Силовая установка

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании силовых установок со свободно поршневыми двигателями Стирлинга. Цель изобретения - повышение эффективных показателей установки путем линеаризации характеристики газовой пружины. Силовая установка включает свободнопоршневой двигатель Стирлинга и линейный электрический генератор и содержит полый цилиндр 1 с размещенными в нем вытеснительным поршнем 3 и рабочим поршнем 5, якорь 6 генератора, установленный в рабочем поршне , и обмотку 15 генератора, размещенную снаружи цилиндра в зоне перемещения рабочего поршня. На рабочем поршне установлена обечайка 13 с окнами, а цилиндр

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) s Е 02 6 1/043

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821072/06 (22) 12.01.90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) С.Н.Караваев и Х.Х.Махкамов (53) 621.4 (088.8) (56) Уокер Г. Двигатели Стирлинга. — М,:

Машиностроение, 1985, с.217. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании силовых установок со свободно поршневыми двигателями Стирлинга. Цель

5U, 1745986 А1 изобретения — повышение эффективных показателей установки путем линеаризации характеристики газовой пружины. Силовая установка включает свободнопоршневой двигатель Стирлинга и линейный электрический генератор и содержит полый цилиндр

1 с размещенными в нем вытеснительным поршнем 3 и рабочим поршнем 5, якорь 6 генератора, установленный в рабочем поршне, и обмотку 15 генератора, размещенную снаружи цилиндра в зоне перемещения рабочего поршня. На рабочем поршне установлена обечайка 13 с окнами, а цилиндр

1745986 выполнен .с дополнительными камерами в виде проточек 14 на внутренней поверхности в полости газовой пружины. Обечайка 13 установлена на боковой поверхности рабочего поршня с возможностью последовательного подключения дополнительных камер к полости газовой пружины при перемещении рабочего поршня. При перемещении рабочего поршня 5 вниз обечайка 13 через окна последовательно подключает к полости газовой пружины 9 дополнительИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании силовых установок со свобод: но-поршневыми двигателями Стирлинга, Известна силовая установка, включающая свободнопоршневой двигатель Стирлинга и линейный электрический генератор, содержащая по меньшей мере один полый цилиндр двигателя Стирлинга, вытеснительный поршень и рабочий поршень, размещенные внутри цилиндра и разделяющие его объем на полость расширения, полость сжатия и полость газовой пружины, нагреватель, генератор, охладитель, установленн ые последовательно в магистрали, соединяющей полость расширения и полость сжатия, якорь генератора, размещенный в рабочем поршне, и обмотку генератора, установленную снаружи цилиндра в зоне перемещения рабочего поршня.

В известной силовой установке полость газовой пружины двигателя Стирлинга имеет нелинейную характеристику и, следовательно, рабочий поршень не может совершать гармонические колебания, что необходимо для эффективной работы линейного электрического генератора. Это снижает эффективные показатели установки.

Цель изобретения — повышение эффективных показателей установки путем линеаризации характеристики газовой пружины.

Указанная цель достигается тем, что, двигатель Стирлинга дополнительно снаб>кен обечайкой с окнами, а его цилиндр вы; полнен с дополнительными камерами в виде проточек на внутренней поверхности в полости газовой пружины, причем обечайка установлена на боковой поверхности рабочего поршня с возможностью последовательного подключения дополнительных ные камеры, что приводит к линеаризации характеристики газовой пружины. При движении рабочего поршня вверх происходит .отключение камер. Использование подсоединения к полости газовой пружины и отсоединения от нее дополнительных камер позволяет линеаризовать характеристику газовой пружины, что обеспечивает гармонические колебания рабочего поршня и, следовательно, повышает эффективные показатели силовой установки. 5 ил. камер к полости газовой пружины при пере- мещении рабочего поршня.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой установки; на фиг. 2—

5 обечайка, внешний вид; на фиг, 3 — дополнительная камера с механизмом изменения объема; на фиг. 4 — характеристика газовой пружины известной силовой установки; на фиг, 5 — то же, предлагаемой силовой уста10 новки.

Силовая установка содержит полый цилиндр 1 с днищем 2, вытеснительный поршень 3 со штоком 4 и рабочий поршень 5 с якорем 6 линейного электрического генера15 тора, размещенные в цилиндре 1 и разделя1ощие его объем на полость 7 расширения, полость 8 сжатия и полость 9 газовой пружины. Полость 7 расширения и полость 8 сжатия соединены между собой через на20 греватель 10, генератор 11 и охладитель 12.

