Двигатель стирлинга

 

Сущность изобретения: в двух парах четырехцилиндрового двигателя кинематическая связь между поршнями и газовая связь между горячими и холодными цилиндрами выполнены таким образом, что в одной паре протекает прямой цикл Стирлинга с выработкой механической энергии, а в другой - обратный цикл Стирлинга (режим теплового насоса) с потреблением энергии. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к машинам, работающим по циклам Стирлинга.

Известен ДС, содержащий по меньшей мере две пары расположенных радиально цилиндров, каждая из которых включает горячий и холодный цилиндры, размещенные внутри каждого цилиндра по одному рабочие поршни, разделяющие объем каждого цилиндра на две полости - периферийную и центральную, нагреватели, регенераторы, холодильники, установленные по одному в каждой магистрали, соединяющей одну из полостей горячего цилиндра каждой пары цилиндров с одной из полостей холодного цилиндра, причем на общем штоке размещены горячий и холодный цилиндры разных пар цилиндров, и в одной паре цилиндров центральные полости соединены с периферийными полостями, а в другой центральные - с центральными, а периферийные - с периферийными с опережением изменений объемов полостей горячих цилиндров над изменениями объемов полостей холодных цилиндров.

Однако известный двигатель не работает в режиме теплового насоса с отбором теплоты при низкой температуре и передачей ее среде с более высокой температурой.

Целью изобретения является передача теплоты от среды с низкой к среде с более высокой температурой.

Поставленная цель достигается тем, что ДС по основному изобретению в паре цилиндров, состоящих из горячего цилиндра и холодного цилиндра, имеющих соединения центральной горячей полости с центральной холодной и периферийной горячей полости с периферийной холодной, центральная полость горячего цилиндра соединяется с периферийной полостью холодного цилиндра, а периферийная полость соединяется с центральной холодной полостью.

На чертеже показана принципиальная схема двигателя.

ДС содержит по меньшей мере две пары расположенных радиально цилиндров 1-4, каждая из которых включает горячий цилиндр 1 или 3 и холодный цилиндр 2 или 4. Одна из полостей горячего цилиндра соединена с одной из полостей холодного цилиндра с помощью магистралей 5-8. Приводной механизм 9 сообщен через штоки 10 и 11 с рабочими поршнями 12-15, размещенными внутри каждого цилиндра по одному и разделяющими объем каждого цилиндра на две полости, периферийную и центральную. Нагреватели, регенераторы, холодильники установлены по одному в каждой магистрали 5-8. Каждые два поршня 12, 14 и 13, 15 на цилиндрах, расположенных один против другого на одной оси, связаны общими штоками 10 и 11. На общих штоках 10 и 11 размещены горячий и холодный цилиндры разных пар цилиндров 1, 4 и 2, 3, и в каждой паре цилиндров 1, 2 и 3, 4 центральная полость горячего цилиндра соединена с периферийной полостью холодного цилиндра, а периферийная полость горячего цилиндра сообщена с центральной полостью холодного цилиндра, причем в паре цилиндров 1 и 2 с опережением изменения объема полости горячего цилиндра над изменением объема полости холодного цилиндра, а в паре цилиндров 3 и 4 наоборот - с опережением изменения объема полости холодного цилиндра над изменением объема полости горячего цилиндра.

Двигатель работает следующим образом.

За счет совершения теплофизических процессов при подводе энергии в цилиндрах 1 и 2 поршня 12 и 13 двигателя производят полезную работу, приводя в движение через приводной механизм поршни 14 и 15 в цилиндрах 3 и 4, в которых за счет опережения изменения объема полости холодного цилиндра над изменением объема полости горячего цилиндра протекает обратный цикл Стирлинга и теплота передается от среды с низкой к среде с более высокой температурой.

Таким образом в одной паре цилиндров протекает прямой цикл Стирлинга, дающий механическую энергию для поддержания в другой паре цилиндра режима теплового насоса с обратным циклом Стирлинга.

Формула изобретения

ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере две пары расположенных радиально цилиндров, каждая из которых включает горящий цилиндр и холодный цилиндр, размешенные внутри каждого цилиндра по одному рабочие поршни, разделяющие объем каждого цилиндра на две полости - периферийную и центральную, нагреватели, регенераторы, холодильники, установленные по одному в каждой магистрали, соединяющей одну из полостей горячего цилиндра каждой пары цилиндров с одной из полостей холодного цилиндра, причем каждые два поршня в цилиндрах, расположенных один напротив другого на одной оси, связаны общим штоком, который сообщен с механизмом привода, отличающийся тем, что на общем штоке размещены горячий и холодный цилиндры разных пар цилиндров и в каждой паре цилиндров центральная полость горячего цилиндра соединена с периферийной полостью холодного цилиндра, а периферийная полость горячего цилиндра сообщена с центральной полостью холодного цилиндра, причем в одной паре цилиндров с опережением изменения объема полости горячего цилиндра над изменением объема полости холодного цилиндра, а в другой наоборот - с опережением изменения объема полости холодного цилиндра над изменением объема полости горячего цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области двигателестроения

