Двигатель с внешним подводом теплоты

 

Изобретение позволяет интенсифицировать подвод теплоты к рабочему телу двигателя с внешним подводом теплоты. Поршни 4 и 5, размещенные в цилиндре 1, разделяют его объем на полости 7 и 8 расширения и сжатия соответственно, подключенные одна к другой через нагреватель, выполненный в виде комплекта теплообменников по типу труба 10 в трубе 11, генераторы 14 и охладители 15. Каждый из теплообменников снабжен охватывающим его направляющим кожухом 16 и горелкой 20, размещенной в верхней части кожуха. Зазоры между каждым кожухом 16 и трубкой 11 теплообменника сообщены с центральной трубой 17 и периферийными трубами 18 отвода продуктов сгорания, на которых установлены рекуператоры 22 подогрева воздуха. Каждая горелка 20 подключена к общему кольцевому коллектору 21 подвода топлива. Внутренние трубки 10 нагревателя имеют отверстия и тангенциальные прорези, выполненные на стенках трубок под углом 120° относительно одна другой и образующие сопла завихрителяч рабочего тела, позволяющие интенсифицировать подвод теплоты к рабочему телу. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (51)5 Р 02 G 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ- СССР! (21) 4600334/25-06 (22) 28.09.88 (46) 07.09.90. Бюл. № 33 (75) А. И. Лушпа и Е. Д. Пембек (53) 621.41 (088.8) (56) Патент США № 4662176, кл. 60 — 526, опублик. 1987. (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ (57) Изобретение позволяет интенсифицировать подвод теплоты к рабочему телу двигателя с внешним подводом теплоты. Поршни 4 и 5, размещенные в цилиндре 1, разделяют его объем на полости 6 и 7 расширения и сжатия соответственно, подключенные одна к другой через нагреватель, выполненный в виде комплекта теплообменников по

„„SU„„1590599 А 1

2 типу труба 10 в трубе 11, генераторы 14 и охладители 15. Каждый из теплообменников снабжен охватывающим его направляющим кожухом 16 и горелкой 20, размещенной в верхней части кожуха. Зазоры между каждым кожухом 6 и трубкой 11 теплообменнйка сообщены с центральной трубой 7 и периферийными.трубами 18 отвода продуктов сгорания, на которых установлены рекуператоры 22 подогрева воздуха. Каждая горелка 20 подключена к общему кольцевому коллектору 21 подвода топлива. Внутренние трубки 10 нагревателя имеют отверстия и тангенциальные прорези, выполненные на стенках трубок под углом 120 относительно одна другой и образующие сопла завихрителя рабочего тела, позволяющие интенсифицировать подвод теплоты к рабочему телу. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1590599

Изобретение относится к маши ностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом теплоты, работающих по циклу Стирлинга.

Цель изобретения — интенсификация подвода теплоты к рабочему телу.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя с внешним подводом теплоты; на фиг. 2 — устройство нагревателя; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 2.

Двигатель с внешним подводом теплоты (фиг. 1) содержит цилиндр 1 с днищем 2, снабженным выступом 3, поршни 4 и 5, размещенные в цилиндре и образующие в нем полости 6 и 7 расширения и сжатия соответственно, штоки 8 и 9 поршней, подключенные к механизму привода (не показан), внутренние 10 и наружные 11 трубки нагревателей со сферическими концами, магистрали 12 (фиг. 2) подключения нагревателей к верхней части полости 6 расширения, перепускные каналы 13 подключения регенераторов 14 к нагревателям, охладители 15, сообщенные с регенераторами и полостью сжатия, направляющие кожухи 16, охватывающие нагреватели и подключенные к центральной трубе 17 и периферийным трубам 18 отвода продуктов сгорания, общий выпускной трубопровод 19, горелки 20, размещенные в верхних частях кожухов и подключенные к кольцевому коллектору 2! подвода топлива, рекуперативные теплообменники 22, установленные в стыках периферийных труб

18 к выпускному трубопроводу 19 на патрубках 23 подвода воздуха к горелкам, тангенциальные прорези 24 и отверстия 25 (фиг. 2 и 3), выполненные на трубках 10 на гревателя.

Двигатель работает следующим образом.

