專利名稱：斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于外燃式閉循環(huán)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械構(gòu)造和許多優(yōu)異的性能、特點(diǎn)，在錢國(guó)柱編的《熱氣機(jī)》(國(guó)防工 業(yè)出版社版社1982年10月第一版第一次印刷)和錢國(guó)柱周增新嚴(yán)善慶合編的《熱氣 機(jī)原理與設(shè)計(jì)》(國(guó)防工業(yè)出版社版社1987年11月第一版第一次印刷)二書中有詳細(xì)說 明，可作為本文參考；發(fā)朋專利申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枮?00810058389.x的配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)和申請(qǐng)?zhí)枮?00810058863.9的雙作用式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，亦引入作為本文參考。斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)原理是斯特林熱力循環(huán)的機(jī)械構(gòu)造，因其機(jī)械構(gòu)造還存在一些工程技術(shù)難題， 因此斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還未能得到廣泛的應(yīng)用。這些難題包括對(duì)效率、壽命和成本的考慮；特 別是高等級(jí)的高級(jí)耐熱合金資源量少、價(jià)格高，極大地制約了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。 本發(fā)明致力于解決這些難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提出一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。它與現(xiàn)有技術(shù)相比，是改變了斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)加熱器的機(jī)械構(gòu)造和氣缸內(nèi)增設(shè)了隔熱設(shè)施；它降低了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸和加熱器 對(duì)高級(jí)耐熱合金在高溫條件下的機(jī)械強(qiáng)度的要求，同時(shí)減少了氣缸的熱損失、降低并穩(wěn)定 了氣缸體的溫度。因此，氣缸和加熱器可使用稍低等級(jí)的高級(jí)耐熱合金來制造而達(dá)到以前 使用高等級(jí)的高級(jí)耐熱合金的效果；它降低了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本、提高了斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)的熱效率和壽命。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)方案?，F(xiàn)主要以配氣活塞式 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械構(gòu)造為例來說明，其機(jī)械構(gòu)造結(jié)構(gòu)原理剖視圖如圖l所示和其加熱器如 圖5中虛線框內(nèi)所圍部件所示，它包括加熱器、氣缸、回?zé)崞鳉んw、氣體工質(zhì)導(dǎo)流管、套 管，其中
沿空心圓柱上端面垂直向下的方向設(shè)置環(huán)形外臺(tái)階和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階。環(huán)形外臺(tái)階和空心 圓柱下端面及環(huán)形外臺(tái)階直徑曲面和環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面所圍空間構(gòu)成環(huán)形外臺(tái)階柱，環(huán) 形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面為空心圓柱上端面直徑曲面垂直向下的延伸曲面；環(huán)形內(nèi)臺(tái)階和空心圓 柱下端面及環(huán)形內(nèi)臺(tái)階內(nèi)徑曲面和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階直徑曲面所圍空間構(gòu)成環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱，環(huán)形 內(nèi)臺(tái)階直徑曲面為空心圓柱上端面內(nèi)徑曲面垂直向下的延伸曲面。如圖3中所示。
在環(huán)形外臺(tái)階柱上開鑿環(huán)繞環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面的外環(huán)槽，外環(huán)槽的槽深度接近于環(huán) 形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面，和外環(huán)槽相同的多個(gè)外環(huán)槽均勻、相間地分布在環(huán)形外臺(tái)階柱上；在 相鄰的外環(huán)槽之間構(gòu)成突出的圓環(huán)上設(shè)置連通相鄰?fù)猸h(huán)槽的通孔，通孔的直徑小于外環(huán)槽 的深度，和通孔相同的多個(gè)通孔均勻、相間地分布在圓環(huán)上；和圓環(huán)上相同的通孔分布在 每個(gè)圓環(huán)上，并且兩個(gè)相鄰圓環(huán)上的通孔相互錯(cuò)位。在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上開鑿環(huán)繞環(huán)形內(nèi)臺(tái) 階內(nèi)徑曲面的內(nèi)環(huán)槽，內(nèi)環(huán)槽的槽深度接近于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階直徑曲面，和內(nèi)環(huán)槽相同的多個(gè) 內(nèi)環(huán)槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上；在相鄰的內(nèi)環(huán)槽之間構(gòu)成向內(nèi)突出的內(nèi)圓環(huán) 上設(shè)置連通相鄰內(nèi)環(huán)槽的通孔，通孔的直徑小于內(nèi)環(huán)槽的深度，和通孔相同的多個(gè)通孔均 勻、相間地分布在內(nèi)圓環(huán)上；和內(nèi)圓環(huán)上相同的通孔分布在每個(gè)內(nèi)圓環(huán)上，并且兩個(gè)相鄰 內(nèi)圓環(huán)上的通孔相互錯(cuò)位。如圖3中、圖5和圖6中所示。環(huán)形槽的外環(huán)形端面厚度等于氣缸上端面的缸壁厚度、外環(huán)形端面內(nèi)徑等于氣缸缸徑， 環(huán)形槽的內(nèi)環(huán)形端面厚度等于空心圓柱上端面的厚度、內(nèi)環(huán)形端面內(nèi)徑等于空心圓柱上端 面的內(nèi)徑，球冠殼的殼厚度約等于空心圓柱上端面的厚度、球冠殼開口的環(huán)形端面直徑等 于空心圓柱上端面的直徑。環(huán)形槽的凹面面向氣缸內(nèi)、氣缸上端面和環(huán)形槽的外環(huán)形端面 氣密連接，環(huán)形檔板的內(nèi)徑表面和空心圓柱上端面直徑的表面連接，空心圓柱上端面和環(huán) 形槽的內(nèi)環(huán)形端面氣密連接，球冠殼的凹面面向空心圓柱之內(nèi)、空心圓柱下端面和球冠殼 開口的環(huán)形端面氣密連接；環(huán)形槽的軸心延長(zhǎng)線、空心圓柱的軸心線、球冠殼的軸心線、 環(huán)形檔板的軸心線、圓環(huán)及各個(gè)圓環(huán)的軸心線、內(nèi)圓環(huán)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)的軸心線和氣缸的軸 心線重合；氣缸、環(huán)形槽、環(huán)形檔板、空心圓柱、圓環(huán)及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、 球冠殼構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。套管緊密地套在開鑿有多個(gè)外環(huán)槽的環(huán)形外臺(tái)階柱直徑上，并 且套管內(nèi)徑的表面和環(huán)形外臺(tái)階柱上各個(gè)圓環(huán)直徑的表面的接觸面焊接連接；套管內(nèi)徑等 于環(huán)形外臺(tái)階柱的直徑、高度略小于環(huán)形外臺(tái)階柱的高度、略大于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管的高度、 壁厚度約1 2毫米。如圖5中所示。