На рабочем поршне 5 размещена обечайка

13 с окнами. Со стороны внутренней поверхности цилиндра 1, ограничивающей полость 9 газовой пружины, выполнены

25 дополнительные камеры в виде проточек 14.

Съем мощности осуществляется с помощью обмотки 15 линейного электрического генератора. Дополнительные камеры, выполненные в виде проточек t4, соединены с

30 механизмом 16 изменения объема с помощью магистрали 17. Значения объемов газовой пружины и дополнительных камер выбирают из соотношения

Рмакс Ц! = О ((Чмин+(К+!)ЧР+Иа<Ы) )=

k мин 1 = О gVuw+(K — i+1)Vp+iVadd)"), 40 где Vp фмакс V w)l(K+1) а Vvwi Чмакс и

V<

n — показатель политропы процесса. объема, подсоединяемого к проточкам 14

Силовая установка работает следую- через магистраль 17. щим образом. Изобретение может быть использовано

Вытеснительный поршень 3 движется 10 также и при наличии индивидуальных газовниз и переталкивает рабочее тело иэ поло- вых пружин для вытеснительного и рабочего сти 8 сжатия через охладитель 12, регенера- поршней. тор 11 и негреватель 10 в полость 7 Использование подсоединения к полорасширения. Давление рабочего тела воз- сти газовой пружины и отсоединения от нее. растает, и рабочий поршень 5 движется 15 дополнительного объема позволяет линеавниз. При перемещении рабочего поршня 5 риэовать характеристику газовой пружины вниз установленная на нем обечайка 13 че- как при движении рабочего поршня вниз, рез выполненные в ней окна последователь- так и при его движении вверх, что обеспечино подключает к полости 9 газовой. вает гармонические колебания рабочего пружины, дополнительные камеры, выпол- 20 поршня с якорем линейного электрического ненные в.виде проточек 14, что приводит к генератора и, следовательно, повышает эфлинеаризации характеристики газовой пру- фективные показатели силовой установки. жины. При равенстве силы инерции движе- Формула изобретения ния вытеснительного поршня 3 и сил Силовая установка, включающая сводавления, действующих на него со стороны 25 боднопоршневой двигатель Стирлинга и полости 7 расширения, полости 8 сжатия и линейный электрический генератор, сополости.9 газовой пружины, вытеснитель- держащая по меньшей мере один полый ный поршень 3 останавливается. Рабочий цилиндр двигателя Стерлинга, вытеснитель: поршень 5 продолжает двигаться вниз, так ный поршень и рабочий поршень, раэмекак он обладает большей инерционностью. 30 щенные внутри цилиндра и разделяющие

При этом давление рабочего тела уменьша- его объем на полость расширения, полость ется. Вытеснительный поршень 3 начинает сжатия и полость газовой пружины, нагредвигаться вверх, переталкивая рабочее те- ватель, регенератор, охладитель, установло через нагреватель10, регенератор11и ленные последовательно в магистрали, охладитель 12 в полость 8 сжатия, что при- 35 соединяющей полость расширения и поводит к дальнейшему уменьшению давле- лость сжатия, якорь генератора, размещенния. ный в рабочем поршне, и обмотку

После того, как сила, действующая на генератора. установленную снаружи цилинрабочий поршень 5 со стороны полости 9 дра в зоне перемещения рабочего поршня,. газовой пружины, становится больше 40 отличающаяся тем, что, с целью суммарной силы давления со стороны по- повышения эффективности показателей услости 8 сжатия и инерции движения, ра- тановки путем линеаризации характеристибочий поршень 5 начинает .двигаться ки газовой пружины, двигатель Стирлинга вверх. При этом установленная на рабо- дополнительно снабжен обечайкой с окначем поршне 5 обечайка 13 последова- 45 ми, а его цилиндр выполнен с дополнительтельно отключает от полости 9 газовой ными камерами в виде проточек на пружины дополнительные камеры, вы- внутренней поверхности в полости газовой полненные в виде проточек 14, что при- пружины, причем оЧечайка установлена на водит к линеаризации характеристики боковой поверхности рабочего поршня с газовой пружины. Цикл повторяется. 50 возможностью последовательного подклюВозвратно-поступательное движение ра- чения дополнительных камер к полости габочего поршня 5 с выполненным в нем - эовой пружины при перемещении рабочего якорем 6 линейного электрического генера- поршня.

1745986

1745986

Л ремкцение /объем) ЯЬг4

Составитель П. Шуклов

Техред М.Моргентал Корректор. С. Черни

Редактор Н. Тупица

Ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2376 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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