本發(fā)明屬于一種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，具體涉及一種用于自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力活塞。

背景技術(shù)：

自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種閉式循環(huán)回?zé)崾桨l(fā)動(dòng)機(jī)，具有熱源廣泛，效率高，振動(dòng)噪聲小的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電、熱電聯(lián)供、特種電源等。自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用氣體軸承、間隙密封、柔性彈簧支撐和直線電機(jī)發(fā)電等技術(shù)方案，自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)取消了動(dòng)力活塞與配氣活塞間的機(jī)械連接，通過(guò)構(gòu)建二自由度諧振系統(tǒng)，直接將動(dòng)力活塞與直線電機(jī)動(dòng)子相連，通過(guò)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生電能。動(dòng)力活塞性能涉及到熱電轉(zhuǎn)換效率、氣體軸承氣浮效果及自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性等，減少動(dòng)力活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦和啟機(jī)過(guò)程中的磨損是提高自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)有技術(shù)中的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其采用了靜壓氣體軸承結(jié)構(gòu)，但動(dòng)力活塞由單一材質(zhì)構(gòu)成，啟機(jī)過(guò)程中存在金屬動(dòng)力活塞與氣缸套筒以及配氣活塞軸的金屬摩擦，存在啟機(jī)磨損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于一種用于自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力活塞，該活塞能夠減小金屬間相互摩擦，有效提升耐久性。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種用于自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力活塞，該活塞包括耐磨殼體、嵌套在耐磨殼體內(nèi)的骨架、以及嵌套在骨架內(nèi)的止回閥 組件。

所述的耐磨殼體由外殼體和內(nèi)殼組成，外殼體與內(nèi)殼體之間形成骨架安裝環(huán)形空腔，骨架嵌套在骨架安裝環(huán)形空腔內(nèi)。

所述的骨架的整體呈圓柱筒狀，骨架中部開(kāi)有用于貯存氣體的貯氣腔，骨架中心開(kāi)有骨架圓柱通孔，磨殼體的內(nèi)殼體嵌在骨架中心的骨架圓柱通孔內(nèi)。

所述的貯氣腔為環(huán)形空腔。

所述的氣體以為氫氣或者氦氣。

所述的止回閥組件為可調(diào)簧片式止回閥。

所述的止回閥組件由閥座、簧片、過(guò)濾塞和固定螺釘組成，簧片通過(guò)固定螺釘固定在閥座上部，過(guò)濾塞的一端嵌在閥座側(cè)壁內(nèi)，過(guò)濾塞的另一端懸置在閥座外；閥座內(nèi)開(kāi)有氣道，氣道的一端與過(guò)濾塞連通，氣道的另一端與簧片連通。

所述的簧片厚度為0.2mm。

所述的閥座的材料采用SUS303不銹鋼，簧片的材料采用磨具鋼，過(guò)濾塞的材料采用POREX過(guò)濾材料。

所述的耐磨殼體的材料采用含有石墨的聚苯硫醚塑料PPS；骨架的材料采用ADC12鋁合金。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：本發(fā)明通過(guò)采用輕質(zhì)耐磨的動(dòng)力活塞，并采用氣體軸承懸浮結(jié)構(gòu)，減小金屬間相互摩擦，有效提升耐久性。耐磨殼體采用聚苯硫醚塑料PPS，將耐磨殼體即PPS塑料布置在該動(dòng)力活塞與配氣活塞軸的接觸面上，并將石墨材料摻雜至PPS塑料中，能夠在保證足夠剛度同時(shí)，具有較強(qiáng)的耐磨性，避免金屬材料間的硬摩擦，從而減小啟機(jī)過(guò)程中當(dāng)該動(dòng)力活塞未能有效懸浮于配氣活塞軸套筒上的摩擦，提高使用的耐久性；另外PPS塑料與鋁 合金材料具有較強(qiáng)的粘結(jié)力，嵌套結(jié)構(gòu)十分牢固。為防止貯氣腔內(nèi)氣體外泄，設(shè)置止回閥組件，當(dāng)壓縮腔氣體壓力高于貯氣腔時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟，而當(dāng)貯氣腔壓力高于壓縮腔，關(guān)閉止回閥組件，減小壓縮腔氣體變化對(duì)靜壓氣體軸承的影響，通過(guò)設(shè)置不同簧片厚度，可以調(diào)節(jié)開(kāi)啟壓力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)靜壓氣體軸承穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供的一種用于自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力活塞的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所提供的止回閥組件的三維示意圖。

圖3為本發(fā)明所提供的止回閥組件的二維剖視圖。

圖中：1.耐磨殼體，101.外殼體，102.內(nèi)殼體103.環(huán)形空腔，104.殼體圓柱通孔；

2.骨架，201.貯氣腔，202.骨架圓柱通孔；

3.止回閥組件，301.簧片，302.過(guò)濾塞，303.止回閥座，303A.圓柱體，303B.圓弧體，303C.氣道；304.固定螺釘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種用于自由活塞斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力活塞，為嵌套結(jié)構(gòu)活塞，該活塞包括耐磨殼體1、嵌套在耐磨殼體1內(nèi)的骨架2、以及嵌套在骨架2內(nèi)的止回閥組件3。耐磨殼體1與骨架2之間緊密配合，止回閥組件3與骨架2之間緊密配合。