引流管插入環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱的內(nèi)徑中，它的直徑表面和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上各個(gè)內(nèi)圓環(huán)的內(nèi) 徑表面接觸、上端面高于環(huán)形槽、下端面深入到最下層內(nèi)圓環(huán)的下端面附近處。隔熱環(huán)置 于環(huán)形槽內(nèi)、環(huán)形檔板之上，隔熱管安裝在氣缸內(nèi)；隔熱管上端面和隔熱環(huán)的下端面接觸、 其下端面和氣缸下端面相接近，隔熱管上部管的內(nèi)表面和環(huán)形檔板的直徑表面接觸；隔熱 管的高度大于回?zé)崞鳉んw高度加上氣體工質(zhì)導(dǎo)流管高度再加上回?zé)崞鳉んw跟隨活塞運(yùn)動(dòng) 時(shí)的最大行程，隔熱管的直徑略小于氣缸缸徑、內(nèi)徑略大于回?zé)崞鳉んw直徑0.1毫米左右。
回?zé)崞鳉んw頂部的封頭是一半球殼，封頭的凸面面向回?zé)崞鳉んw內(nèi)、其曲率半徑和球 冠殼的曲率半徑相近；回?zé)崞餍卷敳勘砻娴闹行暮头忸^的凸面頂部相接觸，封頭的殼厚度 約等于回?zé)崞鳉んw厚度。氣體工質(zhì)導(dǎo)流管一端和回?zé)崞鳉んw頂部氣密連接，氣體工質(zhì)導(dǎo)流 管內(nèi)徑大于套管直徑O.l毫米左右、其直徑小于回?zé)崞鳉んw直徑1 2毫米左右、其壁厚度 和回?zé)崞鳉んw壁厚度相近、其長(zhǎng)度略大于回?zé)崞鳉んw跟隨活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大行程。回?zé)崞?殼體上部的直徑等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管直徑，在等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管直徑的回?zé)崞鳉んw上設(shè) 置一通孔以連通回?zé)崞鳉んw內(nèi)外，和通孔相同的多個(gè)通孔均勻、相間地分布在等于氣體工 質(zhì)導(dǎo)流管直徑的回?zé)崞鳉んw上。如圖11中所示。
空心圓柱、圓環(huán)及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、套管和球冠殼構(gòu)成斯特林發(fā)動(dòng)機(jī) 的加熱器，如圖5中虛線框內(nèi)所圍部件所示；位于氣缸腔體內(nèi)的加熱器所受氣體工質(zhì)氣壓 壓力的合力指向加熱器的軸心線，圓環(huán)及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)和引流管加強(qiáng)了 加熱器承受氣體工質(zhì)氣壓壓力的能力。氣體工質(zhì)導(dǎo)流管、封頭、回?zé)崞鳉んw成一體整結(jié)構(gòu) 并位于氣缸內(nèi)，封頭的軸心線、氣體工質(zhì)導(dǎo)流管的軸心線、回?zé)崞鳉んw的軸心線、加熱器 的軸心線和氣缸的軸心線重合。高溫流體(高溫流體燃燒的高溫燃?xì)?、高溫氣態(tài)氣流、 高溫液態(tài)液流等。)經(jīng)過引流管由最下面一個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔進(jìn)入，并通過各個(gè)內(nèi)圓 環(huán)上的多個(gè)通孔逐級(jí)向上穿越各個(gè)內(nèi)圓環(huán)，從最上面一個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔流出，并依 次向各個(gè)內(nèi)圓環(huán)輸入熱量；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)依次在回?zé)崞餍?、回?zé)崞鳉んw上部的 通孔及其上各個(gè)通孔、氣體工質(zhì)導(dǎo)流管和隔熱管之間的間隙、各個(gè)圓環(huán)上的多個(gè)通孔、封 頭和氣體工質(zhì)導(dǎo)流管及球冠殼以及最下一個(gè)圓環(huán)的下端面所圍成的熱腔氣缸中作往復(fù)流 動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)通過各個(gè)圓環(huán)上的多個(gè)通孔逐級(jí)穿越各個(gè)圓環(huán)，并依次從各個(gè)圓環(huán)上 吸收熱量。置于氣缸內(nèi)的隔熱管、置于環(huán)形槽內(nèi)的隔熱環(huán)減小了流向氣缸、環(huán)形槽的熱量， 同時(shí)降低了氣缸、環(huán)形槽的工作溫度。
沿垂直于隔熱管、隔熱環(huán)的圓周線方向，可分別將其均勻地分割成二段或二段以上； 它們可用耐高溫陶瓷制造，如三氧化二鋁、氮化硼等為基礎(chǔ)原材料的高溫陶瓷制品。沿環(huán)形外臺(tái)階柱高度向下的方向、在環(huán)形外臺(tái)階柱上開鑿波形槽，簡(jiǎn)稱為外波形槽。 外波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條波動(dòng)線，其長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度等于環(huán)形外臺(tái)階的高度、短軸的長(zhǎng) 度等于外波形槽的波動(dòng)幅度。開鑿在環(huán)形外臺(tái)階柱上的外波形槽，它的短軸和環(huán)形外臺(tái)階 柱直徑的圓周面相交、外波形槽的開口位于環(huán)形外臺(tái)階柱直徑的圓周表面上、它的深度接 近于環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面、它的波形面垂直于環(huán)形外臺(tái)階柱直徑的圓周表面；外波形槽一 端和環(huán)形外臺(tái)階柱上端面相通、外波形槽的另一端和環(huán)形外臺(tái)階柱下端面相通，和外波形 槽相同的多條外波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形外臺(tái)階柱上；套管緊密地套在開鑿有外波 形槽的環(huán)形外臺(tái)階柱直徑的圓周表面上，并且套管和環(huán)形外臺(tái)階柱的接觸面焊接連接；氣 體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)在外波形槽中作往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)沖刷其流動(dòng)方向上的外 波形槽的波形面，并從外波形槽的波形面吸收熱量。(其中環(huán)形外臺(tái)階柱直徑的圓周表 面等同于環(huán)形外臺(tái)階直徑曲面。)如圖3中、圖12和圖13中所示。
沿環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱高度向下的方向、在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上開鑿波形槽，簡(jiǎn)稱為內(nèi)波形槽。 內(nèi)波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條波動(dòng)線，其長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度等于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱的高度、短軸的 長(zhǎng)度等于內(nèi)波形槽的波動(dòng)幅度。