Двигатель с внешним подводом теплоты

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Сфаетскнк Соцнаекаечесннк Ркпубанк(23) ПриоритетОпубликовано 30,04.81, Бюллетень Мо 16Дата опубликования описания 0505.81 КзР 02 С 1/043 ГосуваРетвеккмй воаятет СССР яо кедзи язобретеякЯ я открытяЯ(54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ Изобретение относится к тепловымдвигателям 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 поршня рабочую камеру, разделенную вытеснителем на две полостй: горячую, примыкающую к источнику тепла и холодную, примыкающую к теплоотводящим поверхностям, сообщенные между собой через регенератор и элемент согласования движения вытесннтеля с поршнем, выполненный в виде упругой связи 1,Эти двигатели работают по циклу Стирлинга, одним из условий осуществления которого является необходимость опережения движения вытеснителя по отношению к движению поршня на 4 дзовый угол Ч 2Однако при выполнении элемента согласования движения вытеснителя с поршнем в виде упругой связи, в известных двигателях фазовый угол Ч- переменный и в значительной части цикла отрицательный, вследствие чего двигателям присуща низкая экономичность.Цель изобретения - повышение ноэМициента полезного действия путемулучшения согласования движения поршня и вытеснителя,Для достижения поставленной цели,упругая связь выполнена в виде упругого рычага, соединенного по концамс поршнем и вытеснителем, а в середине - с корпусом, а вытеснитель связанс цилиндром при помощи плоской пружины, причем поршень может быть связанс цилиндром при помощи гибкого гер 5 метичного элемента.На чертеже представлена конструктивная схема двигателя, разрез.Двигатель содержит корпус 1, накотором неподвижно установлен по мень 20 шей мере один цилиндр 2, образующийпри помощи рабочего поршня 3 рабочую камеру, заполненную рабочим телом (водород, гелий и др,); Рабочаякамера разделена вытеснителем 4, связанным со стенками цилиндра при помощи плоской пружины 5, на две полости:горячую 6, примыкающую к источникутепла 7 и холодную 8, примыкающую ктеплоотводящим поверхностям. Вытес 30 нитель 4 представляет собой оболоч 826061ку, внутри которой размеаен реганератор 9Пространство вокруг регенератора 9 внутри оболочки заполнено теплоизоляцией 10., Рабочий поршень 3 соединен со стенками цилинцра при помощи гибкого герметичного элемента 11 (типа сильфон) и связан с вытеснителем 4 при помощи рычага 12. Упругий рычаг 12, используемый для приведения в движение вытеснителя 4, через шарнирные опоры 13 и 14 своими концами соединен с поршнем 3 и вытеснителем 4 при помощи штока 15, а в средней точке - через шарнирную опору 16 с корпусом 1.Теплоотвод от холодной полости 8 осуществляется посредством теплооб менника,. помещенного внутри поршня 3, через который при помощи гибких трубопроводов 17 прокачивается газообразный или жидкий теплоноситель, С поршнем 3 соединена также полезная 2 О нагрузка 18 (линейный электрогенератор, насос и т. д.), Теплоотвод осуществляется от источника тепла 7 излучением. Теплоизоляции 19 и 10 служат для уменьшения утечек тепла от источника 7 и горячей полости 6.Двигатель работает следующим образом.Тепло источника 7 проходит через камеру двигателя, где частично преобразуется в механическую энергию колебаний поршня 3, которая (за вычетом потерь и энергии, затрачиваемой на привод вытеснителя) передается полезной нагрузке 18. Непреобраэованное тепло отводится от поршня 3 теплоносителем, подающимся по гибким трубопроводам 17. Преобразование в камере двигателя тепловой энергии в механическую, как и в других двигателях, работающих по цик лу Стирлинга, обусловлено тем, что при колебательном движении поршня 3, газ в камере подвергается поочередно сжатию и расширению, а вытеснитель своим колебательным движением пере мещает гаэ в камере через регенератор 9 таким образом, что при сжатии ос" новное количество газа находится в холодной полости 8, а при расширении- в горячей полости 6. Полезная механическая энергия колебаний поршня 3 образуется при этом как разность работ расширения и сжатия, Частота колебаний поршия 3 близка к собственной частоте, определяемой его массой и упругостью газа в камере. Для приведения в колебание с той же частотой вытеснителя, ему передается часть энергии поршня 3 при помощи упругого рычага 12. При определенной массе выстеснителя, амплитуде его перемещения и величине оеобратиьх потерь энергии, затрачиваемой на его привод, при соответствующем выборе упругости пружины 5 и рычага 12, и соотношения плеч рычага 12, можно получить любое значение фазового угла вытеснителя, в том числе оптимальное (90-110 ), требуемое для наилучшей реализации цикла Стирлинга. Поскольку упругий рычаг 12 находится вне камеры и легко доступен при монтаже, он используется как регулировочный элемент, что существенно упрощает наладку и регулировку двигателя.формула изобретения1. Двигатель с внешним подводомтеплоты, содержащий корпус на которомустановлен по меньшей мере один цилиндр, образующий при помощи поршнярабочую камеру, разделенную вытеснителем на две полости: горячую, примыкающую к источнику тепла,и холодную, примыкающую к теплоотводящимповерхностям, сообщенные между собойчерез регенератор и элемент согласования движения вытеснителя с поршнем,выполненный в виде упругой связи,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения коэффициента полезного действия путем улучшения согласования движения поршня и вытеснителя, упругая связь выполнена в видеупругого рычага, соединенного по концам с поршнем и вытеснителем, а в середине - с корпусом, а вытеснительсвязан с цилиндром при помощи плоской пружины.2. Двигатель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что поршеньсвязан с цилиндром при помощи гибкого герметичного элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке В .2568071/25-06,кл. Г 02 С 1/04, 1978.2. Двигатель Стирлинга. Под ред.М. Г. Круглова, М., "Машиностроение",1977, с, 14, 15, 29,826061 Д 14 ( Составитель С. ЛмандыковТехред М. Рейвес Корректор Г. Назаров Спиридон ак Заказ 22 б Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Госуд по делам 3035, Москва, 81 ственного эобретени -35, Рауш Подписноомитета СССи открытийая наб., д.