Двигатель с внешним подводом тепла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Сееетсник

Социалистических

Распублик

<и>966262 (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 681205 (31) М. Ка.а (22) Заявлено 27. 04. 81 (21) 3284173/25-06 с присоединением заявки HоЪ

Ю (23).ПриоритетF 02 G 1/043

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) удк ггг 4гг

Опубликовано15Щ82; Бюллетень Но 38

Дата опубликования описания 15.10.82 вторы (54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛА.т C >

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигателях с внешним подводом тепла

По основному авт.св., 9 681205 известен двигатель с внешним подводом тепла, содержащий рабочий цилиндр с нагреваемой и охлаждаемой полостями переменного объема, сообщенными между собой через нагреватель, генератор и охладитель, торцовые головки цилиндра с гидравлическими полостями, связанными между собой перепускным .трубопроводом, гидроцилиндр, подключенный каналом к гидравлической полости одной из головок, и через управляемый запорный орган - к полости другой головки, рабочий мембранный пор шень, связанный с устройством отбора мощности и размещенный в гидроцилинд ре, и вытеснительные мембранные порш ни, прикрепленные к цилиндру и отделяющие полости переменного объема от гидравлических полостей, причем рабочий и вытеснительные мембранные порв ни выполнены с различными жесткостяпри условии С 1 Т С2 . С3 11).

В известном двит ателе уйравляемЛЙ рабочий орган, включающий клапаны и систему их управления, является слож ным конструктивным узлом. Кроме того, при наличии подтекания в клапанах вытеснительйые мембранные поршни могут до. запуска переместиться в положения, при которых запуск двигателя становится невозможным.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности запуска.

Для достижения поставленной цели управляемый запорный орган выполнен в виде упругой мембраны, причем ее жесткость С связана с жесткостями рабочего мембранного поршня С и вы . теснительиого мембранного поршня на греваемой полости С> соотношением

На чертеже изображена схема двигателя с внешним подводом тепла..

Двигатель содержит рабочий цилиндр

1 с иагреваемой 2 и охлаждаемой 3 полостями переменного объема, сообщеннавии между собой через нагреватель 4, регенератор 5 и охладитель

6. Полости 2 и 3 переменного объема ограничены вытеснительными мембран ными поршнямй 7 и 8 соотйетственно.

На цилиндре 1 установлены торцовые головки 9 и 10, имеющие гидравличес966262

4 кие полости 11 и 12, относящиеся к нагреваемой 2 и охлаждаемой 3 по лостям соответственно. К гидравлической полости 12 подключен гидроци линдр 13 посредством канала 14.

Гидравлические полости 11 и 12 связаны перепускным трубопроводом

15, подключенным к гидроцилиндру 13.

Двигатель снабжен рабочим мембран ным поршнем 16, кинематически через шток 17 связанным с устройством отбора мощности, например через якорь 18 и магнит 19 электрического генератора, размещенными в гидроцилиндре 13 . Вытеснительные поршни 7 и З,прикреплены к цилиндру .1 и отделяют полости 2 и 3 переменного объема от гидравлических полостей.

В канале 14, соединяющем гидроцилиндр 13 с гидравлической полостью

12 головки 10, установлена упругая мембрана 20, имеющая отрицательную жесткость. При этом для осуществления рабочего цикла должно быть соб.людено условие

С,„) С > С2 где С1 — жесткость рабочего поршня 16

С вЂ” жесткость вытеснительного

1 поршня 7 нагреваемой полости 2;

С - жесткость упругой мембраны 20.

Двигатель с внешним подводом тепла работает следующим образом.

На тактах, связанных с перемещением жидкости, механизм неподвижен, т.е. запирает полость 12 аналогично клапанам, но при этом исключает подтекание, характерное для последних. упругая, мембрана 20 находится в одном из своих крайних положений и имеет при этом максимальное значение силы упругости. Перепад давлений на упругой мембране 20 на этих тактах растет и равен в любой точке этих процессов давлению, которое создается разностью сил упругости вытеснительных поршней 7 и 8.

