Двигатель с внешним подводом теплоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК б 10 е ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) физико-технический институт АН Узбекской ССР и Среднеазиатский филиалВсесоюзного научно-исследовательского института использования газа в народном хозяйстве, подземного хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов(54) (57) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с поршневой группой, охладитель, подключенный к одному из цилиндров, нагреватель, подсоединенный к другому цилиндру, регенератор, сообщающий внутренние полости нагревателя и охладителя, камеру сгорания с топливовоздушным смесителем и жаростойким элементом, подключенную к нагревателю, и подог= БО 1065627 А реватель подводимого воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, нагреватель выполнен в виде двух вертикальных концентричных труб, кольцевая щель между которыми сообщена с полостью регенератора и с одним из цилиндров, жаростойкий элемент выполнен в виде керамического пористого стакана, установленного внутри нагревателя днищем вверх и с образованием кольцевого зазора, а топливовоздушный смеситель подключен во внутрь керамического стакана, и отношение внутреннего диаметра кольцевого зазора между нагревателем и керамическим стаканом к его наружному диаметру выполнено равным 0,7 - 0,9.2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что подогреватель подводимого воздуха вы- Я полнен в виде двух дополнительных соосных труб, примыкающих к верхнему торцу нагревателя, а последний охвачен кожухом с образованием колвневого канале лля сооб- С щения межтрубпого пространства подогревателя подводимого воздуха с топливовоз- Я душным смесителем.3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что топливовозду 1 цный смеситель выполнен в виде инжектора. СРИзобретение относится к двигателестроению, а более конкретно к области двигателей с внешним подводом теплоты, и может быть использовано в автономных энергетических установках.Известен двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с поршневой группой, охладитель, подключенный к одному из цилиндров, нагреватель, подсоединенный к дру. гому цилиндру, регенератор, сообщающий внутренние полости нагревателя и охладителя, камеру сгорания с топливовоздушным смесителем и энергостойким элементом, подключенную к нагревателю, и подогреватель подводимого воздуха. Повышение интенсивности теплообмена между продуктами сгорания и рабочим телом в нагревателе, и следовательно, улучшение экономичности двигателя достигается за счет заполнения межтрубного пространства нагревателя жаростойким материалом, нагреваемым во время работы двигателя продуктами сгорания и излучающим полученную теплоту на поверхность нагревателя 11.Однако двигателю присущи сложность изготовления, а также малая надежность.Целью изобретения является повышение надежности двигателя.Для достижения поставленной цели в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем по меньшей мере одну пару цилиндров с поршневой группой, охладитель, подключенный к одному из цилиндров, нагреватель, подсоединенный к другому цилиндру, регенератор, сообщающий внутренние полости нагревателя и охладителя, камеру сгорания с топливовоздушным смесителем и жаростойким элементом, подключенную к нагревателю, и подогреватель подводимого воздуха, нагреватель выполнен в вИде двух вертикальных концентричных труб, кольцевая щель между которыми сообщена с полостью регенератора, и с одним из цилиндров, жаростойкий элемент выполнен в виде керамического пористого стакана, установленного внутри нагревателя днищем вверх и с образованием кольцевого зазора, а топливовоздушный смеситель подключен во внутрь керамического стакана, и отношение внутреннего диаметра кольцевого зазора между нагревателем и керамическим стаканом к его наружному диаметру выполнено равным 0,7 - 0,9.Подогреватель подводимого воздуха выполнен в виде двух дополнительных соосных труб, примыкающих к верхнему торцу нагревателя, а последний охвачен кожухом с образованием кольцевого канала для сообщения межтрубного пространства подогревателя подводимого воздуха с топливовоздушным смесителем.Топливовоздушный смеситель выполненв виде инжектора. рения и обратно, в результате чего осуществляется замкнутый рабочий цикл во внутреннем контуре двигателя, Струя топлива, истекая из сопла 19, инжектирует 55 На чертеже представлена схема двигателя с внешним подводом теплоты, разрез.Двигатель содержит по меньшей мереодну пару цилиндров 1 и 2 с порнгневой.группой, поршни 3 и 4 которых отделяют в цилиндрах полости сжатия 5 и расширения 6.Полость 5 сжатия сообщается с полостью 6 расширения через линию 7 связи с встроенными в нее охладителем 8, регенератором 9 и вертикально установленным нагревателем 10,выполненным из двух концентричных труб: наружной трубы 11 и внутренней трубы 12 в теле которой со стороны наружной поверхности выфрезерованы каналы 13, объединенные в верхней части коллектором 14, а в нижней части - коллектором 5. Коллекторы соединены с линией 20 связи 7. Горелочное устройство (камера сгорания) образовано керамическим стаканом 16, стенки которого снабжены порами 17 и инжектором 18 с соплом 19. Стакан 16 посредством флайца 20 установлен внутри трубы 12 соосно ее поверхности. Инжектор 18 также установлен на фланце 20 так, что его входное отверстие 21 находится ниже стакана 16, а выходное отверстие 22 внутри его. Между стаканом 16 и трубой 12образован кольцевой зазор 23.зо Отношение внутреннего диаметра кольцевого зазора 23 к его наружному диаметру выполнено равным 0,7 - 0,9; На верхней торец нагревателя 10 вертикально установлен подогреватель 24 подводимого воздуха, образованный двумя соосными обечайками: 35 наружной обечайкой 25 и внутренней обечайкой 26, причем между обечайкой 25 и обечайкой 26 образован кольцевой канал 27, а внутри обечайки 26 - канал 28, соединенный в нижней части с каналом 23.4 О На верхней части обечайки 26 установленазащитная крышка 29, Нагреватель 10 охвачен кожухом 30, при этом между кожухом 30 и нагревателем 10 образован кольце- вой канал 31, сообщающийся в верхней части с каналом 27, а в нижней части - 45 с отверстием 21 инжектора 18. Наружныеповерхности нагревателя 10, обечайки 25 и кожуха 30 покрыты тепловой изоляцией 32. На обечайке 26 над выходом из кольцевого зазора 23 установлено запальное устройство ЗЗ.50Дигатель работает следующим образом.Рабочее тело циклически перемещаетсяиз полости 5 сжатия через линию 7 связи и встроенные в нее охладитель 8, регенератор 9 и нагреватель 10 в полость 6 расши1065627 НИИПИ Заказ 0672/38 Тираж 626одписноеилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 необходимое для сжигания количество воздуха из атмосферы через каналы 27 и 31 и входное отверстие 21 инжектора 18, Топливовоздушная смесь попадает во внутрь стакана 16 и через поры 17,в его боковых стенках истекает в кольцевой зазор 23, на выходе из которого поджигается в момент пуска запальным устройством 33, отключаемым после воспламенения. По мере разогрева наружных слоев стакана 16 сгорание перемещаются на его поверхность. На рас четном режиме сгорание практически пол постыл завершается на поверхности керамического стакана. Часть теплоты продуктов сгорания передается через обечайку 26 воздуху, за счет чего увеличивается полнота использования химической энергии топлива. Воздух и продукты сгорания совершают два поворота на 180, в результате чего по сравнению с известным двигателем уменьшаются потери напора в потоке, затраты модности на прокачку и соответственно увеличивается КПД двигателя, Конструкция нагревателя с камерой сгорания позволяет повысить надежность двигателя как за счет уменьшения количества деталей, так и упрощения конструкции и технологии изготовления,