输液芯、换热机构以及斯特林发电机

1.本实用新型涉及发电技术领域，尤其涉及一种输液芯、换热机构以及斯特林发电机。


背景技术：

2.自由活塞斯特林发电机具有高效、可靠、环保的优点，斯特林发电机包括水冷器、回热器、高温换热器、排除器活塞等构成，其中，高温换热器作为系统的关键部件，需要与外界进行高温热量的交换，一般地，热源不能直接与高温换热器进行热交换，而是采用输液芯的方式。
3.一般地，输液芯的冷凝段可以插入紫铜块中，紫铜焊接在高温换热器的外表面，即利用紫铜的导热实现与输液芯的换热，但是该形式只能适用于功率较小的斯特林发动机，功率增大后紫铜上的导热温差就会急剧上升，并且质量较大，变得非常笨重。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种输液芯、换热机构以及斯特林发电机，用以解决现有技术中输液芯与高温换热器换热耦合结构无法满足高功率斯特林发电机的换热要求的技术问题。
5.第一方面，本实用新型实施例提供一种输液芯，包括：
6.至少两根输液管，所述输液管具有供液体流动的内腔，所述输液管上开设有多个与所述内腔连通的导通孔，相邻的所述输液管之间的侧壁相互抵接；
7.丝网，包绕于所述输液管外侧，且所述丝网的内壁与所述输液管的外壁贴合，并与所述输液管之间形成供液体流通的流道；其中，
8.所述输液管分别连接热源和换热器，以将所述换热器与所述热源换热。
9.根据本实用新型一个实施例的输液芯，所述丝网端部贴设于所述热源的蒸发面或者插设于所述热源的热管内。
10.根据本实用新型一个实施例的输液芯，所述导通孔沿所述输液管的轴向方向依次间隔并螺旋排布。
11.根据本实用新型一个实施例的输液芯，所述丝网表面包括两端的弧面以及中部的贴合平面，所述贴合平面与所述换热器的外壁面相贴合。
12.根据本实用新型一个实施例的输液芯，所述流道包括所述输液管外侧和所述丝网内侧形成的流通间隙以及所述内腔，液态工质沿所述流道进行传输。
13.根据本实用新型一个实施例的输液芯，所述输液管的两端具有封口。
14.第二方面，本实用新型实施例提供一种换热机构，包括：换热器；
15.外壳，包绕于所述换热器外侧，所述外壳内连接有多个热源；
16.至少一个上述的输液芯，所述输液芯分别与所述热源和所述换热器相连接。
17.根据本实用新型一个实施例的换热机构，所述输液芯的数量至少为两个且相邻所
述输液芯沿所述换热器轴向方向间隔排布。
18.根据本实用新型一个实施例的换热机构，所述换热器的外壁面设有第一多孔吸液芯，所述热源的外壁面设有第二多孔吸液芯，所述换热器的外壁面、所述热源的外壁面以及所述输液芯中均存储有液态工质。
19.本实用新型实施例还提供一种斯特林发电机，包括：依次连接的水冷器、回热器以及上述的换热机构。
20.本实用新型实施例提供的输液芯，包括至少两根输液管，则丝网包绕在两根输液管外后，与换热器的外壁面以及热源外壁面相贴合的面积更大，输液效果更好，且可以达到更好的换热效果，由此可以适应更高功率的斯特林发电机。
21.进一步地，本实用新型实施例提供的换热机构，包括上述的输液芯，由此具有输液芯的有益效果，在此不做赘述。
22.进一步地，本实用新型实施例提供的斯特林发电机，包括上述的换热机构，换热机构包括输液芯，由此斯特林发电机也具有输液芯所有的有益效果，在此不做赘述。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例的斯特林发电机的结构示意图；
25.图2为图1所示的a-a处的剖视图；
26.图3为本实用新型实施例的输液管的结构示意图；
27.图4为本实用新型实施例的输液芯的截面视图；
28.图5为本实用新型实施例的斯特林发电机的另一结构示意图；
29.图6为图5所示的b-b处的剖视图；
30.附图标记：
31.10、输液管；110、内腔；120、导通孔；
32.20、丝网；210、流道；220、弧面；230、贴合平面；240、流通间隙；
33.30、换热机构；310、热源；3110、第二多孔吸液芯；320、换热器；3210、第一多孔吸液芯；330、输液芯；340、外壳；3410、腔体；
34.40、斯特林发电机；410、水冷器；420、回热器；430、活塞；440、排除器。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
38.下面结合图1至6，本实用新型实施例提出保护一种斯特林发电机40，包括水冷器410、回热器420以及换热机构30，此外还包括排除器440和活塞430等其他部件，在此不做赘述。
39.对于换热机构30包括换热器320、外壳340和输液芯330，需要说明的是，水冷器410被保持在一个较低的温度，换热器320与热源310进行换热保持一个较高的温度，如此使得换热器320和水冷器410之间的回热器420内形成一个轴向的温度梯度，当该温度梯度达到一定值后，经过激励可以在斯特林发电机40内部形成自发的声波振荡，将热能转换为机械能，如此推动活塞430往复运行，用于发电，斯特林发电机40可以为对置式斯特林发电机，如此可以抵消运动部件产生的振动。
40.外壳340将斯特林发电机40的换热器320包围在其内部，形成封闭的腔体3410，避免热源310与外界接触而影响热源310与换热器320的换热效果。