При достижении усилия от перепада давления на нем в том или другом направлении (в зависимости от такта, связанного с перемещением жидкости) несколько большего, чем максимальная сила. упругости мембраны 20, последняя приходит в движение. Начина. ется один из тактов перемещения газа в полостях 2 и 3 переменного объема, причем результирующее усилие на упругой мембране 20, заставляющее ее двигаться, возрастает с момента .начала этих тактов, так как.жесткость мембраны 20 отрицательная, а С > С и равно разности между разностью сил:упругости вытеснительных поршней

7 и 8 и силой упругости мембраны 20.

В начальный момент мембранный поршень 8, упругая мембрана 20 и рабо- чий поршень 16 находятся в своих крайних верхних положениях, а поршень

7 — в среднем. В этом случае объемы

5 нагреваемой 2 и охлаждаемой 3 полостей равны соответственно половине максимального объема полости 2 и ми нимальному объему охлаждаемой полости 3 °

При подводе тепла давление в ци.линдре 1 начинает расти, в результате чего поршень 7 перемещается вверх, переталкивая несжимаемую жидкость из гидроцилиндра 11 через трубопровод.

15 в гидроцилиндр 13 и перемещая тем самым рабочий поршень 16 вниз, который совершает при этом работу. Поршень 8 i неподвижен, так как заперт мембраной

20. В момент, когда перепад сил давле20 ния,создаваемый разностью сил упругости поршней 7 и 8, сравнивается или несколько превышает силу упругости мембраны 20, последняя начинает перемещаться вместе с поршнями 8 и 7

25 вниз, что приводит к перемещению газа из нагреваемой полости 2 в охлаждаемую 3 и следовательно к падению давления газа. При этом результирующее усилие, заставляющее мембрану 20 дви30 гаться, возрастает с момента начала ее движения, так как жесткость упру-. гой мембраны 20, отрицательна, а

С ) С1 и равно разности между разностью сил упругости вытеснительных поршней 7 и 8 и силой упругости мембраны 20. В этом процессе поршень 16 . остается неподвижным.

При установлении поршней 7 и 8 в горизонтальное положение давление га40 эа в цилиндРе 1 уменьшается до. величины, определяющей возможность перемещения рабочего поршня 16 в положение, соответствующее минимуму объема гидроцилиндра 13, причем данная ве45 личина опРеделяется взаимодействиями магнита 19 и якоря 18. Рабочий поршень 16 начинает перемещать жидкость из гидроцилиндра 13 в гидравлическую полость 11.

Перемещение жидкости приводит к

50 уменьшению объема нагреваемой полости 2, при этом объем охлаждаемой полости 3 остается постоянным, так как мебрана 20 неподвижна. В момент, когда поршень 16 доходит до своей. верхней мертвой точки, перепад сил ,давления, создаваемый разностью сил упругости поршней 7 и 8, несколько превышает силу упругости мембраны

20, в результате .чего последняя бО идет вверх, перемещая за счет. гидравлической связи в этом же направлении поршни 7 и 8, что приводит к перемещению газа из охлаждаемой полости 3 в нагреваемую 2 и, следова-

6g тельно, к возрастанию давления газа, 966262

ВНИИПИ Заказ 7803/45 Тираж 552 Подписное

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

Как и в процессе одновременного перемещения поршней 7 и 8, усилие, заставляющее мембрану 20 перемещаться, возрастает с момента начала ее движения, а поршень 16 неподвижен.

Процесс изменения давления заканчивается в момент прихода поршней

7 и 8 в положение, соответствующее положению максимального объема нагреваемой полости 2 и минимальному объему охлаждаемой полости 3. Далее цикл повторяется.

Выполнение управляемого запорного органа в виде упругой мембраны поэъоляет значительно упростить конструкцию двигателя и повысить надежность запуска.

Формула изобретения

Двигатель с внешним подводом теп ла по авт.св. Р 681205, о т л и ч а ющ и.й с я тем, что, с целью повышения надежности запуска и упрощения конструкции, управляемый запорный орган выполнен в виде упругой мембраны, причем ее жесткость С связана с жесткостями рабочего мембранного поршня

С„ и вытеснительного мембранного

>0 поршня нагреваемой полости С> соот- ношением

С„ С С2.

Источнйки информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 681205, кл. F 02 G 1/043, 1976.