Двигатель с внешним подводом теплоты

(56) Патент СШАопублик. 1987.мми Е. Д. Пем4662176, кл. ОДВО(54) ДВИГАТЕЛ ДОМ ТЕПЛОТЫ НЕШ(57) Изобретение поз вать подвод теплоты гателя с внешним под ни 4 и 5, размещенн деляют его объем на п ния и сжатия соответ одна к другой через ненный в виде комплек иросифиц телу ы. П ре 1, расш люче ь, вь ннико воляет интен к рабочему водом теплот е в цилинд олости 6 и 7 твенно, подкнагревател та теплообме рш- раз- иреные пол- впо плср ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ- СССР Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 2типу труба О в трубе 11, генераторы 14 и охладители 15. Каждый из теплообменников снабжен охватывающим его направляющим кожухом 16 и горелкой 20, размещенной в верхней части кожуха. Зазоры между каждым кожухом6 и трубкой 11 теплообменнйка сообщены с центральной трубой7 и периферийными.трубами 18 отвода продуктов сгорания, на которых установлены рекуператоры 22 подогрева воздуха. Каждая горелка 20 подключена к общему кольцевому коллектору 21 подвода топлива. Внутренние трубки 10 нагревателя имеют отверстия и тангенциальные прорези, выполненные на стенках трубок под углом 120 относительно одна другой и образующие сопла завихрителя рабочего тела, позволяющие интенсифицировать подвод теплоты к рабочему телу. 1 з.п.ф-лы, М ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом теплоты, работающих по циклу Стирлинга.Цель изобретения - интенсификация подвода теплоты к рабочему телу.На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя с внешним подводом теплоты; на фиг. 2 - устройство нагревателя; на фиг. 3 - сечение А - А на фиг. 2.Двигатель с внешним подводом теплоты (фиг. 1) содержит цилиндр 1 с днищем 2, снабженным выступом 3, поршни 4 и 5, размещенные в цилиндре и образующие в нем полости 6 и 7 расширения и сжатия соответственно, штоки 8 и 9 поршней, подключенные к механизму привода (не показан), внутренние 10 и наружные 11 трубки нагревателей со сферическими концами, магистрали 12 (фиг, 2) подключения нагревателей к верхней части полости 6 расширения, перепускные каналы 13 подключения регенераторов 14 к нагревателям, охладители 15, сообщенные с регенераторами и полостью сжатия, направляющие кожухи 16, охватывающие нагреватели и подключенные к центральной трубе 17 и периферийным трубам 18 отвода продуктов сгорания, общий выпускной трубопровод 19, горелки 20, размещенные в верхних частях кожухов и подключенные к кольцевому коллектору 2 подвода топлива, рекуперативные теплообменники 22, установленные в стыках периферийных труб 18 к выпускному трубопроводу 19 на патрубках 23 подвода воздуха к горелкам, тангенциальные прорези 24 и отверстия 25 (фиг. 2 и 3), выполненные на трубках 10 нагревателя.Двигатель работает следующим образом, К горелкам 20 подают из общего кольцевого коллектора 21 топливо, а через патрубки 23 к ним подается воздух. Продукты сгорания топлива, проходя по направляющим кожухам 16, омывают наружные стенки трубок 11 нагревателя и через них передают свою теплоту рабочему телу. Из кожу хов 6 продукты сгорания частично попадают в периферийные трубы 18, а частично в центральную трубу 17, размещенную над выступом 3 днища соосно с ними и далее выбрасываются в атмосферу через общий выпускной трубопровод 9. В стыке периферийных труб 18 с выпускным трубопроводом 19 установлены рекуперативные теплообменники 22 подогрева воздуха, поступающего по патрубкам 23 к горелкам 20.В процессе сжатия, когда поршень 5 движется из НМТ к ВМТ, а поршень 4 проходит положение ВМТ, рабочее тело поступает в охладители 5, где отдает теплоту сжатия, далее поступает в регенераторы 14, где забирает от их насадки теплоту предыдугцего цикла, через перепускные каналы 13 попадает во внутренние трубки 10 нагре вателя, а из них через отверстие 25 й тангенциальные прорези 24, расположенные под углом 120 друг относительно друга, вытекает с образованием вихревого движения в пространство между трубками 1 О и 11, отбирая теплоту от внутренних стенок трубок 11, и далее через магистрали 12, расположеннье в днище 2 цилиндра 1, попадает в полость 6 расширения двигателя.Когда заканчивается процесс сжатия, основ- "0 ная масса рабочего тела заполняет нагреватель и полость 6 расширения, температура и давление рабочего тела при этом достигают своего максимального значения.При прохождении поршнем 5 ВМТ начинается процесс расширения, при этом рабочее тело из полости 6 расширения через нагреватели начинает поступать в полость сжатия и поршень 4 после прохождения НМТ этот процесс интенсифицирует. Давление и температура рабочего тела вследствие увеличения объема и его прохождения через рекуператоры и охладители уменьшаются.При достижении поршнем 5 НМТ процесс расширения заканчивается и вновь начинается процесс сжатия. В результате снабже ния каждого комплекта теплообменников индивидуальной горелкой и организации вихревого движения рабочего тела в пространстве между трубками каждого теплообменника увеличивается процесс интенсификации теплообмена между стенкой и рабочим телом. Формула изобретения 35 40 45 50 55 1, Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий цилиндр с днищем, поршни, размещенные в цилиндре и образующие в нем полость расширения и сжатия, нагреватель, выполненный в виде комплекта теплообменников по типу труба в трубе со сферическими закрытыми внешними торцами труб, у каждого из которых внутренняя трубка подключена при помощи магистрали к верхней части полости расширения, а пространство между трубками подключено при помощи перепускного канала к регенератору, источник теплоты, размещенный над внешними торцами комплекта теплообменников и снабженный патрубками подвода топлива и воздуха и каналами отвода продуктов сгорания, причем регенератор подключен через охладитель к полости сжатия, отличающийся тем, что, с целью интенсификации подвода теплоты, двигатель снабжен рекуперативными теплообменниками для подогрева воздуха, днище цилиндра выполнено заодно с магистралями подключения внутренних трубок нагревателя и снабжено центральным наружным выступом, каждый теплообменник снабжен охватывающим его направляющим кожухом, источник теплоты выполнен в виде индивидуальных горелок, каждая из которых установлена в верхней части кожуха одного из нагревателей, пат1590599 Крегенератаару Фиг. Р Составитель И. ДикоповТехред А. Кравчук Корректор И. МускаТираж 437 Подписноеого комитета по изобрегениям и открытиям при ГКНТ СССРМосква, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5ельский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, О Редактор Л. ЗаицеваЗаказ 269ВНИИПИ Государствен113035,Производственно-изда рубок подвода топлива выполнен в виде кольцевого коллектора, подключенного к каждой горелке, а каналы отвода продуктов сгорания выполнены в виде периферийных труб и центральной трубы, центральная труба размещена над выступом днища, соосно с ним, а периферийные расположены по кольцу вокруг теплообменников, причем зазоры между каждым кожухом и теплообменникомсообщены с центральной и периферийными трубами, все трубы подключены к общему выпускному трубопроводу, а каждый рекуперативный теплообменник установлен в стыке периферийной трубы с В выпускным трубопроводом на каждом патрубке подвода воздуха к горелке,2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем,что каждая внутренняя трубка теплообменника выполнена с тангенциальными йрорезями, образующими сопла завихрителя.