開鑿在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上的內(nèi)波形槽，它的短軸和環(huán)形內(nèi)臺(tái) 階柱內(nèi)徑的圓周面相交、內(nèi)波形槽的開口位于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱內(nèi)徑曲面上、它的深度接近于 環(huán)形內(nèi)臺(tái)階直徑曲面、它的波形面垂直于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱內(nèi)徑的圓周表面；內(nèi)波形槽一端和 環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上端面相通、內(nèi)波形槽的另一端和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱下端面相通，和內(nèi)波形槽相 同的多條內(nèi)波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上；引流管插入環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱的內(nèi)徑 中，引流管直徑表面和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱內(nèi)徑的圓周表面接觸、上端面高于環(huán)形槽、下端面深 入到環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱的下端面附近處；高溫流體由內(nèi)波形槽的下端進(jìn)入、從內(nèi)波形槽的上端 流出，在內(nèi)波形槽中流動(dòng)的高溫流體沖刷其流動(dòng)方向上的內(nèi)波形槽的波形面，并向內(nèi)波形 槽的波形面輸入熱量。(其中環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱內(nèi)徑的圓周表面等同于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱內(nèi)徑曲 面。)如圖3中、圖12和圖13中所示。
所開鑿?fù)獠ㄐ尾鄣拈L(zhǎng)軸，按一定的螺旋角度環(huán)繞在環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面上，使外波形 槽上端和下端在環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面的圓周線方向上相差一定的角度而構(gòu)成螺旋外波形 槽；螺旋外波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條螺旋波形線，螺旋外波形槽的螺旋軸心線和空心 圓柱的軸心線重合，和螺旋外波形槽相同的多條螺旋外波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形外 臺(tái)階上；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)在螺旋外波形槽中作往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)沖刷其 流動(dòng)方向上的螺旋外波形槽的波形面，并從螺旋外波形槽的波形面吸收熱量。
所開鑿內(nèi)波形槽的長(zhǎng)軸，按一定的螺旋角度環(huán)繞在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階內(nèi)徑曲面上，使內(nèi)波形 槽上端和下端在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階內(nèi)徑曲面的圓周線方向上相差一定的角度而構(gòu)成螺旋內(nèi)波形 槽；螺旋內(nèi)波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條螺旋波形線，螺旋內(nèi)波形槽的螺旋軸心線和空心 圓柱的軸心線重合，和螺旋內(nèi)波形槽相同的多條螺旋內(nèi)波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi) 臺(tái)階柱上；高溫流體由螺旋內(nèi)波形槽的下端進(jìn)入、從螺旋內(nèi)波形槽的上端流出，在螺旋內(nèi) 波形槽中流動(dòng)的高溫流體沖刷其流動(dòng)方向上的螺旋內(nèi)波形槽的波形面，并向螺旋內(nèi)波形槽 的波形面輸入熱量。
以上所述配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中
在氣缸外表面套上一個(gè)外隔熱管和環(huán)形槽的外表面蓋上一個(gè)隔熱環(huán)形槽，外隔熱管和 隔熱環(huán)形槽減小了氣缸、環(huán)形槽流向斯特林熱力系統(tǒng)外的熱能損失。
引流管內(nèi)可以設(shè)置空氣——?dú)鈶B(tài)燃料或液態(tài)燃料混合器、點(diǎn)火裝置等，為斯特林發(fā)動(dòng)
7機(jī)使用氣態(tài)燃料或液態(tài)燃料提供條件。
可向引流管內(nèi)注入攜帶高溫?zé)崮艿囊簯B(tài)或氣態(tài)流體，為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱能。 抽去引流管，把直徑略小于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱直徑的石英玻璃圓片蓋在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上；
聚焦后的太陽能光斑透過石英玻璃圓片照射在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱和半球殼所圍成的空腔內(nèi)，并
向斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)輸入熱能。
本發(fā)明對(duì)上述配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械構(gòu)造的改進(jìn)，亦適用于雙作用式斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)。這是本技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員容易聯(lián)想到的和容易做到的。
上述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)降低了氣缸和加熱器對(duì)高級(jí)耐熱合金在高溫條件下的機(jī)械強(qiáng)度的要 求，同時(shí)降低并穩(wěn)定了氣缸體的溫度、減少了氣缸的熱損失。因此，氣缸和加熱器可使用 稍低等級(jí)的高級(jí)耐熱合金來制造而達(dá)到以前使用高等級(jí)的高級(jí)耐熱合金的效果；它可降低 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本，提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和壽命。這為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展 和應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械構(gòu)造結(jié)構(gòu)原理部分剖視圖。
圖2是圖1中的環(huán)形槽剖視圖。
圖3是本發(fā)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的空心圓柱上端面垂直向下的方向設(shè)置環(huán)形外臺(tái)階和環(huán)形 內(nèi)臺(tái)階剖視圖。
圖4是圖1中的球冠殼剖視圖。
圖5是本發(fā)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中氣缸、環(huán)形槽、環(huán)形檔板、空心圓柱、圓環(huán)及各個(gè)圓環(huán)、 內(nèi)圓環(huán)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、球冠殼構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖6是圖5中A—A向的剖視圖。 圖7是圖1中的隔熱管剖視圖。 圖8是圖1中的引流管剖視圖。 圖9是圖1中的隔熱環(huán)剖視圖。 圖IO是圖1中的套管剖視圖。
圖11是本發(fā)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體工質(zhì)導(dǎo)流管、封頭、部分回?zé)崞鳉んw結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖12是本發(fā)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在環(huán)形外臺(tái)階柱和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上分別開鑿內(nèi)、外波形槽 的剖視圖。
圖13是圖12中B—B向的剖視圖。 在附圖中相同的附圖標(biāo)記用來表示同一部件。
具體實(shí)施方案一
現(xiàn)主要以配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械構(gòu)造為例來說明，其機(jī)械構(gòu)造結(jié)構(gòu)原理剖視圖 如圖1所示和其加熱器25如圖5中虛線框26內(nèi)所圍部件所示
