[发明专利]一种回热器套筒结构及回热器

说明书

本发明涉及回热器领域，提供了一种回热器套筒结构及回热器，包括套筒本体，套筒本体包括多层同轴嵌套设置的套筒单体，且相邻层套筒单体能够相对滑动。本发明还公开一种回热器，包括本发明的回热器套筒结构。本发明提供的一种回热器套筒结构及回热器，采用多层套筒单体同轴嵌套设置，在同样的变形量下，每层的套筒壁厚度越薄，变形产生的应力越小，同时由于内外层套筒单体之间可以相对滑动，套筒单体之间受热变形时的热应力也可以大幅度减小，提高系统安全性。

技术领域

本发明涉及回热器领域，特别是涉及一种回热器套筒结构及回热器。

背景技术

在热声热机、热声制冷机、斯特林热机、斯特林制冷机、G-M等热压缩机等系统中，回热器是热功转换的主要场所。回热器技术的发明与发展是回热式热机技术发展史上最为重要的一步，有效地提高了其所在系统的热功转换效率。如图1所示，回热器通常工作于室温换热器1和非室温换热器2之间，这两个换热器给回热器提供工作所需要的温差，回热器在这个温差驱动下实现热功转换。回热器作为上述系统热功转换的核心部件，回热器的安全性、使用寿命影响着整个系统的安全性与使用寿命。传统回热器结构如图1所示，由圆柱形的套筒本体3内部填充由丝网、丝绵等回热器填充物4组成。室温换热器外壳5和非室温换热器外壳6分别通过连接法兰7连接于套筒本体3的两端，室温换热器1和非室温换热器2分别固定于室温换热器外壳5和非室温换热器外壳6内部。因现有技术中的套筒本体3两端是采用法兰连接固定的，套筒变形时会受到法兰的约束，因此热应力也会增加。

在发动机系统中，非室温换热器为高温换热器，发动机热源温度一般为900K，甚至更高，所以导致回热器两端存在较大的温差，因此套筒本体两端的热变形相差很大。同样的，在制冷机中，非室温端换热器为冷端换热器，回热器两端同样存在很大温差，导致套筒本体两端的热变形不一致。图2和图3给出了回热器由于温差引起的热变形图示，图2表示发动机系统中套筒本体壁面形变，图3表示制冷机系统中套筒本体壁面形变，图中显示的是放大的示意图。可以看出，由于两端变形量不一致，导致回热器外套筒产生弯曲，使得套筒壁发生一定程度的剪切形变。由于回热器的长度受到系统工作频率的制约，长度不能随意增长，通常小于10厘米的量级，因此，回热器热变形导致产生的热应力随着直径的增大迅速增加，而壁面的承压能力则迅速下降，大大的降低系统安全性能，甚至会造成严重的安全事故。但是，在这些发动机、制冷机系统实现大功率、产业化时，直径的增大是不可避免的。因此，在大功率的发动机、制冷机中，套筒本体热变形引起的壁面应力集中是必须要考虑的。但是，这种由热应力集中引起的回热器安全性能降低的问题，未见有相关报道来进行改善此情况。如果将这种回热器的结构改进，提高其安全性，很显然有利于提高这些系统的安全性及使用寿命，同时，对于这些系统的市场推广、应用是非常有益的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种回热器套筒结构及回热器，解决现有技术中套筒本体壁由于回热器两端存在较大的温度梯度，使得套筒本体壁两端热变形量差异较大，使得套筒壁发生一定程度的剪切变形，导致套筒本体壁面存在热应力集中，使得回热器的安全性下降的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种回热器套筒结构，包括套筒本体，所述套筒本体包括多层同轴嵌套设置的套筒单体，且相邻层所述套筒单体能够相对滑动。

其中，所述套筒单体的个数为两个，所述套筒本体为双层嵌套结构。

其中，相邻层的所述套筒单体的一端密封固定，另一端采用密封圈连接。

其中，所述密封圈为O型密封圈。

其中，还包括室温换热器外壳和非室温换热器外壳，所述室温换热器外壳和非室温换热器外壳分别连接于所述套筒本体的两端，且所述室温换热器外壳、所述套筒本体和所述非室温换热器外壳为一体结构，所述室温换热器外壳和非室温换热器外壳均为多层同轴嵌套设置，且与所述套筒本体同轴。