К горелкам 20 подают из общего кольцевого коллектора 21 топливо, а через патрубки 23 к ним подается воздух. Продукты сгорания топлива, проходя по направляющим кожухам 16, омывают наружные стенки трубок 11 нагревателя и через них передают свою теплоту рабочему телу. Из кожу. хов 16 продукты сгорания частично попадают в периферийные трубы 18, а частично в центральную трубу 17, размещенную над выступом 3 днища соосно с ними и далее выбрасываются в атмосферу через общий выпускной трубопровод !9. В стыке периферийных труб 18 с выпускным трубопроводом 19 установлены рекуперативные теплообменники 22 подогрева воздуха, поступающего по патрубкам 23 к горелкам 20.

В процессе сжатия, когда поршень 5 движется из НМТ к ВМТ, а поршень 4 проходит положение ВМТ, рабочее тело поступает в охладители 15, где отдает теплоту сжатия, далее поступает в регенераторы 14, где забирает от их насадки теплоту предыдущего цикла, через перепускные каналы 13 попадает во внутренние трубки 10 нагревателя, а из них через отверстие 25 и тангенциальные прорези 24, расположенные под углом 120 друг относительно друга, вытекает с образованием вихревого движения в пространство между трубками 10 и 11, отбирая теплоту от внутренних стенок трубок 11, и далее через магистрали 12, расположенные в днище 2 цилиндра 1, попадает в полость 6 расширения двигателя.

Когда заканчивается процесс сжатия, основ"0 ная масса рабочего тела заполняет нагреватель и полость 6 расширения, температура и давление рабочего тела при этом достигают своего максимального значения.

При прохождении поршнем 5 ВМТ начинается процесс расширения, при этом рабочее тело из полости 6 расширения через нагреватели начинает поступать в полость сжатия и поршень 4 после прохождения НМТ этот процесс интенсифицирует. Давление и температура рабочего тела вследствие увеличения объема и его прохождения через рекуператоры и охладители уменьшаются.

При достижении поршнем 5 НМТ процесс расширения заканчивается и вновь начинается процесс сжатия. В результате снабже25 ния каждого комплекТа теплообменников индивидуальной горелкой и организации вихревого движения рабочего тела в пространстве между трубками каждого теплообменника увеличивается процесс интенсификации теплообмена между стенкой и рабочим телом.

Формула изобретения

1. Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий цилиндр с днищем, поршни, размещенные в цилиндре и образующие в нем полость расширения и сжатия, нагреватель, выполненный в виде комплекта теплообменников по типу труба в трубе со сферическими закрытыми внешними торцами труб, у каждого из которых внутренняя трубка подключена при помощи магистрали к верхней части полости расширения, а пространство между трубками подключено при помощи перепускного канала к регенератору, источник теплоты, размещенный над внешними торцами комплекта теплообменников и снабженный патрубками подвода топлива и воздуха и каналами отвода продуктов сгорания, причем регенератор подключен через охладитель к полости сжатия, отличающийся тем, что, с целью интенсификации подвода теплоты, двигатель снабжен рекуперативными теплообменниками для подогрева воздуха, днище цилиндра выполнено заодно с магистралями подключения внутренних трубок нагревателя и снабжено центральным наружным выступом, каждый теплообменник снабжен охватывающим его направляющим кожухом, источник теплоты выполнен в виде индивидуальных горелок, каждая из которых установлена в верхней части кожуха одного из нагревателей, пат1590599

unue3pg

Крегенератаару

Рог. Р

Составитель И. Ддкопов

Редактор Л. Зайцева Техред А. Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 26I9 Тираж 437 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобрегениям и открытиям прн ГКНТ CCCР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !01 рубок подвода топлива выполнен в виде кольцевого коллектора, подключенного к каждой горелке, а каналы отвода продуктов сгорания выполнены в виде периферийных труб и центральной трубы, центральная труба размещена над выступом днища, соосно с ним, а периферийные расположены по кольцу вокруг теплообменников, причем зазоры между каждым кожухом и теплообменником сообщены с центральной и периферииными трубами, все трубы подключены к общему выпускному трубопроводу, а каждый рекуперативный теплообменник установлен в стыке периферийной трубы с выпускным трубопроводом на каждом патрубке подвода воздуха к горелке.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что каждая внутренняя трубка теплообменника выполнена с тангенциальными йрорезями, образующими сопла завихрителя.