沿空心圓柱1上端面101垂直向下的方向設(shè)置環(huán)形外臺(tái)階102和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階103。環(huán) 形外臺(tái)階102和空心圓柱1下端面104及環(huán)形外臺(tái)階102直徑曲面107和環(huán)形外臺(tái)階102 內(nèi)徑曲面109所圍空間構(gòu)成環(huán)形外臺(tái)階柱105，環(huán)形外臺(tái)階102內(nèi)徑曲面109為空心圓柱 1上端面101直徑曲面108垂直向下的延伸曲面；環(huán)形內(nèi)臺(tái)階103和空心圓柱1下端面104 及環(huán)形內(nèi)臺(tái)階103內(nèi)徑曲面110和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階103直徑曲面112所圍空間構(gòu)成環(huán)形內(nèi)臺(tái)階 柱106，環(huán)形內(nèi)臺(tái)階103直徑曲面112為空心圓柱1上端面101內(nèi)徑曲面111垂直向下的延伸曲面。如圖3中所示。
在環(huán)形外臺(tái)階柱105上開鑿環(huán)繞環(huán)形外臺(tái)階102內(nèi)徑曲面109的外環(huán)槽19，外環(huán)槽19 的槽深度接近于環(huán)形外臺(tái)階102內(nèi)徑曲面109，和外環(huán)槽19相同的多個(gè)外環(huán)槽均勻、相間 地分布在環(huán)形外臺(tái)階柱105上；在相鄰的外環(huán)槽19和外環(huán)槽20之間構(gòu)成突出的圓環(huán)16 上設(shè)置連通相鄰?fù)猸h(huán)槽19和外環(huán)槽20的通孔18，通孔18的直徑小于外環(huán)槽19的深度， 和通孔18相同的多個(gè)通孔均勻、相間地分布在圓環(huán)16上；和圓環(huán)16上相同的通孔分布 在每個(gè)圓環(huán)上，并且兩個(gè)相鄰圓環(huán)上的通孔相互錯(cuò)位。在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106上開鑿環(huán)繞環(huán) 形內(nèi)臺(tái)階103內(nèi)徑曲面110的內(nèi)環(huán)槽21，內(nèi)環(huán)槽21的槽深度接近于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階103直徑 曲面112，和內(nèi)環(huán)槽21相同的多個(gè)內(nèi)環(huán)槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106上；在相 鄰的內(nèi)環(huán)槽21和內(nèi)環(huán)槽22之間構(gòu)成向內(nèi)突出的內(nèi)圓環(huán)15上設(shè)置連通相鄰內(nèi)環(huán)槽21和內(nèi) 環(huán)槽22的通孔17，通孔17的直徑小于內(nèi)環(huán)槽21的深度，和通孔17相同的多個(gè)通孔均勻、 相間地分布在內(nèi)圓環(huán)15上；和內(nèi)圓環(huán)15上相同的通孔分布在每個(gè)內(nèi)圓環(huán)上，并且兩個(gè)相 鄰內(nèi)圓環(huán)上的通孔相互錯(cuò)位。如圖3中、圖5和圖6中所示。
環(huán)形槽2的外環(huán)形端面201厚度等于氣缸3上端面的缸壁厚度、外環(huán)形端面201內(nèi)徑 等于氣缸3缸徑，環(huán)形槽2的內(nèi)環(huán)形端面202厚度等于空心圓柱1上端面101的厚度、內(nèi) 環(huán)形端面202內(nèi)徑等于空心圓柱1上端面101的內(nèi)徑，球冠殼13的殼厚度約等于空心圓 柱1上端面101的厚度、球冠殼13開口的環(huán)形端面131直徑等于空心圓柱1上端面101 的直徑。環(huán)形槽2的凹面面向氣缸3內(nèi)、氣缸3上端面和環(huán)形槽2的外環(huán)形端面201氣密 連接，環(huán)形檔板4的內(nèi)徑表面和空心圓柱1上端面101直徑的表面連接，空心圓柱1上端 面101和環(huán)形槽2的內(nèi)環(huán)形端面202氣密連接，球冠殼13的凹面面向空心圓柱1之內(nèi)、 空心圓柱1下端面104和球冠殼13開口的環(huán)形端面131氣密連接；環(huán)形槽2的軸心延長(zhǎng) 線、空心圓柱l的軸心線、球冠殼13的軸心線、環(huán)形檔板4的軸心線、圓環(huán)16及各個(gè)圓 環(huán)的軸心線、內(nèi)圓環(huán)15及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)的軸心線和氣缸3的軸心線重合；氣缸3、環(huán)形槽2、 環(huán)形檔板4、空心圓柱l、圓環(huán)16及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)15及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、球冠殼13構(gòu)成 一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。套管5緊密地套在開鑿有多個(gè)外環(huán)槽的環(huán)形外臺(tái)階柱105直徑上，并且套 管5內(nèi)徑的表面和環(huán)形外臺(tái)階柱105上各個(gè)圓環(huán)直徑的表面的接觸面焊接連接；套管5內(nèi) 徑等于環(huán)形外臺(tái)階柱105的直徑、高度略小于環(huán)形外臺(tái)階柱105的高度、略大于氣體工質(zhì) 導(dǎo)流管9的高度、壁厚度約1 2毫米。如圖5中所示。
引流管6插入環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106的內(nèi)徑中，它的直徑表面和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106上各個(gè) 內(nèi)圓環(huán)的內(nèi)徑表面接觸、上端面高于環(huán)形槽2、下端面深入到最下層內(nèi)圓環(huán)的下端面附近 處。隔熱環(huán)7置于環(huán)形槽2內(nèi)、環(huán)形檔板4之上，隔熱管8安裝在氣缸3內(nèi)；隔熱管8上 端面和隔熱環(huán)7的下端面接觸、其下端面和氣缸3下端面相接近，隔熱管8上部管的內(nèi)表 面和環(huán)形檔板4的直徑表面接觸；隔熱管8的高度大于回?zé)崞鳉んw10高度加上氣體工質(zhì) 導(dǎo)流管9高度再加上回?zé)崞鳉んw10跟隨活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大行程，隔熱管8的直徑略小于 氣缸3缸徑、內(nèi)徑略大于回?zé)崞鳉んwIO直徑O.I毫米左右。
回?zé)崞鳉んw10頂部的封頭11是一半球殼，封頭11的凸面面向回?zé)崞鳉んw10內(nèi)、其 曲率半徑和球冠殼13的曲率半徑相近；回?zé)崞餍?3頂部表面的中心和封頭11的凸面頂部 相接觸，封頭ll的殼厚度約等于回?zé)崞鳉んw10厚度。氣體工質(zhì)導(dǎo)流管9一端和回?zé)崞鳉?體10頂部氣密連接，氣體工質(zhì)導(dǎo)流管9內(nèi)徑大于套管5直徑0.1毫米左右、其直徑小于回 熱器殼體10直徑1 2毫米左右、其壁厚度和回?zé)崞鳉んw10壁厚度相近、其長(zhǎng)度略大于 回?zé)崞鳉んw10跟隨活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大行程?；?zé)崞鳉んw10上部的直徑等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流 管9直徑，在等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管9直徑的回?zé)崞鳉んw10上設(shè)置一通孔12以連通回?zé)崞?殼體10內(nèi)外，和通孔12相同的多個(gè)通孔均勻、相間地分布在等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管9直徑 的回?zé)崞鳉んw10上。如圖ll中所示?？