Мембранный двигатель с внешним подводом тепла

 

Изобретение относится к области машиностроения , а именно к двигателям с внешним подводом тепла. Цель изобретения улучшение эксплуатационных характеристик , повышение КПД и удельной мощности двигателя. Двигатель содержит средство съема и подвода мощности, выполненное в виде ротора с секционными магнитами, контактирующими с ответными секционными магнитами, связанными с поршнем-вытеснителем и рабочей мембраной двигателя. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 02 G 1/04

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4948172/23 (22) 24.06.91 (46) 30.08.93. Бюл.йг 32 (76) В.И.Меркулов (56) МЕМБРАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С BHELUНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛА (57) Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям с внешним подводом тепла. Цель изобретения—

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям с внешним подводам тепла, Целью изобретения является повышение КПД и удельной мощности двигателя.

На фиг.1-3 показан мембранный двигатель. Мембранный двигатель с внешним подводом состоит из статора 1 и ротора 2, закрепленного на оси 3 статора.

Статор 1 представляет собой круглую платформу, на которой равномерно по всей окружности установлены цилиндры 4. В каждом цилиндре с некоторым зазором установлен поршень-вытеснитель 5 на поддерживающей мембране 6. Мембрана 6 соединена с втулкой 7, которая через рабо. чую мембрану 8, 9 и переходной элемент 10 крепится к статору, Рабочая мембрана выполнена иэ (вух частей — центральной уплотнительной 8 и периферийной рабочей 9;

Части рабочей мембраны соединены через нижний элемент 11 механического привода, на котором при помощи стоек 12 и магнитопровода 13 укреплены постоянные магниты

14 и 15. Втулка 7 служит направляющей для штока 16 привода вытеснителя 5 и для магнитопровода 17 постоянного магнита 18.

„, . Ж,, 1838525 А3 улучшение эксплуатационных характеристик, повышение КПД и удельной мощности двигателя. Двигатель содержит средство съема и подвода мощности, выполненное в виде ротора с секционными магнитами, контактирующими с ответными секционными магнитами, связанными с поршнем-вытеснителем и рабочей мембраной двигателя. 3 ил.

Шток 16 нижним концом соединен с поршнем-вытеснителем 5 через промежуточные элементы 19, а верхним концом соединен с магнитопроводом 17. Под цилиндрами 4, установленными на статоре, размещенч горелки 20.

Сегментообразные магниты 14, 15, 18 образуют в сборе три концентрические кольца (фиг.1), из которых кольцо среднего диаметра имеет возможность перемещения вверх-вниз вместе с вытеснителем 5относительно периферийных колец статора.

Угловая протяженность сегментообразных магнитов 14, 15, 18 одинаковая. Для выравнивания площадей полюсов внутреннего и внешнего магнитных колец статора магниты 15 выполнены большей ширины, чем магниты 14. Ближайшие магниты, закрепленные на каждом магнитопроводе статора, имеют противоположную полярность поверхности, обращенной к своему магнитопроводу, как это представлено на фиг;1.

Магниты 18 среднего кольца смещены относительно магнитов 14 и 15 периферийных колец статора в азимутальном направлении на половину полюсного деления, 1838525

Ротор 2 представляет собой ферромагнитный диск, на котором аналогично статору размещены сегментообразные магниты

14, 15, 18, обращенные плоскостью своих разноименных полюсов к магнитной системе статора (фиг.2), Для обеспечения пускового момента двигателя и однонаправленного вращения ротора его магниты 18 среднего кольца имеют полярность, противоположную полярности магнитов статора среднего кольца, как показано в скобках на фиг.1, Иными словами, осуществлен фазовый сдвиг на 180 между полюсами средних колец статора и ротора, обращенных друг к другу, В ыходной вал ротора закреплен на оси 3 с возможностью вращения. На роторе размещены радиальные лопасти центробежного вентилятора.

Работа двигателя. В исходном положении периферийные магнитные кольца статора удалены от ротора. Взаимодействуют (притягиваются) центральные магнитные кольца статора и ротора, благодаря этому вытеснитель 5 находится в верхнем положении, Нагрев рабочего тела при помощи горелок 20 приводит к увеличению его объема и подьему мембраны 9 вместе с укрепленными на ней периферийными магнитными кольцами статора, Уменьшение расстояния между периферийными магнитными кольцами статора и ротора приводит ротор во вращение, обусловленное разностью взаимодействующих площадей магнитного статора и ротора. Движение ротора продолжается до того момента, пока противоположные периферийные полюса статора и ротора не перекроют друг друга полностью, В процессе этого вращения вытеснитель 5 будет опускаться вниз за счет передачи на него через шток 16 отталкивающей силы взаимодействующих между собой центральных магнитных колец статора и ротора. При этом рабочее тело через зазор между цилиндром 4 и вытеснителем 5 переместится в холодную верхнюю область под мембраной 9. Охлаждение рабочего тела в верхней области приводит к уменьшению его объема и опусканию мембраны 9. Вместе с опусканием мембраны 9 периферийные магнитные кольца статора удалятся от ротора, а взаимное действие ротора с центральным кольцом статора приведет к довороту ротора и подъему вытеснителя в

"0 крайнее положение до завершения цикла.

После этого цикл повторяется.

Благодаря предложенной конструкции двигатель по сравнению с прототипом имеет неоспоримые преимущества, т,к. работа

"5 двигателя с автоматически поддерживаемым жестким сдвигом фаз между положением вытеснителя и положением рабочей мембраны обеспечивает оптимальный режим работы с максимальным КПД.

20 Поскольку в предлагаемом устройстве для съема мощности используют постоянные магниты, плотность энергии которых на порядок выше достижимой плотности энергии электромагнитов, то удельная масса ус25 тройства оказывается на порядок меньше, чем у прототипа.

Формула изобретения

Мембранный двигатель с внешним подводом тепла, содержащий цилиндры, уста 0 новленные в них с зазором поршни-вытеснители, рабочую мембрану и устройство съема и подвода мощности, о тл ич ю шийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем поЗ5 вышения удельной мощности и КПД двигателя, устройство съема и подвода мощности выполнено в виде ротора и статора с закрепленными на них секционными магнитами, при этом магниты статора и ротора располо40 жены двумя группами и различные группы магнитов статора и ротора смещены между собой в направлении вращения, причем магниты ротора закреплены неподвижно, а одна группа магнитов статора жестко связана с рабочей мембраной, а другая — с поршнями-вытеснителями.

1838525

1838525

Составитель В.Меркулов, Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор

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

Заказ 2911 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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