Изобретение относится к области тепловой энергетики

Изобретение относится к области энергетики

Изобретение относится к роторно-поршневой машине, включающей корпус, два рабочих вала, центральное неподвижное зубчатое колесо и выходной вал с эксцентриком. Рабочие валы оснащены лопастными поршнями и рычагами. На эксцентрике установлено водило с планетарным зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с центральным колесом с внутренним зацеплением с передаточным отношением i=n/(n+1) (где n=1, 2, 3, 4, 5… - ряд целых чисел). Водило шарнирно соединено шатунами с рычагами обоих рабочих валов. Количество лопастных поршней на каждом рабочем валу равно n+1. Круговая рабочая полость корпуса (1) имеет впускные (18) и выпускные (19) каналы, а также выходные (27) и входные (28) каналы объема(ов) перетока, вынесенного(ных) за пределы рабочей полости. Каналы (18 и 19, 27 и 28) имеют последовательно смежно-расположенное подключение к круговой рабочей полости корпуса (1) по ходу движения лопастных поршней (5 и 6). Как впускные (18) и выпускные (19) каналы, так и выходные (27) и входные (28) каналы расположены по обе стороны относительно мест смыкания граней лопастных поршней (5 и 6). Сами грани лопастных поршней (5 и 6) имеют угловую ширину, достаточную для одновременного перекрытия выходного (27) и входного (28) каналов. Изобретение направлено на повышение экономичности и надежности работы машины. 9 з.п. ф-лы, 45 ил.

Изобретение относится к тепловой энергетике. Тепловая машина с внешним подводом тепла содержит четыре сильфона на горячей стороне машины, соединенные с нагревателями, и четыре сильфона на холодной стороне машины, соединенные с охладителями. Внутреннее пространство сильфонов образует полости переменного объема для сжатия и расширения газообразного рабочего тела. Нагреватель через канал теплообменника соединен трубопроводом с охладителем. Нижний торец сильфона толкателем опирается на эксцентриковый кулачок. Эксцентриковые кулачки на горячей и холодной сторонах сдвинуты по фазе относительно друг друга на 180°. Вторые эксцентриковые кулачки сдвинуты по фазе относительно первых эксцентриковых кулачков на 90°. Третьи эксцентриковые кулачки сдвинуты по фазе относительно вторых эксцентриковых кулачков на 90°. Четвертые эксцентриковые кулачки сдвинуты по фазе относительно третьих эксцентриковых кулачков на 90°. Четыре эксцентриковых кулачка на горячей стороне машины закреплены на первом общем валу, имеющем первую шестерню связи. Четыре эксцентриковых кулачка на холодной стороне машины закреплены на втором общем валу, имеющем вторую шестерню связи. Первая и вторая шестерни связи соединены цепной передачей. Изобретение направлено на увеличение ресурса при сохранении мощности машины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигателям внешнего сгорания. Техническим результатом изобретения является увеличение мощности на единицу массы двигателя и, как следствие, повышение экономической эффективности. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель включает нагреватель, рабочий цилиндр с поршнем, штоком и шатуном; цилиндр компрессора с поршнем, штоком и шатуном; коленчатый вал, регенератор надпоршневого пространства, регенератор подпоршневого пространства, охладитель, впускной клапан надпоршневого пространства, впускной клапан подпоршневого пространства, выпускной перекидной клапан надпоршневого пространства, выпускной перекидной клапан подпоршневого пространства. Рабочий цилиндр может иметь также нагрев, а цилиндр компрессора - охлаждение. Диаметр рабочего цилиндра больше диаметра цилиндра компрессора. Заявляемый двигатель - двойного действия с замкнутым тепловым циклом, подобным циклу классического двигателя Эриксона с теоретическим коэффициентом полезного действия до 70%. Замкнутый тепловой цикл позволяет использовать в качестве рабочего тела азот, диоксид углерода, инертные газы, их смеси и другие газы. Нагрев рабочего тела производится в общем котле-нагревателе и рабочем цилиндре, а охлаждение в общем охладителе и цилиндре компрессора по замкнутому тепловому циклу с начальным давлением рабочего тела, газа выше атмосферного. 1 ил.

Тепловой двигатель относится к двигателям объемного вытеснения с цилиндрами и предназначен для преобразования теплоты нагретой жидкости во вращательное движение коленчатого вала. Двигатель содержит две пары цилиндров, расположенных оппозитно коленчатому валу. Штоки цилиндров взаимодействуют с коленчатым валом. Рабочее тело, например воздух, поступает из питателя в теплообменник первой пары, выход которого соединен с полостью первого рабочего цилиндра. Выход полости первого рабочего цилиндра соединен с охладителем. Полость нагнетательного цилиндра первой пары имеет входное отверстие, соединенное с выходом охладителя и выходное отверстие, соединенное с входом теплообменника второй пары цилиндров. Выход второго теплообменника соединен с входом рабочего цилиндра второй пары. Связанный с ним через коленчатый вал нагнетательный цилиндр второй пары имеет входное отверстие, соединенное с выходом охладителя и выходное отверстие, соединенное с входом теплообменника первой пары. Обеспечивается стабильная циркуляция рабочего тела в замкнутой системе, что повышает надежность работы двигателя. Можно использовать двигатель в условиях ограниченного потребления или исключения притока воздуха и способствует повышению экологичности за счет отсутствия выхлопа. 2 ил.
Наверх