招膱A柱l、圓環(huán)16及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)15及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、套管5和球冠殼13構(gòu)成 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器25，如圖5中虛線框26內(nèi)所圍部件所示；位于氣缸3腔體內(nèi)的加 熱器25所受氣體工質(zhì)氣壓壓力的合力指向加熱器25的軸心線，圓環(huán)16及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi) 圓環(huán)15及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)和引流管6加強(qiáng)了加熱器25承受氣體工質(zhì)氣壓壓力的能力。氣體工 質(zhì)導(dǎo)流管9、封頭11、回?zé)崞鳉んw10構(gòu)成一體整結(jié)構(gòu)并位于氣缸3內(nèi)，封頭11的軸心線、 氣體工質(zhì)導(dǎo)流管9的軸心線、回?zé)崞鳉んw10的軸心線、加熱器25的軸心線和氣缸3的軸 心線重合。高溫流體(高溫流體燃燒的高溫燃?xì)狻⒏邷貧鈶B(tài)氣流、高溫液態(tài)液流等。) 經(jīng)過引流管6由最下面一個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔進(jìn)入，并通過各個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔逐 級(jí)向上穿越各個(gè)內(nèi)圓環(huán)，從最上面一個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔流出，并依次向各個(gè)內(nèi)圓環(huán)輸 入熱量；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)依次在回?zé)崞餍?3、回?zé)崞鳉んw10上部的通孔12及其 上各個(gè)通孔、氣體工質(zhì)導(dǎo)流管9和隔熱管8之間的間隙24、各個(gè)圓環(huán)上的多個(gè)通孔、封頭 11和氣體工質(zhì)導(dǎo)流管9及球冠殼13以及最下一個(gè)圓環(huán)的下端面所圍成的熱腔氣缸14中作 往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)通過各個(gè)圓環(huán)上的多個(gè)通孔逐級(jí)穿越各個(gè)圓環(huán)，并依次從各個(gè) 圓環(huán)上吸收熱量。置于氣缸3內(nèi)的隔熱管8、置于環(huán)形槽2內(nèi)的隔熱環(huán)7減小了流向氣缸 3、環(huán)形槽2的熱量，同時(shí)降低了氣缸3、環(huán)形槽2的工作溫度。
沿垂直于隔熱管、隔熱環(huán)的圓周線方向，可分別將其均勻地分割成二段或二段以上； 它們可用耐高溫陶瓷制造，如三氧化二鋁、氮化硼等為基礎(chǔ)原材料的高溫陶瓷制品。
具體實(shí)施方案二
沿環(huán)形外臺(tái)階柱105高度向下的方向、在環(huán)形外臺(tái)階柱105上開鑿波形槽，簡(jiǎn)稱為外 波形槽1051。外波形槽1051的槽對(duì)稱中心線為一條波動(dòng)線，其長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度等于環(huán)形外臺(tái) 階柱105的高度、短軸的長(zhǎng)度等于外波形槽1051的波動(dòng)幅度。開鑿在環(huán)形外臺(tái)階柱105 上的外波形槽1051，它的短軸和環(huán)形外臺(tái)階柱105直徑的圓周面相交、外波形槽1051的 開口 1052位于環(huán)形外臺(tái)階柱105直徑的圓周表面上、它的深度接近于環(huán)形外臺(tái)階102內(nèi) 徑曲面109、它的波形面垂直于環(huán)形外臺(tái)階柱105直徑的圓周表面；外波形槽1051 —端和 環(huán)形外臺(tái)階柱105上端面102相通、外波形槽1051的另一端和環(huán)形外臺(tái)階柱105下端面 104相通，和外波形槽1051相同的多條外波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形外臺(tái)階柱105上； 套管5緊密地套在開鑿有外波形槽1051的環(huán)形外臺(tái)階柱105直徑的圓周表面上，并且套 管5和環(huán)形外臺(tái)階柱105的接觸面焊接連接；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)在外波形槽1051 中作往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)沖刷其流動(dòng)方向上的外波形槽1051的波形面，并從外波 形槽1051的波形面吸收熱量。(其中環(huán)形外臺(tái)階柱1^5直徑的圓周表面等同于環(huán)形外臺(tái) 階102直徑曲面107。)如圖3中、圖12和圖13中所示。
具體實(shí)施方案三
沿環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106高度向下的方向、在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106上開鑿波形槽，簡(jiǎn)稱為內(nèi) 波形槽1061。內(nèi)波形槽1061的槽對(duì)稱中心線為一條波動(dòng)線，其長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度等于環(huán)形內(nèi)臺(tái) 階柱106的高度、短軸的長(zhǎng)度等于內(nèi)波形槽1061的波動(dòng)幅度。開鑿在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106 上的內(nèi)波形槽1061，它的短軸和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106內(nèi)徑的圓周面相交、內(nèi)波形槽1061的 開口 1062位于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106內(nèi)徑曲面110上、它的深度接近于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階103直徑曲 面112、它的波形面垂直于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106內(nèi)徑的圓周表面；內(nèi)波形槽1061 —端和環(huán)形 內(nèi)臺(tái)階柱106上端面相通、內(nèi)波形槽1061的另一端和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106下端面1041相通， 和內(nèi)波形槽1061相同的多條內(nèi)波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106上；引流管6 插入環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106的內(nèi)徑中，引流管6直徑表面和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106內(nèi)徑的圓周表面接觸、上端面高于環(huán)形槽2、下端面深入到環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106的下端面附近處；高溫流體 由內(nèi)波形槽1061的下端進(jìn)入、從內(nèi)波形槽1061的上端流出，在內(nèi)波形槽1061中流動(dòng)的 高溫流體沖刷其流動(dòng)方向上的內(nèi)波形槽1061的波形面，并向內(nèi)波形槽1061的波形面輸入 熱量。(其中環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106內(nèi)徑的圓周表面等同于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱106內(nèi)徑曲面110。) 如圖3中、圖12和圖13中所示。
具體實(shí)施方案四
所開鑿?fù)獠ㄐ尾鄣拈L(zhǎng)軸，按一定的螺旋角度環(huán)繞在環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面上，使外波形 槽上端和下端在環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面的圓周線方向上相差一定的角度而構(gòu)成螺旋外波形 槽；螺旋外波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條螺旋波形線，螺旋外波形槽的螺旋軸心線和空心 圓柱的軸心線重合，和螺旋外波形槽相同的多條螺旋外波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形外 臺(tái)階上；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)在螺旋外波形槽中作往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)沖刷其 流動(dòng)方向上的螺旋外波形槽的波形面，并從螺旋外波形槽的波形面吸收熱量。
