本發(fā)明屬于一種發(fā)動機活塞，具體涉及一種用于自由活塞斯特林發(fā)動機的動力活塞。

背景技術(shù)：

自由活塞斯特林發(fā)動機是一種閉式循環(huán)回熱式發(fā)動機，具有熱源廣泛，效率高，振動噪聲小的特點，廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電、熱電聯(lián)供、特種電源等。自由活塞斯特林發(fā)動機一般采用氣體軸承、間隙密封、柔性彈簧支撐和直線電機發(fā)電等技術(shù)方案，自由活塞斯特林發(fā)動機取消了動力活塞與配氣活塞間的機械連接，通過構(gòu)建二自由度諧振系統(tǒng)，直接將動力活塞與直線電機動子相連，通過往復(fù)直線運動切割磁感線產(chǎn)生電能。動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)動機耐久性等，減少動力活塞往復(fù)運動過程中的摩擦和啟機過程中的磨損是提高自由活塞斯特林發(fā)動機耐久性的關(guān)鍵因素。

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

技術(shù)實現(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)動機的動力活塞，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)動機的動力活塞，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，骨架中部開有用于貯存氣體的貯氣腔，骨架中心開有骨架圓柱通孔，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、過濾塞和固定螺釘組成，簧片通過固定螺釘固定在閥座上部，過濾塞的一端嵌在閥座側(cè)壁內(nèi)，過濾塞的另一端懸置在閥座外；閥座內(nèi)開有氣道，氣道的一端與過濾塞連通，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，過濾塞的材料采用POREX過濾材料。

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)明通過采用輕質(zhì)耐磨的動力活塞，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，具有較強的耐磨性，避免金屬材料間的硬摩擦，從而減小啟機過程中當該動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，當壓縮腔氣體壓力高于貯氣腔時，閥門開啟，而當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靜壓氣體軸承的影響，通過設(shè)置不同簧片厚度，可以調(diào)節(jié)開啟壓力，提高發(fā)動機靜壓氣體軸承穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的一種用于自由活塞斯特林發(fā)動機的動力活塞的結(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。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

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)動機的動力活塞，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)明的動力活塞的主體，骨架2整體呈圓柱筒狀，骨架2中部開有貯氣腔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)明的動力活塞懸浮在發(fā)動機配氣活塞軸和動力活塞腔之間的氣體，該氣體可以為氫 氣或者氦氣。骨架2中心開有骨架圓柱通孔202，骨架2頂部呈階梯狀，兩個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的中心開有用于安裝發(fā)動機配氣活塞桿的殼體圓柱通孔104。

耐磨殼體1和骨架2底部的臺階結(jié)構(gòu)保證骨架2與耐磨殼體1相對位置保持固定，防止兩者上下錯位。耐磨殼體1和骨架2的底部固定于動力活塞座并一同固定在直線電機動子上。

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)。過濾塞302的一端嵌在閥座303的圓柱體303A端部內(nèi)，過濾塞302的另一端懸置在閥座303外。閥座303內(nèi)開有氣道303C，氣道303C的一端與過濾塞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)的石墨在能夠同時保證活塞結(jié)構(gòu)強度和潤滑性。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，過濾塞302的材料采用POREX過濾材料。

為防止貯氣腔201內(nèi)氣體外泄及減少腔內(nèi)壓力波動，設(shè)置止回閥組件3，當發(fā)動機的壓縮腔氣體壓力高于骨架2的貯氣腔201壓力及簧片開啟壓力之和時，止回閥組件3開啟，即簧片303遠離閥座303的圓弧體303B的平面；而當骨架2的貯氣腔201壓力高于發(fā)動機的壓縮腔壓力，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)動機的壓縮腔氣體壓力變化對靜壓氣體軸承的影響。

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

上面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(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)明中未作詳細描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。