Двигатель с внешним подводом теплоты

 

О П И С А Н И Е,11 840440

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистические

Респубики (6E ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24. 05. 79 (21) 2769720/25-06 (51) M. Кл.:--- --.-- :-.— —.

F 02 G 1/04 с присоединением заявки ¹â€”

Гвсударстооиимй комитет

СССР (23) Прноритет— до делам изобретений и открмтий (53) УДК 621.41 (088. 8) Опубликовано 23,06.81.Бюллетень № 23

Дата опубликования описаний 25.06.81

J (72) Авторы изобретения

P.Н.Тушев, В.Н. Андреев и Б.Н.Маркарьян (7I) Заявитель

r ъ. ". C Гт.1Д - : Я (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТ

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

t0 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 элементы согласо-. вания движения вытеснителя 1.11.

Известны двигатели, работающие по циклу Стирлинта, одним из условий осуществления которого, является необходимость опережения движения вытеснителя по отношению к движениюпоршня на фазовый угол (2). ь 2

Однако в известных двигателях элементы согласования движения вытеснителя с поршнем выполнены в виде упругой связи, фазовый угол переменный и в значительной части цикла отрицательный, всЛедствие чего известным двигателям присуща низкая экономичность.

Цель изобретения — повышение КПД двигателя путем улучшения согласования движения поршня и вытеснителя.

Поставленная цель достигается тем, что элементы согласования движения поршня и вытеснителя выполнены в виде упругих связей, соединяющих цилиндр с вытеснителем и корпусом, и гибкого герметичного элемента, связывающего цилиндр с поршнем.

Кроме того, упругие связи могут быть выполнены в виде пружин.

На чертеже представлена конструктивная схема двигателя в разрезе.

Двигатель содержит корпус 1, в котором подвижно на пружине 2 установлен цилиндр 3, образующий при по3 8404 мощи рабочего поршня 4 рабочую камеру, заполненную рабочим телом (водород, гелий и др,). Рабочая камера разделена вытеснителем 5, связанным со стенками цилиндра при помощи плос5 кой пружины 6, на две полости: горячую 7, примыкающую к источнику тепла 8, и холодную 9, примыкающую к теплоотводящим поверхностям. Вытеснитель 5 представляет собой оболоч- ip ку, внутри которой размещен регенератор 10. Пространство вокруг регенератора 10 внутри оболочки заполнено теплоизоляцией 11.

Рабочий поршень 4 соединен со стен- 15 ками цилиндра при помощи гибкого герметичного элемента 12 (типа сильфон ), С поршнем 4 соединена также полезная нагрузка 13 (линейный электрогенератор, насос и т.д.).

Теплоотвод от холодной полости 9 осуществляется посредством теплообменника, помещенного внутри поршня 4, через который при помощи гибких трубопроводов 14 прокачивается газообраз- 2 ный или жидкий теплоноситель. Теплоподвод осуществляется от источника тепла 8 излучением. Теплоизоляции 15 и ll служат для уменьшения утечек теп,ла от источника 8 и горячей полости 7.

Двигатель работает следующим образом, Тепло источника 8 проходит через стенки цилиндра двигателя, где частично преобразуется в механическую энергию колебаний поршня 4, которая (за вычетом потерь и энергии, затрат чиваемой на привод вытеснителя) передается полезной нагрузке 13, Непреобразованное тепло отводится от поршня 4 теплоносителем, подающимся по гибким трубопроводам 14. Преобразование в камере двигателя тепловой энергии в механическую, как и в других двигателях, работающих по циклу Стирлинга, обусловлено тем, что при колебательном движении поршня 4 газ в камере подвергается поочередно сжатию и расширению, а вытеснитель своим ко-, лебательным движением перемещает газ в камере через регенератор 10 таким образом, что при сжатии основное ко.личество газа находится в холодной полости 9, а при расширении - в горячей полости 7. Полезная механическая энергия колебаний поршня 4 образуется при этом как разность работ расширения и сжатия. Частота колеба40 4 ний поршня 4 близка к собственной частоте, определяемой его массой и упругостью газа в камере. Стенки цилиндра 3 совершают вынужденные колебательные движения с той же частотой и амплитудой, достаточной для приведения через пружину 6 в колебательное движение вытеснителя.

При определенных массе вытеснителя, амплитуде его перемещения и величине необратимых потерь энергии, затрачиваемой на его привод, соответствующим выбором упругости пружин 6 и .

3 можно получить любое значение фазового угла вытеснителя, в том числе оптимальное 90-110О, требуемое для наилучшей реализации цикла Стирлинга.

Поскольку пружины 2 находятся вне камеры и легко доступны, при монтаже они могут быть использованы как регулировочный элемент, что существен-. но 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 порш-. ня рабочую камеру, разделенную вытеснителем на две полости: горячую, примыкающую к источнику тепла, и холодную, примыкающую к теплоотводящим по- верхностям, сообщенные между собой. через регенератор и элементы согласования движения вытеснителя с поршнем, отличающийся тем, что, с целью повьппения КПД двигателя путем улучшения согласования движения поршня и вытеснителя, элементы согласования выполнены в виде упругих . связей, соединяюших цилиндр с вытесни- телем и корпусом, и герметичного элемента, связывающего цилиндр с поршнем.

2. Двигатель по п.l, о т л и ч аю шийся тем, что упругие связи выполнены в виде пружин.

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. Двигатели Стирлинга. Под ред.

Курглова N.Ã. М., ")машиностроение", 1977, с.13,15,29, 840440

У

11

/я f

Составитель С.Амандыков

Тех е А.Савка Кор екто С.Щомак

Ре акто В.Жиленко

Филиал WII "Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 47)6/49 Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5