一种用于尾气余热处理的斯特林发动机的制作方法

本发明属于尾气余热再利用技术领域，具体涉及一种用于尾气余热处理的斯特林发动机。

背景技术：

随着全球气候的变暖、地球资源的日益枯竭，节能减排的理念越来越深入人心。据有关资料显示表明，机动车有高达30％的能量随尾气排放。而工业尾气中热量的损失更为严重。目前，对于尾气中低品质热量的再利用方式主要是发电。斯特林发动机由于其具有不受热源形式限制、运行噪声低、热效率高等优点，逐渐成为尾气余热发电领域的研究重点。目前已经出现了许多形式各异的斯特林发动机，但这些斯特林发动机普遍存在效率低下、结构臃肿、制造成本高的缺点。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种用于尾气余热处理的斯特林发动机。利用机动车的尾气以及工业尾气中的高温作为斯特林发动机的热源，使得尾气中的热能转换为斯特林发动机的机械能，然后再通过发电机转化为电能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于尾气余热处理的斯特林发动机，其包括:换热器、制冷装置、回热器、冷凝气缸、热力气缸、动力机构、发电机、机架以及动力机构支架。其中，热力气缸、换热器管束、回热器、制冷装置内管束、冷凝气缸各腔体依次密封连接，利用插入热力气缸和冷凝气缸中能往复运动的的活塞形成一个u型的密封腔体，中间充满空气；所述热力气缸和冷凝气缸轴线平行；所述换热器为列管式换热器，由换热器壳程和换热器管束组成，尾气经进气口进入换热器壳程，加热换热器管束，从出气口排放；所述制冷装置由制冷装置内管、散热翅片以及散热风扇组成，所述散热翅片安装在制冷装置内管束外，散热风扇安装在散热翅片侧面，与散热翅片呈直角。

所述动力机构安装在动力机构支架上，包括热力端推杆活塞、冷凝端推杆活塞、曲柄连杆机构以及蓄能飞轮；热力端推杆活塞和冷凝端推杆活塞在空气作用下左右往复运动，通过曲柄连杆机构驱动发电机转动并输出电能。

所述热力端推杆活塞与冷凝端推杆活塞结构一样，均由上活塞杆、滑槽、下活塞杆和活塞连接而成，上活塞杆和下活塞杆分别与对应的直线轴承配合，在直线轴承中左右往复运动；所述热力端推杆活塞和冷凝端推杆活塞分别插入热力气缸与冷凝气缸中，并分别与热力气缸和冷凝气缸轴线平行。

所述曲柄连杆机构包括上曲柄、中曲柄、下曲柄以及将它们连接在一起的连杆，在上曲柄和下曲柄上分别装有配重块；在滑槽的带动下，上曲柄和下曲柄转动，带动连杆运动，通过中曲柄转动带动发电机转动输出电能。

所述蓄能飞轮安装在中曲柄轴端。

所述冷凝气缸外表面呈翅片状以强化散热。

所述换热器内部装有三块折流板，等间距安放在换热器管束外，引导尾气通过换热器壳程。

所述发电机安装在机架上，通过皮带与中曲柄连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一种用于尾气余热处理的斯特林发动机结构紧凑，造价低廉，使用寿命长，工作效率高，能够使机动车的尾气以及工业尾气中得余热得到充分的再利用。

附图说明

图1为本发明的背面轴测图；

图2为本发明的正面轴测图；

图3为本发明的剖视图；

图4为本发明的动力装置放大示意图；

图5为本发明的热力端推杆活塞和冷凝端推杆活塞的结构示意图；

图中标号说明：1.机架；2.热力气缸；3.动力机构；4.发电机；5.动力机构支架；6.冷凝气缸；7.制冷装置；8.回热器；9.换热器；301.直线轴承一；302.蓄能飞轮；303.上曲柄；304.直线轴承二；305.中曲柄；306.冷凝端推杆活塞；307.皮带；308.直线轴承三；309.热力端推杆活塞；310.下曲柄；311.连杆；312.直线轴承四；313.下配重块；314.上配重块；331.上活塞杆；332.滑槽；333.下活塞杆；334.活塞；71.散热翅片；72.散热风扇；73.制冷装置内管束；91.进气口；92.出气口；93.换热器壳程；94.换热器管束；95.折流板一；96.折流板二；97.折流板三

