Двигатель с внешним подводом теплоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

СФюз СОаатскнм

Соцналнспечесн ни

Ркпубвнк (1)826061 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 240579 (21) 2769853/25-06 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 3004.81. Бюллетень М 16

Дата опубликования описания 05.05.81

К„з

F 02 G 1/043

ГосуввРетвемкмй комятет

СССР яо аеяаи язобретеякЯ я открыткЯ (53) УДК 621.41 (088.8) »

» (72) Авторы изобретения

Р Н Тушев В. Н. Андреев и Б Í Маркарьян. (7т) Заявитель (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ

Изобретение относится к тепловым двигателям с внешним подводом теплоты и может быть использовано в различных областях народного хозяйства на объектах небольшой мощности, работающих автономно.

Известны двигатели с внешним подводом теплоты, содержащие корпус, на котором установлен по меньшей мере один цилиндр, образующий при помощи поршня рабочую камеру, разделенную вытеснителем на две полостй: горячую, примыкающую к источнику тепла и холодную, примыкающую к теплоотводящим поверхностям, сообщенные между собой через регенератор и элемент согласования движения вытесннтеля с поршнем, выполненный в виде упругой связи (1).

Эти двигатели работают по циклу

Стирлинга, одним из условий осуществления которого является необходимость опережения движения вытеснителя по отношению к движению поршня на фазовый угол Ч j2) °

Однако при выполнении элемента согласования движения вытеснителя с поршнем в виде упругой связи, в известных двигателях фазовый угол Чпеременный и в значительной части цикла отрицательный, вследствие чего двигателям присуща низкая экономичность.

Цель изобретения — повышение коэффициента полезного действия путем улучшения согласования движения поршня и вытеснителя.

Для достижения поставленной цели, упругая связь выполнена в виде упругого рычага, соединенного по концам с поршнем и вытеснителем, а в середине — с корпусом, а вытеснитель связан с цилиндром при помощи плоской пружины, причем поршень может быть связан с цилиндром при помощи гибкого герметичного элемента.

На чертеже представлена конструктивная схема двигателя, разрез.

Двигатель содержит корпус 1, на котором неподвижно установлен по меньшей мере один цилиндр 2, образующий при помощи рабочего поршня 3 рабочую камеру, заполненную рабочим телом (водород, гелий и др.); Рабочая камера разделена вытеснителем 4, связанным со стенками цилиндра при помощи плоской пружины 5, на две полости: горячую 6, примыкающую к источнику тепла 7 и холодную 8, примыкающую к теплоотводящим поверхностям. ВытесЗ0 нитель 4 представляет собой оболоч826061 ку, внутри которой размещен реганератор 9 ° Пространство вокруг регенератора 9 внутри оболочки заполнено теплоизоляцией 10. . Рабочий поршень 3 соединен со стен-ками цилинцра при помощи гибкого герметичного элемента 11 (типа сильфон) и связан с вытеснителем 4 при помощи рычага 12. Упругий рычаг 12, используемый для приведения в движение вытеснителя 4, через шарнирные опоры

13 и 14 своими концами соединен с поршнем 3 и вытеснителем 4 при помощи штока 15, а в средней точке — через шарнирную опору 16 с корпусом 1.

Теплоотвод от холодной полости 8 осуществляется посредством теплооб- 15 менника,. помещенного внутри поршня

3, через который при помощи гибких трубопроводов 17 прокачивается газообразный или жидкий теплоноситель. С поршнем 3 соединена также полезная 2О нагрузка 18 (линейный электрогенератор, насос и т. д.), Теплоотвод осуществляется от источника тепла 7 излучением. Теплоизоляции 19 и 10 служат для уменьшения утечек теплз от источника 7 и горячей полости 6.

Двигатель работает следующим об-. разом.

Тепло источника 7 проходит через камеру двигателя, где частично преобразуется в механическую энергию колебаний поршня 3, которая (за вычетом потерь и энергии, затрачиваемой на привод вытеснителя) передается полезной нагрузке 18. Непреобраэованное тепло отводится от поршня 3 теплоносителем, подающимся по гибким трубопроводам 17. Преобразование в камере двигателя тепловой энергии в механическую, как и в других двигателях, работающих по цик- 40 лу Стирлинга, обусловлено тем, что при колебательном движении поршня 3, газ в камере подвергается поочередно сжатию и расширению, а вытеснитель своим колебательным движением пере- 45 мещает газ в камере через регенератор

9 таким образом, что при сжатии основное количество газа находится в холодной полости 8, а при расширениив горячей полости 6. Полезная механическая энергия колебаний поршня 3 образуется при этом как разность работ расширения и сжатия. Частота колебаний поршия 3 близка к собственной частоте, определяемой его массой и упругостью газа в камере. Для приведения и колебание с той же частотой вытеснителя, ему передается часть энергии поршня 3 при помощи упругого рычага 12. При определенной массе выстеснителя, амплитуде его перемещения и величине необрати ь х потерь энергии, затрачиваемой на его привод, при соответствующем выборе упругости пружины 5 и рычага 12, и соотношения плеч рычага 12, можно получить любое значение фазового угла вытеснителя, в том числе оптимальное (90-110 ), требуемое для наилучшей реализации цикла Стирлинга. Поскольку упругий рычаг 12 находится вне камеры и легко доступен при монтаже, он используется как регулировочный элемент, что существенно упрощает наладку и регулировку двигателя. формула изобретения

1. Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий корпус на котором установлен по меньшей мере один цилиндр, образующий при помощи поршня рабочую камеру, разделенную вытеснителем на две .полости: горячую, примыкающую к источнику тепла, и холодную, примыкающую к теплоотводящим поверхностям, сообщенные между собой через регенератор и элемент согласования движения вытеснителя с поршнем, выполненный в виде упругой связи, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия путем улучшения согласования движения поршня и вытеснителя, упругая связь выполнена в виде упругого рычага, соединенного по концам с поршнем и вытеснителем, а в середине — с корпусом, а вытеснитель связан с цилиндром при помощи плоской пружины.

2. Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что поршень связан с цилиндром при помощи гибкого герметичного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке В .2568071/25-06, кл. F 02 G 1/04, 1978.

2. Двигатель Стирлинга. Под ред.

М. Г. Круглова. М., "Машиностроение", 1977, с. 14, 15, 29.

826061

1D

Д 14 g f7

Заказ 2262/7

Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытиЯ

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Лмандыков

Редактор Е. Спиридонова Техред М.Рейвес Корректор Г. Назарова