一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，屬于能源動(dòng)力領(lǐng)域。主要包括:活塞、連桿、單向閥、散熱器。兩側(cè)的活塞分別與連桿剛性連接，形成一個(gè)活塞組件。在活塞組件內(nèi)部開(kāi)設(shè)油道；在油道上任意位置設(shè)有油腔；單向閥在油腔內(nèi)左右移動(dòng)；散熱器固定在氣缸與發(fā)電機(jī)之間；散熱器中部開(kāi)有通孔，用于連桿的通過(guò)；散熱器表面有散熱片；散熱器內(nèi)部中空，用于存儲(chǔ)冷卻油；在連桿與散熱器內(nèi)冷卻油接觸部分分別開(kāi)有進(jìn)油口與出油口；該系統(tǒng)，借助單向閥自身的慣性進(jìn)行泵油，不需要額外驅(qū)動(dòng)裝置。通過(guò)活塞組件內(nèi)部的油道即實(shí)現(xiàn)了冷卻油的循環(huán)，降低了整個(gè)活塞連桿組和直線發(fā)電機(jī)的熱負(fù)荷。
【專利說(shuō)明】 一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，屬于能源動(dòng)力領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)一般結(jié)構(gòu)為往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連，包括二沖程和四沖程兩類熱力循環(huán)方式，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、熱效率低，尾氣排放污染物較多。自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)是近年來(lái)興起的一種新型動(dòng)力裝置，由自由活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和直線發(fā)電機(jī)直接耦合而成，它將自由活塞與直線電機(jī)動(dòng)子直接固連，形成唯一的運(yùn)動(dòng)部件——活塞組件。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，缸內(nèi)氣體燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)，繼而產(chǎn)生電能，最終通過(guò)較短的傳遞路徑將燃料化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能。它具有眾多潛在性能優(yōu)勢(shì)，如機(jī)械摩擦損失少，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，能量傳遞路徑短，燃燒排放質(zhì)量好
坐寸o
[0003]活塞是自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)的核心構(gòu)件，在運(yùn)行中承受相當(dāng)高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，其通過(guò)連桿與直線電機(jī)動(dòng)子直接相連，其熱負(fù)荷直接傳遞到直線電機(jī)動(dòng)子上，影響了直線電機(jī)的性能，使整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對(duì)自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)活塞的冷卻十分必要。如果用傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)活塞的冷卻方式對(duì)自由活塞發(fā)電機(jī)的活塞進(jìn)行冷卻，由于沒(méi)有曲軸和油底殼，冷卻用油無(wú)法通過(guò)飛濺的方式完成循環(huán)。另外，如附加獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的泵油裝置與外接管路，這樣不但零件多，成本高，而且降低了系統(tǒng)工作可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)活塞冷卻困難的問(wèn)題，提供一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，主要包括:活塞、連桿、單向閥、散熱器。
[0007]所述活塞為內(nèi)部設(shè)有油腔和油道的活塞；
[0008]所述連桿為內(nèi)部設(shè)有油道的連桿
[0009]連接關(guān)系為:兩側(cè)的活塞分別與連桿剛性連接，形成一個(gè)活塞組件。在活塞組件內(nèi)部開(kāi)設(shè)油道；在油道上任意位置設(shè)有油腔；單向閥在油腔內(nèi)左右移動(dòng)；散熱器固定在氣缸與發(fā)電機(jī)之間；散熱器中部開(kāi)有通孔，用于連桿的通過(guò)；散熱器表面有散熱片；散熱器內(nèi)部中空，用于存儲(chǔ)冷卻油；在與散熱器內(nèi)冷卻油接觸的連桿部分分別開(kāi)有進(jìn)油口與出油口 ；連桿相對(duì)于散熱器往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需保證進(jìn)油口與出油口一直與散熱器內(nèi)部冷卻油接觸；由于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)行程可知，則需保證散熱器的長(zhǎng)度大于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)行程；
[0010]所述單向閥的質(zhì)量越大，則冷卻油的流速越高，可根據(jù)活塞要求的工作溫度范圍選取合適的單向閥質(zhì)量參數(shù)。[0011]工作過(guò)程:
[0012]自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)左右兩氣缸交替爆發(fā)，爆發(fā)壓力推動(dòng)整個(gè)活塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于慣性力的作用，活塞內(nèi)部油腔中的單向閥在油腔內(nèi)振蕩，油腔內(nèi)的冷卻油只能向一個(gè)方向流動(dòng)從而起到泵油的作用，并通過(guò)進(jìn)油道將低溫冷卻油從散熱器中泵出。低溫冷卻油流入活塞內(nèi)部的油道中，與活塞進(jìn)行熱交換后溫度升高，通過(guò)回油道流回散熱器。散熱器的表面有散熱片，其內(nèi)部冷卻油的熱量通過(guò)散熱片傳遞到大氣當(dāng)中，完成循環(huán)。單向閥質(zhì)量越大，則冷卻油的流速越高，可根據(jù)活塞要求的工作溫度范圍選取合適的單向閥質(zhì)量參數(shù)。
[0013]有益效果
[0014]1、本發(fā)明的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，借助單向閥自身的慣性進(jìn)行泵油，不需要額外驅(qū)動(dòng)裝置。通過(guò)活塞組件內(nèi)部的油道即實(shí)現(xiàn)了冷卻油的循環(huán)，降低了整個(gè)活塞連桿組和直線發(fā)電機(jī)的熱負(fù)荷。
[0015]2、本發(fā)明的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊，制造加工方便，技術(shù)成熟。無(wú)需其他的管路和接頭，具有較高的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)的剖視圖；
[0017]其中，I一氣缸、2 —活塞、3—連桿、4一油腔、5—單向閥、6—進(jìn)油道、7—回油道、8—散熱器、9 一發(fā)電機(jī)定子線圈、10—發(fā)電機(jī)動(dòng)子。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，主要包括:活塞2、連桿3、單向閥5、散熱器8。
[0021]所述活塞2為內(nèi)部設(shè)有油腔4和油道的活塞2 ；
[0022]所述連桿3為內(nèi)部設(shè)有油道的連桿3
[0023]連接關(guān)系為:兩側(cè)的活塞2分別與連桿3剛性連接，形成一個(gè)活塞2組件。在活塞2組件內(nèi)部開(kāi)設(shè)油道；在油道上任意位置設(shè)有油腔4 ;單向閥5在油腔4內(nèi)左右移動(dòng)；散熱器8固定在氣缸I與發(fā)電機(jī)之間；散熱器8中部開(kāi)有通孔,用于連桿3的通過(guò)；散熱器8表面有散熱片；散熱器8內(nèi)部中空，用于存儲(chǔ)冷卻油；在連桿3與散熱器8內(nèi)冷卻油接觸部分分別開(kāi)有進(jìn)油口與出油口；連桿3相對(duì)于散熱器8在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需保證進(jìn)油口與出油口一直與散熱器8內(nèi)部冷卻油接觸；由于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)行程可知，則需保證散熱器8的寬度大于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)行程；
[0024]所述單向閥5的質(zhì)量越大，則冷卻油的流速越高，可根據(jù)活塞2要求的工作溫度范圍選取合適的單向閥5質(zhì)量參數(shù)。
[0025]工作過(guò)程:
[0026]自由活塞2內(nèi)燃發(fā)電機(jī)左右兩氣缸I交替爆發(fā)，爆發(fā)壓力推動(dòng)整個(gè)活塞2組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于慣性力的作用，活塞2內(nèi)部油腔4中的單向閥5在油腔4內(nèi)振蕩，油腔4內(nèi)的冷卻油只能向一個(gè)方向流動(dòng)從而起到泵油的作用，并通過(guò)進(jìn)油道6將低溫冷卻油從散熱器8中泵出。低溫冷卻油流入活塞2內(nèi)部的油道中，與活塞2進(jìn)行熱交換后溫度升高，通過(guò)回油道7流回散熱器8。散熱器8的表面有散熱片，其內(nèi)部冷卻油的熱量通過(guò)散熱片傳遞到大氣當(dāng)中，完成循環(huán)。單向閥5質(zhì)量越大，則冷卻油的流速越高，可根據(jù)活塞2要求的工作溫度范圍選取合適的單向閥5質(zhì)量參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，其特征在于:主要包括:活塞(2)、連桿(3)、單向閥(5)、散熱器(8);兩側(cè)的活塞(2)分別與連桿(3)剛性連接，形成一個(gè)活塞組件；在活塞組件內(nèi)部開(kāi)設(shè)油道；在油道上任意位置設(shè)有油腔(4);單向閥(5)在油腔(4)內(nèi)左右移動(dòng)；散熱器(8)固定在氣缸(I)與發(fā)電機(jī)之間；散熱器(8)中部開(kāi)有通孔,用于連桿(3)的通過(guò)；散熱器(8)表面有散熱片；散熱器(8)內(nèi)部中空，用于存儲(chǔ)冷卻油；在連桿(3)與散熱器(8)內(nèi)冷卻油接觸部分分別開(kāi)有進(jìn)油口與出油口。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述連桿(3)相對(duì)于散熱器(8)在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需保證進(jìn)油口與出油口一直與散熱器(8)內(nèi)部冷卻油接觸；由于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)行程可知，則需保證散熱器(8)的寬度大于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)行程。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電機(jī)振蕩驅(qū)動(dòng)式活塞冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述單向閥(5)的質(zhì)量越大，則冷卻油的流速越高，可根據(jù)活塞(2)要求的工作溫度范圍選取合適的單向閥(5)質(zhì)量參數(shù)。
【文檔編號(hào)】F01P3/10GK103573375SQ201310516286
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】左正興, 李延驍, 袁晨恒, 馮慧華, 宋豫 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)