具體實(shí)施方案五
所開鑿內(nèi)波形槽的長(zhǎng)軸，按一定的螺旋角度環(huán)繞在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階內(nèi)徑曲面上，使內(nèi)波形 槽上端和下端在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階內(nèi)徑曲面的圓周線方向上相差一定的角度而構(gòu)成螺旋內(nèi)波形 槽；螺旋內(nèi)波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條螺旋波形線，螺旋內(nèi)波形槽的螺旋軸心線和空心 圓柱的軸心線重合，和螺旋內(nèi)波形槽相同的多條螺旋內(nèi)波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi) 臺(tái)階柱上；高溫流體由螺旋內(nèi)波形槽的下端進(jìn)入、從螺旋內(nèi)波形槽的上端流出，在螺旋內(nèi) 波形槽中流動(dòng)的高溫流體沖刷其流動(dòng)方向上的螺旋內(nèi)波形槽的波形面，并向螺旋內(nèi)波形槽 的波形面輸入熱量。
以上所述具體實(shí)施方案中；
在氣缸外表面套上一個(gè)外隔熱管和環(huán)形槽的外表面蓋上一個(gè)隔熱環(huán)形槽，外隔熱管和
隔熱環(huán)形槽減小了氣缸、環(huán)形槽流向斯特林熱力系統(tǒng)外的熱能損失。
引流管內(nèi)可以設(shè)置空氣——?dú)鈶B(tài)燃料或液態(tài)燃料混合器、點(diǎn)火裝置等，為斯特林發(fā)動(dòng)
機(jī)使用氣態(tài)燃料或液態(tài)燃料提供條件。
可向引流管內(nèi)注入攜帶高溫?zé)崮艿囊簯B(tài)或氣態(tài)流體，為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱能。 抽去引流管，把直徑略小于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱直徑的石英玻璃圓片蓋在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上；
聚焦后的太陽能光斑透過石英玻璃圓片照射在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱和半球殼所圍成的空腔內(nèi)，并
向斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)輸入熱能。
本發(fā)明對(duì)上述配氣活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械構(gòu)造的改進(jìn)，亦適用于雙作用式斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)。這是本技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員容易聯(lián)想到的和容易做到的。
本發(fā)明所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例僅是示例性的，但本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明權(quán)利 要求所限定的范圍內(nèi)，做出的改變和修正都將落入本發(fā)明的范圍。
說明書摘要
本發(fā)明公開了一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。它與現(xiàn)有技術(shù)相比，是空心圓柱l、圓環(huán)16及各個(gè) 圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)15及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、套管5和半球殼13構(gòu)成斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器25，其所 受氣體工質(zhì)的氣壓壓力的合力指向加熱器25的軸心線和氣缸3內(nèi)增設(shè)了隔熱管8;它降低 了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸3和加熱器25對(duì)高級(jí)耐熱合金在高溫條件下的機(jī)械強(qiáng)度的要求，
11同時(shí)減少了氣缸3的熱損失、降低并穩(wěn)定了氣缸3的溫度。因此，氣缸3和加熱器25可 使用稍低等級(jí)的高級(jí)耐熱合金來制造而達(dá)到以前使用高等級(jí)的高級(jí)耐熱合金的效果；它降 低了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本、提高了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和壽命。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可使 用固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)燃料以及聚焦后的太陽能等產(chǎn)生的高溫?zé)崮埽部梢允褂脭y帶高溫?zé)?能的液態(tài)、氣態(tài)流體。它具有燃料和熱源來源范圍廣、熱效率高和環(huán)境友好型的特點(diǎn)，將 會(huì)在未來的社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中得到發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1. 一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括加熱器(25)、氣缸(3)、回?zé)崞鳉んw(10)、氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)、套管(5)，其特征在于——沿空心圓柱(1)上端面(101)垂直向下的方向設(shè)置環(huán)形外臺(tái)階(102)和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階(103)；環(huán)形外臺(tái)階(102)和空心圓柱(1)下端面(104)及環(huán)形外臺(tái)階(102)直徑曲面(107)和環(huán)形外臺(tái)階(102)內(nèi)徑曲面(109)所圍空間構(gòu)成環(huán)形外臺(tái)階柱(105)；環(huán)形內(nèi)臺(tái)階(103)和空心圓柱(1)下端面(104)及環(huán)形內(nèi)臺(tái)階(103)內(nèi)徑曲面(110)和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階(103)直徑曲面(112)所圍空間構(gòu)成環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)；在環(huán)形外臺(tái)階柱(105)上開鑿環(huán)繞環(huán)形外臺(tái)階(102)內(nèi)徑曲面(109)的外環(huán)槽(19)，外環(huán)槽(19)的槽深度接近于環(huán)形外臺(tái)階(102)內(nèi)徑曲面(109)，和外環(huán)槽(19)相同的多個(gè)外環(huán)槽均勻、相間地分布在環(huán)形外臺(tái)階柱(105)上；在相鄰的外環(huán)槽(19)和外環(huán)槽(20)之間構(gòu)成突出的圓環(huán)(16)上設(shè)置連通相鄰?fù)猸h(huán)槽(19)和外環(huán)槽(20)的通孔(18)，通孔(18)的直徑小于外環(huán)槽(19)的深度，和通孔(18)相同的多個(gè)通孔均勻、相間地分布在圓環(huán)(16)上；和圓環(huán)(16)上相同的通孔分布在每個(gè)圓環(huán)上，并且兩個(gè)相鄰圓環(huán)上的通孔相互錯(cuò)位；在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)上開鑿環(huán)繞環(huán)形