Роторный привод поршней четырехцилиндрового двигателя стирлинга двойного действия

 

Использование: машиностроение, в частности двигателестроение. Сущность изобретения: основной частью привода является ротор, жестко посаженный на выходной вал. Цилиндры двигателя с поршнями и штоками расположены на неподвижном корпусе вокруг выходного вала и параллельно ему. Штоки снабжены ползунами, находящимися в направляющих. На боковой поверхности ротора выполнена замкнутая канавка, а каждый ползун снабжен роликом, размещенным в канавке ротора. Геометрическая форма канавки обеспечивает возможность совершения одними противолежащими поршнями возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях при неподвижных других противолежащих поршнях, и наоборот, с одновременной возможностью поворота ротора вместе с выходным валом на четверть оборота при каждом рабочем ходе поршней. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при конструировании двигателей, криогенных газовых машин и тепловых насосов работающих по циклу Стирлинга.

Аналогом является двигатель Стирлинга с косой шайбой (разновидность роторного привода), например, по книге: Круглов М.Г. (ред.) "Двигатели Стирлинга", М. Машиностроение, 1977, с. 90, рис. 45.

Главным недостатком существующих механизмов привода поршней является неполное прекращение движения поршней в нужных точках, что существенно снижает КПД двигателя.

Цель изобретения повышение КПД четырехцилиндрового двигателя Стирлинга двойного действия путем осуществления прерывистого движения поршней.

Указанная цель достигается за счет того, что в четырехцилиндровом двигателе Стирлинга двойного действия цилиндры с поршнями, штоками и ползунами расположены в неподвижном корпусе вокруг выходного вала и параллельно ему, ползуны расположены в направляющих, и ротор, жестко посаженный на выходной вал, получил измененный привод поршней. Изменение заключается в том, что на боковой поверхности ротора выполнена замкнутая канавка, а каждый ползун снабжен роликом, размещенным в канавке ротора, при этом геометрическая форма канавки обеспечивает возможность совершения одними противолежащими поршнями возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях вдоль оси ротора при неподвижных других противолежащих поршнях, и наоборот, с одновременной возможностью поворота ротора вместе с выходным валом на четверть оборота при каждом рабочем ходе поршней, так же имеется возможность совместного движения всех поршней вблизи их мертвых точек, что позволяет перекачать сжатое рабочее тело из холодной полости в горячую. Таким образом, каждый поршень имеет возможность совершить два рабочих хода, чередующихся остановками за один оборот ротора (вверх, остановка, вниз, остановка).

На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя с роторным приводом поршней; на фиг. 2 роторный привод поршней (упрощенный вид); на фиг. 3 - график, описывающий зависимость смещения боковой поверхности ротора при его вращении от перемещения любого из поршней. Двигатель, оснащенный роторным приводом поршней, содержит четыре цилиндра 1 (фиг. 1), установленных на неподвижном корпусе (на схеме не показан). В каждом цилиндре находятся поршни 2, которые делят цилиндры 1 на холодные 3 и горячие 4 рабочие полости. Холодные 3 и горячие 4 полости соседних цилиндров соединены через нагреватели 5, регенераторы 6 и охладители 7. Снизу поршни 2 соединены со штоками 8, проходящими через уплотнение 9. Свободные концы штоков 8 соединены с роликами 10, которые находятся в канавке 11 ротора 12. Ротор 12 жестко посажен на вал 13. Ползуны и направляющие на схеме не показаны. Цилиндры расположены вокруг выходного вала и параллельно ему.

Четырехцилиндровый двигатель Стирлинга двойного действия с роторным приводом поршней работает следующим образом: под действием разности давлений рабочего тела два противолежащих поршня 2 (фиг. 1), совершают возвратно-поступательные движения в противоположных направлениях при неподвижных других двух поршнях, и наоборот. Возвратно-поступательное движение поршней 2 преобразуется во вращательное движение вала 13 посредством ротора 12.

Формула изобретения

Роторный привод поршней четырехцилиндрового двигателя Стирлинга двойного действия, содержащий цилиндры с поршнями, расположенные в неподвижном корпусе вокруг выходного вала и параллельно ему, штоки поршней, снабженные ползунами, расположенными в направляющих, и ротор, жестко посаженный на выходной вал, отличающийся тем, что на боковой поверхности ротора выполнена замкнутая канавка, а каждый ползун снабжен роликом, размещенным в канавке ротора, при этом геометрическая форма канавки выбрана такой, чтобы обеспечить прерывистое движение поршней с поочередными остановками в мертвых точках в продолжение четверти оборота выходного вала с ротором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3