Двигатель с внешним подводом теплоты

 

Изобретение м.б. использовано ,.в тепловых машинах, работающих по циклу Стирлинга. Цель изобретения - увеличение мощности двигателя. Дня .этого двигатель снабжен гибким колесом (ГК) 13 из магнитного материа7 ZO 21 ---Г i 12 // ла и генераторами магнитного поля . ГК 13 охватывает поверхность треугольного ротора (ТР) 5 и кинематически связано с выходным валом 12. Генераторы магнитного поля размещены в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с ГК. При вращении ТР 5 его выступы деформируют ГК 13 и по его окружности бегут волны деформации. За счет сил трения ГК 13 поворачивается в направлении, обратном вращению ТР 5. По кинематической связи вращение от ГК 13 передается выходному валу 12. Таким образом, двигатель обладает свойством волнового редуктора, что еще больше увеличивает вращающий момент на выходном валу 12, 6 ил. (Л 00 О) Од О) гч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (5D 4 Р 02 G 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1326751 (2i) 4069575/25-06 (22) 22.05.86 (46) 15.01.88. Бюл. N - 2 (75) В.П.Коротков (53) 621.48 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 132675!, кл. Р 02 G 1/04, 1986. (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ

ТЕПЛОТЫ (57) Изобретение м.б. использовано ,.в тепловых машинах, работающих по циклу Стирлинга. Цель изобретения— увеличение мощности двигателя. Для этого двигатель снабжен гибким колесом (ГК) 13 из магнитного материа-, ла и генераторами магнитного поля. ГК 13 охватывает поверхность треугольного ротора (ТР) 5 и кинематически связано с выходным валом 12.

Генераторы магнитного поля размещены в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с ГК. При вращении TP 5 его выступы деформируют ГК 13 и по его окружности бегут волны деформации.

За счет сил трения ГК 13 поворачивается в направлении, обратном вращению

ТР 5. По кинематической связи вращение от ГК 13 передается выходному валу 12. Таким образом, двигатель обладает свойством волнового редуктора, что еще больше увеличивает вращающий момент на выходном валу 12.

6 ил.

136

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, может быть использовано при создании тепловых машин, работающих по циклу

Стирлинга, и является усовершенствованием авт. св. N - 1326751.

Цель изобретения — увеличение мощности двигателя.

На фиг.1 представлена принципиальная схема двигателя, на фиг.2— то же, поперечный разрез, проходящий через орбитальную шестерню, на фиг.3— то же, поперечный разрез, проходящий через механизм синхронизации, на фиг.4 — порядок сборки и взаимо-. действия основных элементов двигателя, на фиг.5 — в координатах Т- Speresepaxgaz m цикл двигателя, на фиг.6 — термомагнитный цикл двигателя.

Двигатель с внешним подводом теплоты содержит корпус 1 с внутренней полостью 2 и боковыми крышками 3 и

4, треугольный ротор 5, установленный на эксцентриковом валу 6, механизм синхронизации ротора 5, регенератор 7 с нагревателем 8 и охладителем 9, камеры 10 11 переменного объема, образованные наружными поверхностями ротора 5 и выходной вал .1 2.

Для увеличения вращающего момента предлагаемый двигатель снабжен гибким колесом 13 из магнитного материала, охватывающим треугольный ротор 5 и кинематически связанным с выходным валом 12 -и генераторами 14, 15 магнитного поля, расположенными в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с гибким колесом 13.

Профиль 16 внутренней полости 2 выполнен в виде квадрата со скругленными углами. Треугольныи ротор 5 образован большими и малыми дугами, описываемыми из вершин равностороннего треугольника и расположенными с противоположных сторон относительно вершин, при этом радиус малой дуги составляет малую часть стороны равностороннего треугольника, радиус большой. дуги равен сумме радиуса малой дуги и длины стороны равностороннего треугольника.

Механизм синхронизации движения .ротора 5 содержит сцепленные между собой большую шестерню 17 с внутренними зубьями, закрепленную на роторе

5, и малую шестерню 18 с .наружными

6669 2

5

40 зубьями, закрепленную на эксцентриковом валу 6.

Гибкое колесо 13, получающее циклическую деформацию со стороны треугольника ротора 5, выполнено, как это принято в волновых редукторах, тонкостенными из пружинной стали, например, 602С, обладающей также магнитными свойствами, и установлено на треугольном роторе 5 посредством гибкого подшипника 19, включающего тонкостенное наружное кольцо, шариковые или роликовые тела качения и гибкий сепаратор, например, из стеклотекстолита.

Кинематическая связь гибкого колеса 13 с выходным валом 12 обеспечивается посредством орбитальной (кольцеообразной) шестерни 20 с наружными зубьями, сцепленными с зубчатым венцом 21 гибкого колеса 13, и внутренними зубьями, сцепленными с шестерней 22, закрепленной на выходном валу 12.