41.具体地，外壳340内连接有多个热源310，输液芯330包绕于换热器320外壁面且两端均与热源310相连接。对于热源310，本实用新型实施例以六个为例进行说明，但不对此进行限定。六个热源310对应输液芯330的数量为三个，每一输液芯330两端分别连接两个热源310。
42.对于换热器320，换热器320的外壁面设有第一多孔吸液芯3210，热源310的外壁面设有第二多孔吸液芯3110，换热器320的外壁面、热源310的外壁面以及输液芯330中均存储有液态工质。其中，换热器320的外壁面为冷凝壁面，而热源310的外壁面为蒸发面。具体地，第一多孔吸液芯3210和第二多孔吸液芯3110为层叠丝网、堆积小球或者多孔结构设置。
43.请参照图3至图5，在本实用新型的一些实施例中，输液芯330包括至少两根输液管10以及丝网20，输液管10具有供液体流动的内腔110，输液管10上开设有多个与内腔110连通的导通孔120，相邻的输液管10之间的侧壁相互抵接。丝网20包绕于输液管10外侧，且丝网20的内壁与输液管10的外壁贴合，并与输液管10之间形成供液体流通的流道210；其中，输液管10分别连接热源310和换热器320，以将换热器320与热源310换热。
44.因为本技术实施例中输液芯330包括至少两根输液管10，致使液体流道210水利直径较大，液体流动的阻力大大缩小，因此液体的输送量大大增加。对于热管，特别是失重状态下热管的热传输能力有显著效果。进一步地，第一多孔吸液芯3210和第二多孔吸液芯3110的厚度可以小于丝网20的厚度。如此可以有效减少蒸汽流动对液体输送的影响。
45.对于输液管10，导通孔120沿输液管10的轴向方向依次间隔并螺旋排布。导通孔
120的设置便于液态工质沿其进行快速流动，提高换热效率。
46.需要说明的是，丝网20端部贴设于热源310的蒸发面。具体可以参照图2，图2中丝网20的端部贴设于热源310的蒸发面。丝网20具有一定的阻力和毛细力，可以防止液体脱离输液芯330，同时为液体的流动提供驱动力。丝网20可以采用烧结的方式制成，如此避免其与输液管10之间发生松动。
47.请参照图4，进一步地，丝网20表面包括两端的弧面220以及中部的贴合平面230，贴合平面230与换热器320的外壁面和热源310的外壁面相贴合，如此可以提高换热效率。
48.具体地，在本实用新型的一些实施例中，输液管10的数量为两个，两个输液管10侧壁之间抵接，丝网20缠绕于输液管10外壁面后丝网20的表面包括两端部的弧面220以及弧面220之间的贴合平面230，贴合平面230用于贴设于换热器320外壁面，贴合平面230的设置用于提高与换热器320外壁面之间的贴合面积，如此可以使得输液管10向换热器320外壁面输送换热介质时，换热介质与换热器320外壁面之间的接触面积更大，进而提高换热效率。
49.对于输液芯330，输液芯330的形状可以为u型，具有两个伸出部和伸出部之间的弯折部，伸出部插设于热源310的热管内或者贴设于热源310的外壁面，弯折部与换热器320尺寸对应，以卷绕于换热器320外壁面，如此可以更好地贴合于换热器320外壁面，进而提高输液芯330与换热器320之间的有效换热面积。需要说明的是，输液管10的两端具有封口。封口的设置可以避免输液管10内的液体流至管外。
50.进一步地，流道210包括输液管10外侧和丝网20内侧形成的流通间隙240以及内腔110，液态工质沿流道210进行传输。
51.请参照图1和图2，图2中的换热器320为辐射翅片状结构翅片之间的间隙为斯特林发电机40内部工作气体的流动通道，其外表面为圆柱面。
52.热源310的外壁面对应蒸发面，换热器320外壁面对应冷凝壁面，蒸发面设有第二多孔吸液芯3110，液态工质从输液芯330进入蒸发面的第二多孔吸液芯3110内，并沿着第二多孔吸液芯3110的圆周方向扩散，吸收热源310的热量后蒸发变成蒸汽，蒸汽汇集到输液芯330处，并沿输液芯330的丝网20部分向换热器320方向进行传输，进而传输至换热器320的冷凝壁面进行冷凝放热。因为换热器320的外壁面上设有第一多孔吸液芯3210，冷凝工质在换热器320外表面设置的第一多孔吸液芯3210进行冷凝换热，冷凝的液体进入输液芯330内的流道210并沿输液芯330回到热源310侧，完成循环。
53.具体地，换热器320和热源310之间间隔设置，输液芯330在此间隔处形成绝热段，可以在绝热段外表面包覆薄膜，进而彻底隔绝蒸汽流动的影响。薄膜上每间隔5-10mm设置有小孔，以便于液体通道内气泡的排出。
54.如果采用传统的设计方式，例如可以参照图5和图6，当换热器320为管束结构，则需要在壳体的内部面全部铺设吸液芯，通过吸液芯连接蒸发面和冷凝面，实现二者之间的液体输运。如此设置，内表面全部铺设吸液芯并且实现无缝对接，功能已难度非常大，另外液体传输的路径远，传输效果大打折扣，性能很不理想。而本技术实施例中，输液芯330直接连接蒸发面和冷凝面，大大缩短了输液距离，也降低了工艺实现难度，因此性能可大幅提升。
55.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，
第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
57.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。