內(nèi)臺(tái)階(103)內(nèi)徑曲面(110)的內(nèi)環(huán)槽(21)，內(nèi)環(huán)槽(21)的槽深度接近于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階(103)直徑曲面(112)，和內(nèi)環(huán)槽(21)相同的多個(gè)內(nèi)環(huán)槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)上；在相鄰的內(nèi)環(huán)槽(21)和內(nèi)環(huán)槽(22)之間構(gòu)成向內(nèi)突出的內(nèi)圓環(huán)(15)上設(shè)置連通相鄰內(nèi)環(huán)槽(21)和內(nèi)環(huán)槽(22)的通孔(17)，通孔(17)的直徑小于內(nèi)環(huán)槽(21)的深度，和通孔(17)相同的多個(gè)通孔均勻、相間地分布在內(nèi)圓環(huán)(15)上；和內(nèi)圓環(huán)(15)上相同的通孔分布在每個(gè)內(nèi)圓環(huán)上，并且兩個(gè)相鄰內(nèi)圓環(huán)上的通孔相互錯(cuò)位；——環(huán)形槽(2)的凹面面向氣缸(3)內(nèi)、氣缸(3)上端面和環(huán)形槽(2)的外環(huán)形端面(201)氣密連接，環(huán)形檔板(4)的內(nèi)徑表面和空心圓柱(1)上端面(101)直徑的表面連接，空心圓柱(1)上端面(101)和環(huán)形槽(2)的內(nèi)環(huán)形端面(202)氣密連接，球冠殼(13)的凹面面向空心圓柱(1)之內(nèi)、空心圓柱(1)下端面(104)和球冠殼(13)開口的環(huán)形端面(131)氣密連接；環(huán)形槽(2)的軸心延長(zhǎng)線、空心圓柱(1)的軸心線、球冠殼(13)的軸心線、環(huán)形檔板(4)的軸心線、圓環(huán)(16)及各個(gè)圓環(huán)的軸心線、內(nèi)圓環(huán)(15)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)的軸心線和氣缸(3)的軸心線重合；氣缸(3)、環(huán)形槽(2)、環(huán)形檔板(4)、空心圓柱(1)、圓環(huán)(16)及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)(15)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、球冠殼(13)構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)；套管(5)緊密地套在開鑿有多個(gè)外環(huán)槽的環(huán)形外臺(tái)階柱(105)直徑上，并且套管(5)內(nèi)徑的表面和環(huán)形外臺(tái)階柱(105)上各個(gè)圓環(huán)直徑的表面的接觸面連接；套管(5)內(nèi)徑等于環(huán)形外臺(tái)階柱(105)的直徑、高度略小于環(huán)形外臺(tái)階柱(105)的高度、略大于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)的高度；引流管(6)插入環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)的內(nèi)徑中，它的直徑表面和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)上各個(gè)內(nèi)圓環(huán)的內(nèi)徑表面接觸、上端面高于環(huán)形槽(2)、下端面深入到最下層內(nèi)圓環(huán)的下端面附近處；隔熱環(huán)(7)置于環(huán)形槽(2)內(nèi)、環(huán)形檔板(4)之上，隔熱管(8)安裝在氣缸(3)內(nèi)；隔熱管(8)上端面和隔熱環(huán)(7)的下端面接觸、其下端面和氣缸(3)下端面相接近，隔熱管(8)上部管的內(nèi)表面和環(huán)形檔板(4)的直徑表面接觸；隔熱管(8)的高度大于回?zé)崞鳉んw(10)高度加上氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)高度再加上回?zé)崞鳉んw(10)跟隨活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大行程，隔熱管(8)的直徑略小于氣缸(3)缸徑、內(nèi)徑略大于回?zé)崞鳉んw(10)直徑；——回?zé)崞鳉んw(10)頂部的封頭(11)是一半球殼，封頭(11)的凸面面向回?zé)崞鳉んw(10)內(nèi)、其曲率半徑和球冠殼(13)的曲率半徑相近；回?zé)崞餍?23)頂部表面的中心和封頭(11)的凸面頂部相接觸，封頭(11)的殼厚度約等于回?zé)崞鳉んw(10)厚度；氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)一端和回?zé)崞鳉んw(10)頂部氣密連接，氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)內(nèi)徑大于套管(5)直徑0.1毫米左右、其直徑小于回?zé)崞鳉んw(10)直徑、其壁厚度和回?zé)崞鳉んw(10)壁厚度相近、其長(zhǎng)度略大于回?zé)崞鳉んw(10)跟隨活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大行程；回?zé)崞鳉んw(10)上部的直徑等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)直徑，在等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)直徑的回?zé)崞鳉んw(10)上設(shè)置一通孔(12)以連通回?zé)崞鳉んw(10)內(nèi)外，和通孔(12)相同的多個(gè)通孔均勻、相間地分布在等于氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)直徑的回?zé)崞鳉んw(10)上；——空心圓柱(1)、圓環(huán)(16)及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)(15)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、套管(5)和球冠殼(13)構(gòu)成斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器(25)；位于氣缸(3)腔體內(nèi)的加熱器(25)所受氣體工質(zhì)氣壓壓力的合力指向加熱器(25)的軸心線，圓環(huán)(16)及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)(15)及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)和引流管(6)加強(qiáng)了加熱器(25)承受氣體工質(zhì)氣壓壓力的能力；氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)、封頭(11)、回?zé)崞鳉んw(10)成一體整結(jié)構(gòu)并位于氣缸(3)內(nèi)，封頭(11)的軸心線、氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)的軸心線、回?zé)崞鳉んw(10)的軸心線、加熱器(25)的軸心線和氣缸(3)的軸心線重合；高溫流體經(jīng)過引流管(6)由最下面一個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔進(jìn)入，并通過各個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔逐級(jí)向上穿越各個(gè)內(nèi)圓環(huán)，從最上面一個(gè)內(nèi)圓環(huán)上的多個(gè)通孔流出，并依次向各個(gè)內(nèi)圓環(huán)輸入熱量；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)依次在回?zé)崞餍?23)、回?zé)崞鳉んw(10)上部的通孔(12)及其上各個(gè)通孔、氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)和隔熱管(8)之間的間隙(24)、各個(gè)圓環(huán)上的多個(gè)通孔、封頭(11)和氣體工質(zhì)導(dǎo)流管(9)及球冠殼(13)以及最下一個(gè)圓環(huán)的下端面所圍成的熱腔氣缸(14)中作往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)通過各個(gè)圓環(huán)上的多個(gè)通孔逐級(jí)穿越各個(gè)圓環(huán)，并依次從各個(gè)圓環(huán)上吸收熱量；置于氣缸(3)內(nèi)的隔熱管(8)、置于環(huán)形槽(2)內(nèi)的隔熱環(huán)(7)減小了流向氣缸(3)、環(huán)形槽(2)的熱量，同時(shí)降低了氣缸(3)、環(huán)形槽(2)的工作溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于開鑿在環(huán)形外臺(tái)階柱(105)上的外 