骨架2為本發(fā)明的動(dòng)力活塞的主體，骨架2整體呈圓柱筒狀，骨架2中部開(kāi)有貯氣腔201，貯氣腔201為環(huán)形空腔，貯氣腔201用于貯存能夠使本發(fā)明的動(dòng)力活塞懸浮在發(fā)動(dòng)機(jī)配氣活塞軸和動(dòng)力活塞腔之間的氣體，該氣體可以為氫 氣或者氦氣。骨架2中心開(kāi)有骨架圓柱通孔202，骨架2頂部呈階梯狀，兩個(gè)階梯的橫截面均為等腰梯形。

耐磨殼體1整體呈環(huán)形圓柱筒狀，耐磨殼體1由一體成型的外殼體101和內(nèi)殼體102組成，外殼體101頂部呈階梯狀，兩個(gè)階梯的橫截面均為等腰梯形，外殼體101與內(nèi)殼體102之間形成骨架安裝環(huán)形空腔103。骨架2嵌套在骨架安裝環(huán)形空腔103內(nèi)，骨架安裝環(huán)形空腔103與骨架2的形狀相匹配。耐磨殼體1的內(nèi)殼體102嵌在骨架2中心的骨架圓柱通孔201內(nèi)，耐磨殼體1的內(nèi)殼體102的中心開(kāi)有用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)配氣活塞桿的殼體圓柱通孔104。

耐磨殼體1和骨架2底部的臺(tái)階結(jié)構(gòu)保證骨架2與耐磨殼體1相對(duì)位置保持固定，防止兩者上下錯(cuò)位。耐磨殼體1和骨架2的底部固定于動(dòng)力活塞座并一同固定在直線電機(jī)動(dòng)子上。

如圖1、圖2和圖3所示，止回閥組件3嵌在骨架2的貯氣腔201內(nèi)。止回閥組件3為可調(diào)簧片式止回閥，止回閥組件3由閥座303、簧片301、過(guò)濾塞302和固定螺釘304組成，閥座303由一體成型的圓柱體303A和圓弧體303B組成?；善?01的一端通過(guò)固定螺釘304固定在閥座303的圓弧體303B的平面上，簧片301的另一端為自由結(jié)構(gòu)。過(guò)濾塞302的一端嵌在閥座303的圓柱體303A端部?jī)?nèi)，過(guò)濾塞302的另一端懸置在閥座303外。閥座303內(nèi)開(kāi)有氣道303C，氣道303C的一端與過(guò)濾塞302連通，氣道303C的另一端與簧片301連通?；善?01自由端與閥座303之間留有間隙。

耐磨殼體1的材料采用聚苯硫醚塑料PPS，耐磨殼體1添加石墨，石墨的最佳添加量為0.8Phr(g/100g)，在PPS石墨材料能夠大幅度提高耐磨性，添加0.8Phr(g/100g)的石墨在能夠同時(shí)保證活塞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和潤(rùn)滑性。骨架2的材料采用ADC12鋁合金。閥座303的材料采用SUS303不銹鋼，簧片301的材料采用 磨具鋼，過(guò)濾塞302的材料采用POREX過(guò)濾材料。

為防止貯氣腔201內(nèi)氣體外泄及減少腔內(nèi)壓力波動(dòng)，設(shè)置止回閥組件3，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮腔氣體壓力高于骨架2的貯氣腔201壓力及簧片開(kāi)啟壓力之和時(shí)，止回閥組件3開(kāi)啟，即簧片303遠(yuǎn)離閥座303的圓弧體303B的平面；而當(dāng)骨架2的貯氣腔201壓力高于發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮腔壓力，止回閥組件3關(guān)閉，即簧片303貼合在閥座303的圓弧體303B的平面上，從而減小發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮腔氣體壓力變化對(duì)靜壓氣體軸承的影響。

簧片301的一端通過(guò)固定螺釘304固定，簧片301的另一端為自由結(jié)構(gòu)，能夠保證在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮腔壓力高于骨架2的貯氣腔201和簧片301開(kāi)啟壓力之和時(shí)，才能打開(kāi)止回閥組件3。根據(jù)簧片303厚度調(diào)整開(kāi)啟壓力，簧片303厚度優(yōu)選為0.2mm；可以根據(jù)不同工況可以適當(dāng)增加或者減少簧片301厚度，從而調(diào)節(jié)開(kāi)啟壓力。過(guò)濾塞302能夠過(guò)濾從發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮腔傳輸來(lái)的壓縮氣體的雜質(zhì)?？烧{(diào)式簧片301能夠保證貯氣壓力，使該動(dòng)力活塞能夠有效懸浮在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮腔和配氣活塞軸之間，提高發(fā)動(dòng)機(jī)耐磨性和延長(zhǎng)壽命。

上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。