[发明专利]一种使用斯特林循环的能量转换器

说明书

技术领域

本发明通常涉及机械结构体系，更具体地说，涉及一种使用斯特林循环的能量转换器，其具有这样的基本原理：通过对穿过从一个能量源到能量吸收元件的热流的流动进行转换，来以借助于能量流的方式提供机械能，传输这种能量的元件对于涡轮或马达的移动提供足够的功。

背景技术

使用斯特林循环的能量转换器的具体设计和格式使用了罗伯特·斯特林的理论，其在1816年研究出了第一个外燃机，但是本发明所提供的使用斯特林循环的能量转换器不一定需要借助燃烧来提供能量，但是一定需要热源，其运作可以借助于任何燃料、固体、液体或气体的燃烧而获得的热源，以及诸如太阳、地热、放射同位素等的其他热源。不过，其设计理念与由罗伯特·斯特林所制造的外燃机是相同的。

本专利申请的特征在于不同设计——即能量转换系统中的组件和工作流程的结合，其将符合由使用方式所要求的不同需求，该能量转换系统通过在两个单元中加热气体来同步地运作：在一个单元内部加热气体，另一个单元从气体移除热量并且该循环产生转换，这对于马达或涡轮的轴也是可用的。

转换的能量与穿过转换设备的能量流成正比。能量转换、热损耗隔离、自由流动、能量或气体各部分中任一组成元素越佳，转换器就越有效率。

本专利申请包括使用现代化的、高效的、安全的和功能性的“使用斯特林循环的能量转换器”，通过在封闭回路中的气体的膨胀和收缩运作，一般由一组元件以及正确地结合到其中的机械的或构造的解决方案来形成，包括具备独特设计和合适特性的完整且差异化的构造系统，该构造系统结合了机械类型的合适和特有的结构，具有高可靠性和耐久性并且包括完美地集成和对称地布置的闭合回路，该闭合回路由一组加热、隔离、传输、膨胀元件形成，以由气体压力驱动涡轮或马达，从而在轴上提供机械能，以转换为用于特定或一般用途的电能。

本“热-机械能量转换器”可利用的能量基于热源、太阳能、地热、燃烧、原子辐射等各种形式中所包含的，该热量由热流体携带并被导入一个室中，来以气体膨胀并且被转换为马达或涡轮轴上的机械能的方式能量转换到容纳在室中的气体，，使得气体在一个室中接收能量，从而增加压力并且移位到另一个室，另一个室的循环在此时刻并以此路径移除气体热量，系统将会执行功转换，从而驱动涡轮或电机。

由于其他能量形式的供应很充裕，所以自罗伯特斯特林的发明出现很长一段时间以来，本技术领域的现有技术没有明显的发展。

在当前已知的技术领域里，外燃机通常通过活塞来工作，因此由于它们的几何尺寸，使得热能传递到气体的有效传送变得困难，并且也使得大规模工程变得困难。最已知的型号是图14上的对应于附图标记108的型号Alpha、图14上的对应于109的型号Beta以及在图14上对应于110的型号Gamma。也存在被称作为准涡轮的新型号，其由一个转子操作，该型号通常具有4个室以及四个热传递区域(两个热的区域和两个冷的区域)，但是需要形成转子的复杂的组装系统，该转子由于在椭圆形式体内的气体压力而旋转，并且以与上述三个型号相同的方式，使得大系统的尺寸确定变得困难。近年来，来自Sunpower公司的William Beale发展了一种与图15中的附图标记111相对应的新型号，其实施例包括基于Alpha自由活塞斯特林型号的以90度异步的四个缸并且也具有气体涡轮，另一方面，这里提出的主要实施例获得了高功率系统。大部分型号在压力室中容易改变的状态下工作，并且其中的大部分都受到外部环境压力波动的影响。无论如何，所示出的全部已有型号均要求气体返回到其原点，以接收能量来产生功，这迫使工程来保持每个功率单元的转换器体积相对较大。

发明内容

由于现有技术存在上述不便，本发明设计了“使用斯特林循环的能量转换器”，其基本概念完全基于一种适当的结构，其通用并集成地提供了在能量传递和转换中完全简便、有效的基本和关键特性，其特征还在于实施的便利性，特别是使用不同热源、可再生或不可再生能量、燃料等；包括更少数目的组件，减少了制造、组装和维护时间的成本。[10]所提出的发明包括一个新的解决方案，其基于几何形状实现加速了的热传递过程，允许在大尺寸系统中热单元的联合实施，其对称性确保了均衡和良好的平衡，当前的系统中不存在上述特点，该解决方案最重要的特点之一是能够连续地利用能量流，由于此种良好的特性，使其容易离开惯性开始状态。

附图说明

图1是两个密封单元内气体传递热能流动的框图

图2是表示系统17工作原理的两个框图

图3是转子制造方法的示意图

图4是热传递盘的结构图