Генераторы 14,15 магнитного поля содержат постоянные магниты 23, установленные в пазах корпуса 1 со стороны внутренней полости 2, и полюсный наконечник 24 в виде прямой пластины. Постоянные магниты 23 могут быть выполнены из магнитотвердого материала типа ЮНД и ЮНДК, имеющих магнитную индукцию 0 5-1,3 Тл и напряженность магнитного поля (4-6)х х10 А/м. Полюсный,наконечник 24 мо- жет быть выполнен из магнитомягкой стали. При недостаточном теплоотводе на массу двигателя может быть предусмотрена система циркуляционного охлаждения генератора. 14,15 магнитного поля.

Двигатель с внешним подводом теплоты работает следующим образом.

После подключения высокопотенциального источника теплоты к нагревателю 8 и теплового стока к охладителю 9 и включения вспомогательных систем осуществляется пуск двигателя.

В процессе работы треугольный ротор

5 совершает сложное планетарное дви-, жение — вращается вокруг оси большой шестерни 17, совпадающей с центром тяжести равностороннего треугольника, и одновременно вращается вокруг оси малой шестерни 18, совпадающсй с центром тяжести квадратного профиля

16. При вращении треугольного ротора 5 объемы соседних камер 10 и 11, магнитного поля. Происходит быстрое адиабатное намагничивание материала— осуществляется процесс k-1 и температура возрастает от Т, до Т,, Внут5 ри зоны действия генератора 14,15 магнитного поля осуществляется процесс 1-m подвода теплоты при постоянной напряженности Н магнитного поля.

По выходе из зоны действия генераторов 14,15 магнитного поля происходит быстрое адиабатное размагничивание материала гибкого колеса 13 — осуществляется процесс m-и и температура падает от Т до 3;, . Далее идет процесс n-k отвода теплоты при Н=О и цикл замыкается. Работа термомагнитного цикла k-1-ш-и-k суммируется с работой регенеративного цикла а-Ь-с20

d-e-f-а и обеспечивает возникновение дополнительного вращающего момента за счет втягивания материала гибкого колеса 13 в камеру 11 расширения из камеры 10 сжатия.

25 При вращении треугольного ротора

5 его выступы деформируют гибкое колесо 13 и по его окружности бегут

" волны деформации. 3а счет сил трения гибкое колесо 13 обкатывается по проЗ0 филю 16 внутренней полости 2 и поворачивается в направлении, обратном вращению треугольного ротора 5. Вращение гибкого колеса 13 через зубчатый венец 21, орбитальную шестерню

20 и шестерню 22 передается выходному валу 12. Таким образом, предлагаемый двигатель обладает свойством волнового редуктора, что еще более увеличивает вращающий момент на выход40 ном валу 12.

50 ! °

3 136 подключенных друг к другу через охладитель 9, регенератор 7 и нагре-- ватель 8, изменяются по косинусоидальному закону, причем изменение объема V4 камеры 11 расширения опережает изменение объема V< камеры 10 сжао тия на 90 по фазе.

Ниже будут рассмотрены процессы только в камерах 10,11, так как процессы в двух других камерах протекают аналогично и только сдвинуты на о

180 по фазе °

Осуществляемый в процессе работы двигателя полный термодинамический цикл состоит из регенаративного цикла, близкого к адиабатному циклу Рейлиса, а-Ь-с-d-e-f-а и термомагнитного цикла k-1-m-n-k, близкого к циклу

Реслера и Розенцвейга.

Регенеративный цикл а-Ь-с-d-e-f-a осуществляется следующим образом.

Объем рабочего тела в камере 11 расширения находится при высокой температуре Т,р „ „, а объем рабочего тела в камере 10 сжатия находится при низкой температуре Т „„„ . Температурный градиент между торцовыми поверхностями регенаратора 7 равен cp-MAKE T«p HMH

Регенеративный цикл а-Ь-с-d-e-f-a состоит из процесса а-Ь адиабатного сжатия, изохорно-изобарного процесса

Ь-с-d-теплоотдачи от регенератора 7, процесса d-e адиабатного расширения и изохорно-изобарного процесса е-f-a теплоотдачи к регенератору 7.

Одновременно в двигателе осуществляется также термомагнитный цикл

k-1-m-n-k. Гибкое колесо 13, благодаря волновым свойствам двигателя, находится в камерах 10,11 переменного объема в течение многих оборотов эксцентрикового вала 6. Поэтому температура материала гибкого колеса

13 в камере 11.расширения близка к

Т, „„„, и превышает точку Кюри, а в камере 10 сжатия близка к Тс„ „„„ и ниже точки Кюри. Как известно, при переходе точки Кюри ферромагнетики превращаются в обычные парамагнетики, практически не взаимодействующие с магнитным полем. В процессе вращения материал гибкого колеса 13 попадает в зону действия генераторов 14,15

6669 4

Формула из обретения

Двигатель с внешним подводом теплоты по авт. св. Р 1326751, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения мощности, он снабжен гибким колесом иэ магнитного материала и генераторами магнитного поля, причем гибкое колесо охватывает поверхность треугольного ротора и кинема" тически связано с выходным валом, а генераторы магнитного поля размещены в корпусе с возможностью взаимодействия с гибким колесом.

1366669 фиГЯ

Составитель И.Дикопов

Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Редактор М.Товтин

Заказ 6801/31

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4