diào)整其中的一道配合，另一道配合也需要同時(shí)調(diào)整，因此工藝難度非常高。
[0006]另外，上述Infinia結(jié)構(gòu)、Sunpower結(jié)構(gòu)及等面積排出器結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)由于存在排出器的運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)振動(dòng)較大，也不利于實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有的斯特林機(jī)在實(shí)際裝配過程中加工難度大，工藝成本高，系統(tǒng)振動(dòng)劇烈，不利于實(shí)際使用的問題，本發(fā)明提出一種自由活塞斯特林機(jī)裝置。
[0008]本發(fā)明提出一種自由活塞斯特林機(jī)裝置，包括排出器、小活塞、外殼、彈性支撐結(jié)構(gòu)和室溫?fù)Q熱器；
[0009]所述小活塞沿所述排出器中軸線方向設(shè)置于所述排出器的氣缸內(nèi)，且與所述排出器的氣缸間存在間隙；
[0010]所述排出器設(shè)置于所述外殼內(nèi)；
[0011]所述室溫?fù)Q熱器設(shè)置于所述外殼和所述排出器之間，與所述外殼接觸連接，且與所述排出器存在間隙；
[0012]所述彈性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述室溫?fù)Q熱器的底端，用于支撐所述排出器。
[0013]優(yōu)選地，還包括非室溫散熱器、回?zé)崞骱椭本€電機(jī)活塞；
[0014]所述非室溫散熱器和所述回?zé)崞髟O(shè)置于所述外殼和所述排出器之間，與所述外殼接觸連接，且與所述排出器存在間隙；
[0015]所述直線電機(jī)活塞設(shè)置于所述外殼內(nèi)部的壓縮腔中；
[0016]所述非室溫散熱器設(shè)置于所述外殼內(nèi)部的膨脹腔中，且設(shè)置在所述外殼內(nèi)遠(yuǎn)離所述直線電機(jī)活塞的一端，與所述室溫?fù)Q熱器通過所述回?zé)崞鬟B接。
[0017]優(yōu)選地，所述非室溫散熱器、所述回?zé)崞骱退鍪覝負(fù)Q熱器與所述排出器的間距在10微米量級(jí)；所述小活塞與所述排出器的氣缸的間距在10微米量級(jí)。
[0018]優(yōu)選地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)為第一板簧，所述第一板簧連接所述排出器和所述外殼。
[0019]優(yōu)選地，所述小活塞通過第二板簧與所述排出器的內(nèi)壁連接。
[0020]優(yōu)選地，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)為氣浮裝置，所述氣浮裝置包括所述排出器底面的單向閥、所述排出器側(cè)面的若干個(gè)節(jié)流孔和排出器內(nèi)腔。
[0021]優(yōu)選地，所述單向閥設(shè)置于所述排出器朝向所述壓縮腔的端面，所述單向閥內(nèi)氣體的流動(dòng)方向?yàn)閴嚎s腔流向排出器內(nèi)腔。
[0022]優(yōu)選地，一部分所述節(jié)流孔設(shè)置于所述排出器的內(nèi)壁，且設(shè)置于所述小活塞的高度范圍內(nèi)；另一部分所述節(jié)流孔設(shè)置于所述排出器的外壁。
[0023]優(yōu)選地，所述排出器的氣缸頂端為封閉結(jié)構(gòu)。
[0024]優(yōu)選地，所述室溫?fù)Q熱器的內(nèi)壁延伸至所述壓縮腔內(nèi)，且延伸部分靠近室溫?fù)Q熱器側(cè)內(nèi)壁設(shè)置有若干個(gè)通孔。
[0025]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過采用自由活塞的排出器結(jié)構(gòu)，可以降低斯特林機(jī)的加工難度，減少甚至消除系統(tǒng)振動(dòng)。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為現(xiàn)有的Infinia斯特林機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有的Sunpower斯特林機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為現(xiàn)有的等面積排出器斯特林機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種自由活塞斯特林機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種自由活塞斯特林機(jī)裝置的兩個(gè)工作時(shí)刻示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種自由活塞斯特林機(jī)裝置作為熱栗使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種自由活塞斯特林機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]圖4示出了本實(shí)施例提供的一種自由活塞斯特林機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括排出器104、小活塞106、外殼100、彈性支撐結(jié)構(gòu)108和室溫?fù)Q熱器101 ;
[0036]所述小活塞106沿所述排出器104中軸線方向設(shè)置于所述排出器104的氣缸內(nèi)，且與所述排出器104的氣缸間存在間隙；
[0037]所述排出器104設(shè)置于所述外殼100內(nèi)；
[0038]所述室溫?fù)Q熱器101設(shè)置于所述外殼100和所述排出器104之間，與所述外殼100接觸連接，且與所述排出器104存在間隙；
[0039]所述彈性支撐結(jié)構(gòu)108設(shè)置于所述室溫?fù)Q熱器104的底端，用于支撐所述排出器104。
[0040]其中，所述彈性支撐結(jié)構(gòu)為第一板簧108，所述第一板簧108連接所述排出器104和所述外殼100 ;所述小活塞106通過第二板簧105與所述排出器104的內(nèi)壁連接。
[0041]具體地，如圖4所示，本實(shí)施例還包括非室溫散熱器103、回?zé)崞?02和直線電機(jī)活塞109 ;所述非室溫散熱器103、和所述回?zé)崞?02設(shè)置于所述外殼100和所述排出器104之間，與所述外殼100接觸連接，且與所述排出器104存在間隙；所述直線電機(jī)活塞109設(shè)置于所述外殼100內(nèi)部的壓縮腔中；所述非室溫散熱器103設(shè)置于所述外殼100內(nèi)部的膨脹腔中，且設(shè)置在所述外殼100內(nèi)遠(yuǎn)離所述直線電機(jī)活塞109的一端，與所述室溫?fù)Q熱器101通過所述回?zé)崞?02連接。所述非室溫散熱器103、所述回?zé)崞?02和所述室溫?fù)Q熱器101與所述排出器104的間距在10微米量級(jí)；所述小活塞106與所述排出器104的氣缸107的間距在10微米量級(jí)。
[0042]其中，非室溫?fù)Q熱器103作為發(fā)動(dòng)機(jī)和熱栗使用時(shí)，為高溫?fù)Q熱器，作為制冷機(jī)使用時(shí)，為低溫?fù)Q熱器；在所述非室溫散熱器103、所述回?zé)崞?02和所述室溫?fù)Q熱器101的中央位置是所述排出器104。所述排出器104的外壁面跟所述非室溫散熱器103、所述回?zé)崞?02和所述室溫?fù)Q熱器101之間是間隙密封結(jié)構(gòu)，小活塞