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

一种用于尾气余热处理的斯特林发动机，其包括机架1，热力气缸2，动力机构3，发电机4，动力机构支架5，冷凝气缸6，制冷装置7，回热器8，换热器9，直线轴承一301，蓄能飞轮302，上曲柄303，直线轴承二304，中曲柄305，冷凝端活塞306，皮带307，直线轴承三308，热力端活塞309，下曲柄310，连杆311，直线轴承四312，下配重块313，上配重块314，上活塞杆331，滑槽332，下活塞杆333，活塞334，散热翅片71，散热风扇72，制冷装置内管束73，进气口91，出气口92，换热器壳程93，换热器管束94，折流板一95，折流板二96，折流板三97；其中，所述热力气缸2、换热器管束94、回热器8、制冷装置内管束73、冷凝气缸6各腔体依次密封连接，利用插入热力气缸和冷凝气缸中的活塞形成一个u型的密封腔体，中间充满空气；所述热力气缸2和冷凝气缸6轴线平行；所述换热器9为列管式换热器，由换热器壳程93和换热器管束94组成，尾气由进气口91进入换热器壳程93经折流板一95、折流板二96、折流板三97导流加热换热器管束94内空气后从出气口92排出，所述折流板一95、折流板二96、折流板三97等间距安放在换热器管束94外；所述制冷装置由散热翅片71、散热风扇72、制冷装置内管束73组成，散热风扇72安装在散热翅片71侧面，与散热翅片71呈直角，所述散热翅片71安装在制冷装置内管束73外；所述冷凝气缸6外表面呈翅片状以强化散热。

本实施例中，所述动力机构3安装在动力机构支架5上，包括热力端推杆活塞309、冷凝端推杆活塞306、曲柄连杆机构以及蓄能飞轮302；所述热力端推杆活塞309和冷凝端推杆活塞306结构相同，均由上活塞杆331、滑槽332、下活塞杆333和活塞334连接而成，热力端推杆活塞309的活塞334插入到热力气缸2中，上活塞杆331和下活塞杆333分别与直线轴承三308和直线轴承四312配合，冷凝端推杆活塞306的活塞334插入到冷凝气缸6中，上活塞杆331和下活塞杆333分别与直线轴承二304和直线轴承一301配合，热力端推杆活塞309和冷凝端推杆活塞306分别与热力气缸2和冷凝气缸6轴线平行，并能在气缸中左右往复运动；所述曲柄连杆机构包括上曲柄303、中曲柄305、下曲柄310以及将它们连接在一起的连杆311，在上曲柄303和下曲柄310上分别装有上配重块314和下配重块313；所述蓄能飞轮安装在中曲柄轴端；所述发电机4安装在机架上，通过皮带307与中曲柄305连接。

使用过程中，当尾气流过换热器壳程93时，加热换热器管束94，整个密封腔内的空气受热膨胀，热力端推杆活塞309向外侧运动，通过滑槽332带动下曲柄310转动，下曲柄310通过连杆311带动中曲柄305转动，之后，制冷装置内管束73中的空气热量通过散热翅片71由散热风扇72加速释放到空气中，整个密封腔内的空气收缩，冷凝端活塞306向内侧运动，通过滑槽332带动上曲柄303转动，上曲柄303通过连杆311带动中曲柄305转动，如此，完成一个循环。整个过程中，蓄能飞轮302随中曲轴305转动，上配重块314随上曲柄303转动，下配重块313随下曲柄310转动，使整个机构平稳运行。中曲柄305转动通过皮带307带动发电机4转动输出电能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。