Двигатель с внешним подводом тепла

 

Союз Советских

Соцналнстическнх республик

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()89200! (6 I ) Дополнительное к а от. санд-ву (22) Заявлено 30.05.77 (21) 2490980/25-06 с присоединением эаявки М (23)Приоритет

Опубликовано 23.12.81. Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 25.12.81 (5I)M. Кл.

Р 02 G 1/058 Госудорстоаивй комитет

СССР по делан изооретеиий н открытий (53) УДК 621. . 41 2 (088. 8) В. Ю. Макарявичюс, С. С. Нарбутас, К. ,и Г. П. Захаров (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель Институт физико-технических проблем энерг (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛА

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям с внешним подводом тепла.

Известны двигатели с внешним подводом тепла, содержащие корпус по меньшей мере с одним рабочим цилиндром, в

5 котором размещен регенератор, разделяюший внутреннее пространство цилиндра на нагреваемую и охлаждаемую полости переменного объема, теплопередаюшие ко о жухи, охватывающие торцевые части цилиндра и заполненные теплоаккумулируюшей жидкостью, аппараты теплообмена, связанные с кожухами, гидроцилиндр с плунжером, сообщенный с гидравлически- т5 ми полостями кожухов, и сильфонные поршни, скрепленные с цилиндром и отделяюшие полости переменного объема от гидравлических полостей.

Кроме того, двигатель обеспечен вьтносными нагревателем и холодильником.

Однако надежность известного устройства снижена именно из-за наличия сильфонных поршней, так как вытеснение жидкости из пространства между гофрами при больших скоростях перемещения днища сильфонов связано с возникновением гидроударов.

Цель изобретения — повышение надежности путем исключения гидроударов.

Указанная цель достигается тем, что сильфонные поршни выполнены коническими, образуя шели переменного сечения, наименьшая величина которых расположена в зоне скрепления поршней с цилиндром.

На фиг. 1 показан двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 — головка двигателя; на фиг. 3 - схема развертки двигателя.

Двигатель содержит корпус 1 с рабочими цилиндрами 2, в каждом из которых размещен регенератор 3, например из пористой металлокерамики, разделяющий внутреннее пространство цилиндра 2 на нагреваемую и охлаждаемую полости переменного объема, расположенные внутри сильфонных поршней 4 и 5, соответственно, скрепленных с цилиндром ?. Ня кор802001 4

45

55 пусе 1 установлены теплопередающие кожухи, нагреваемый 6 и охлаждаемый 7, охватывающие торцевые части цилиндра 2 и заполненные теплоаккумулирующей жид" костью, желательно с малым коэффициентом объемного расширения. Возможно,и заполнение гидравлических полостей 8 и

9 соответственно кожухов 6 и 7 различными жидкостями, например расплавом солей Йа и маслом.

Двигатель снабжен также аппаратами теплообмена - нагревателем и охладите,лем (не показаны), которые связаны с кожухами 6 и 7. Нагреватель и .охладитель могут быть выполнены любыми, например, в качестве нагревателя возможно использование ядерного источника тепла камеры сгорания, концентратора солнечной энергии и иных устройств, причем связь теплообмениых аппаратЬв возможно осуществить при помощи тепловых труб.

Двигатель снабжен также гидравлическим приводом, выполненным в виде гидроцилиндра 10 с плунжером 11, шарнирно связанным с наклонной шайбой 12, закрепленной на валу отбора мощности 13.

Гидроцилиндр 10 патрубками 14 сообщен с гидравлическими полостями 8 и 9. кожухов 6 и 7.

Сильфонные поршни 4 и 5 размещены внутри кожухов 6 и 7 и отделяют полос ти переменного объема от гидравлических полостей 8 и 9.

Кожухи 6 и 7 образуют с цилиндрами

2 и гидроцилиндрами 10 отдельные модули, которые размещены вокруг вала 13 отборе мощности. Причем патрубки 14 сообщают гидроцилиндр 10 с гидравлическими полостями 8 и 9 соседних цилиндров 2, образуя последовательную цепь.

Внутреннее пространство рабочих цилиндров 2 заполнено рабочим телом - газом под высоким давлением, например, гелием, с параметрами порядка 200 атм.

При этом на наклонную шайбу 12 передается только рабочее давление.

Сильфонные поршни 4 и 5 выполнены коническими, образуя щели переменного сечения, наименьшая величина которых расположена в зоне с1феппения поршней

4 и 5 с цилиндром 2. Данные щели мо-; гут быть образованы и иным образом нежели коническое выполнение поршней 4 и

5, важно лишь соблюсти условие возрастания величины проходного сечения щели по мере удаления от эоны скрепления поршней 4 и 5 и цилиндров 2.

При включении аппаратов теплообмена газ,во внутренних полостях цилиндра 2 изменяет свое состояние, что вызывает перетекание газа через регенератор 3.

В связи с тем, что, вращаясь, наклонная шайба 12 через плунжеры 11 определяет степень распрямления поршней 4 и 5 в разных цилиндрах 2, то закон. изменения давления в каждом иэ них смещен по фазе. Величина давления является максимальной в момент наибольшего раскрытия поршня 4 и минимальной - в момент его полного сжатия. Так как полость 8 связывает поршень 4 с плунжером 11 гидроцилиндра 10 соседнего гидроцилиндру 10, плунжер 11 которого связан с поршнем 5 того же самого рабочего цилиндра 2, то законы перемещения днища каждого из поршней 4 и 5 не совпадают по фазе, что позволяет осуществить процесс расширения при повышенном давлении, а нроцесс сжатия - приниженным. Плунжеры 11 попеременно вращают шайбу 12, осуществляя отбор мощности.

Перемещение поршней 4 и 5 связано с необходимостью вытеснения жидкости из гидравлических полостей 8 и 9. При атом гофрированная поверхность сильфонных поршней 4 и 5 подвергаются воздействию потоков жидкости. При сжатии поршней 4 и 5 жидкость, проходя в mern переменного сечения, не изменяет своих параметров, так как в данной щели осушествляется поддержание постоянного удельного расхода, следствием чего является исключение гидроударов.

Изобретение позволяет повысить надежность двигателя с внешним подводом тепла путем исключения гидроударов и увеличить срок службы сильфонных поршней..Формула изобретения

Двигатель с внешним подводом тепла, содержащий корпус по меньшей мере с одним рабочим цилиндром, в котором размещен регенератор, разделяющий внутрен нее пространство цилиндра на нагреваемую и охлаждаемую полости переменного объема, теплопередающие кожухи, охватывающие торцевые части цилиндра и заполненные теплоаккумулируюшей жидкостью, аппараты теплообмена, связанные с кожухами, гидроцилиндр с плунжером, сообщенный с гидравлическими полостями кожухов, и сильфонные поршни, скрепленные с цилиндром и .отделяющие полости пере892001

Зона охлаждени

Зона нагреВа

Фиг. 1 менного объема от-гидравлических полостей, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения гидроударов, сильфонные поршни выполнены коническими, образуя шели Э переменного сечения, наименьшая величий

11

tD на которых расположена в зоне скрепления поршней с цилиндром.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Патент Великобритании % 1413438, кл. F1 6, опублик. 1975.

Ьона охлаждения

61f Ö V3

ОНа НагОе8а

ВНИИПИ Заказ 11181/50 Тираж 584 Подписное

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