波形槽(1051)，它的短軸和環(huán)形外臺(tái)階柱(105)直徑的圓周面相交、外波形槽(1051) 的開口 (1052)位于環(huán)形外臺(tái)階柱(105)直徑的圓周表面上、它的深度接近于環(huán)形外臺(tái) 階(102)內(nèi)徑曲面(109)、它的波形面垂直于環(huán)形外臺(tái)階柱(105)直徑的圓周表面；外 波形槽(1051) —端和環(huán)形外臺(tái)階柱(105)上端面(102)相通、外波形槽(1051)的另 一端和環(huán)形外臺(tái)階柱(105)下端面(104)相通，和外波形槽(1051)相同的多條外波形 槽均勻、相間地分布在環(huán)形外臺(tái)階柱(105)上；套管(5)緊密地套在開鑿有外波形槽(1051) 的環(huán)形外臺(tái)階柱(105)直徑的圓周表面上，并且套管(5)和環(huán)形外臺(tái)階柱(105)的接 觸面連接；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)在外波形槽(1051)中作往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì) 沖刷其流動(dòng)方向上的外波形槽(1051)的波形面，并從外波形槽(1051)的波形面吸收熱
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于開鑿在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)上的內(nèi) 波形槽(1061)，它的短軸和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)內(nèi)徑的圓周面相交、內(nèi)波形槽(1061) 的開口 (1062)位于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)內(nèi)徑曲面(110)上、它的深度接近于環(huán)形內(nèi)臺(tái) 階(103)直徑曲面(112)、它的波形面垂直于環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)內(nèi)徑的圓周表面；內(nèi) 波形槽(1061) —端和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)上端面相通、內(nèi)波形槽(1061)的另一端和 環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)下端面(1041)相通，和內(nèi)波形槽(1061)相同的多條內(nèi)波形槽均 勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)上；引流管(6)插入環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)的內(nèi) 徑中，引流管(6)直徑表面和環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)內(nèi)徑的圓周表面接觸、上端面高于環(huán)形槽(2)、下端面深入到環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱(106)的下端面附近處；高溫流體由內(nèi)波形槽(1061) 的下端進(jìn)入、從內(nèi)波形槽(1061)的上端流出，在內(nèi)波形槽(1061)中流動(dòng)的高溫流體沖 刷其流動(dòng)方向上的內(nèi)波形槽(1061)的波形面，并向內(nèi)波形槽(1061)的波形面輸入熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所開鑿?fù)獠ㄐ尾鄣拈L(zhǎng)軸，按一定的螺旋角度環(huán)繞在環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面上，使外波形槽上端和下端在環(huán)形外臺(tái)階內(nèi)徑曲面的圓周線方向上相差一定的角度而構(gòu)成螺旋外波形槽；螺旋外波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條螺旋波形線，螺旋外波形槽的螺旋軸心線和空心圓柱的軸心線重合，和螺旋外波形槽相同的多條螺旋外波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形外臺(tái)階上；氣體工質(zhì)跟隨活塞的運(yùn)動(dòng)在螺旋 外波形槽中作往復(fù)流動(dòng)，流動(dòng)的氣體工質(zhì)沖刷其流動(dòng)方向上的螺旋外波形槽的波形面，并 從螺旋外波形槽的波形面吸收熱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所開鑿內(nèi)波形槽的長(zhǎng)軸，按一定的螺 旋角度環(huán)繞在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階內(nèi)徑曲面上，使內(nèi)波形槽上端和下端在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階內(nèi)徑曲面的圓 周線方向上相差一定的角度而構(gòu)成螺旋內(nèi)波形槽；螺旋內(nèi)波形槽的槽對(duì)稱中心線為一條螺 旋波形線，螺旋內(nèi)波形槽的螺旋軸心線和空心圓柱的軸心線重合，和螺旋內(nèi)波形槽相同的 多條螺旋內(nèi)波形槽均勻、相間地分布在環(huán)形內(nèi)臺(tái)階柱上；高溫流體由螺旋內(nèi)波形槽的下端 進(jìn)入、從螺旋內(nèi)波形槽的上端流出，在螺旋內(nèi)波形槽中流動(dòng)的高溫流體沖刷其流動(dòng)方向上 的螺旋內(nèi)波形槽的波形面，并向螺旋內(nèi)波形槽的波形面輸入熱量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。它與現(xiàn)有技術(shù)相比，是空心圓柱1、圓環(huán)16及各個(gè)圓環(huán)、內(nèi)圓環(huán)15及各個(gè)內(nèi)圓環(huán)、套管5和半球殼13構(gòu)成斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱器25，其所受氣體工質(zhì)的氣壓壓力的合力指向加熱器25的軸心線和氣缸3內(nèi)增設(shè)了隔熱管8；它降低了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸3和加熱器25對(duì)高級(jí)耐熱合金在高溫條件下的機(jī)械強(qiáng)度的要求，同時(shí)減少了氣缸3的熱損失、降低并穩(wěn)定了氣缸3的溫度。因此，氣缸3和加熱器25可使用稍低等級(jí)的高級(jí)耐熱合金來制造而達(dá)到以前使用高等級(jí)的高級(jí)耐熱合金的效果；它降低了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本、提高了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和壽命。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可使用固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)燃料以及聚焦后的太陽能等產(chǎn)生的高溫?zé)崮埽部梢允褂脭y帶高溫?zé)崮艿囊簯B(tài)、氣態(tài)流體。它具有燃料和熱源來源范圍廣、熱效率高和環(huán)境友好型的特點(diǎn)，將會(huì)在未來的社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中得到發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)F02G1/00GK101482071SQ20091009408
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者白坤生 申請(qǐng)人:白坤生