Двигатель с внешним подводомтеплоты

) 2801204/25-0 присоединением заявк 1/04 Государственный комнте СССР но делам нзобретеннй н открытий(5 АТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТ себ наличие способс Изобретение относится к тепловымдвигателям с внешним подводом теплоты и может быть использовано в различнь 1 х областях народного хозяйствана. объектах небольшой мощности, работающих автономно,Известны двигатели с внешним подводом теплоты, содержащие корпус, накотором установлен по меньшей мереодин цилиндр, образующий при помощипоршня рабочую камеру, разделеннуювытеснителем на две полости, - горячую, примыкающую к источнику тепла,и холодную, примыкающую к теплоотводящим поверхностям, сообщенные междусобой через регенератор, причем вытеснитель связан с цилиндром при помощи пружины, и элемент согласованиядвижения вытеснителя с поршнем 11.В данных двигателях элемент согласования выполнен в виде упругогорычага, соединенного по концам нашарнирах с поршнем и через шток свытеснителем, а в середине - с корпусом, и по мере износа штока и поршняи других пар трений происходит отклонение действительного фазового углапоршня от оптимального, что ведетк снижению экономичности. Кроме того, ЗО пар трений сами по етвуют снижению КПД.Цель изобретения - повышение КПД путем улучшения согласования движения поршня и вытеснителя и уменьшение потерь на трение.Для достижения поставленной цели элемент согласования выполнен в виде, по меньшей мере, двух постоянных магнитов, установленных на поршне и вытеснителе с зазором в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра,и обращенных один к другому одноименными полюсами.На чертеже представлена конструктивная схема двигателя в разрезе.Двигатель содержит корпус 1, на котором неподвижно установлен по меньшей мере один цилиндр 2, образующий при помощи рабочего поршня 3 рабочую камеру, заполненную рабочим телом (водород, гелий и др.,). Рабочая камера разделена вытеснителем 4, связанным со стенками цилиндра 2 при помощи плоской пружины 5 на две полости - горячую б, примыкающую к источнику 7 тепла, и холодную 8, примыкающую к теплоотводящим.поверхностям, Вытеснитель 4 представляет собой, оболочку, внутри которого раз 829997мешен регенератор 9. Пространство 10 вокруг регенератора 9 внутри оболочки заполнено теплоизоляцией 11. Постоянные магниты 12 и 13 служат для приведения в движение вытеснителя 4. Магнит 12, выполненный в виде кольца, закреплен на поршне 3 в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, а магнит 13, выполненный в виде диска, соединен при помощи штока 14 с вытеснителем 4 и установлен внутри маг-нита 12, в той же плоскости с минимальным кольцевым зазором, Магниты 12 и 13 намагничены так, что кольцевой зазор между ними образован одноименными полюсами. Теплоотвод от холодной полости 8 осуществляется 5 посредством теплообменника, помещенного внутри поршня 3, через который при помощи гибких трубопроводов 15 прокачивается газообразный или жидкий теплоноситель, С поршнем 3 также 20 соединена полезная нагрузка 16 (линейный электрогенератор, насос и т.д). Теплоподвод осуществляется от источника 7 тепла излучением. Теплоизоляции 17 и 11 служат для уменьше ния утечек тепла от источника 7 и горячей полости б.Двигатель работает следующим образом.Тепло источника 7 проходит через стенки цилиндра двигателя, где частично преобразуется в механическую энергию колебаний поршня 3, которая (за вычетом потерь и энергии, затрачиваемой на привод вытеснителя 4) передается полезной нагрузке 16. Непреобразованное тепло отводится от поршня 3 теплоносителем, подающимся по гибким трубопроводам 15. Преобразование в камере двигателя тепловой энергии в механическую, 40 как и в других двигателях, работающих по циклу Стирлинга, обусловлено тем, что при колебательном движении поршня 3 газ в камере подвергается поочередно сжатию и расширению, а вытеснитель 4 своим колебательным движением перемещает газ в цилиндре через регенератор 9 таким образом, что при сжатии основное количество газа находится в холодной полости 8, а при расширении - в горячей полости б. Полезная механическая энергия колебаний поршня 3 образуется при этом как разность работ расширения и сжатия. Частота колебаний поршня 3 близка к собственной частоте, определяемой его массой и уйругостью газа в камере.В результате взаимодействия магнитов 12 и 13 часть энергии колебаний поршня передается выстенителю 4, 60 Возможность получения положительного фазового угла колебаний вытеснителя 4, необходимого для реализации цикла Стирлинга, обусловлена характером взаимодействия магнитов 12, 5 13, которые действуют как "отрицательная пружина", т.е. усилие отталкивания магнитов, приложенное к вытеснителю, противоположно по направлению перемещения поршня 3 от нейтрального положения, вызвавшему зто усилие.Возможны и другие схемы установкимагнитов, дающие эффект "отрицательной пружины", Например, два полюсныхнаконечника магнита 13 на вытеснителе расположены не в одной плоскостис кольцевым магнитом 12, а со смещением в обе стороны по оси на величину взаимного перемещения поршня3 и вытеснителя 4. При этом зазормежду магнитами 12 и 13 должен бытьобразован разноименными полюсами.При использовании для связи вытеснителя 4 и поршня 3 обычной пружинынаправление усилия и перемещениясовпадают, вследствие чего требуемыйположительный фазовый угол вытеснителя не может быть получен.При определенных массе вытеснителя 4, амплитуде его перемещения и величине необратимых потерь энергии,затрачиваемой на его привод, путемсоответствующего выбора упругостипружины 5 и характеристик магнитов12 и 13 можно получить любое значение фазового угла, в том числеоптимальное 90-110 , требуемое длянаилучшей реализации цикла Стирлинга.Бесконтактный привод вытеснителяв предлагаемом двигателе позволяетуменьшить механические потери энергии,увеличить надежность и ресурс работы засчет отсутствия износа деталей привода.Формула изобретенияДвигатель с внешним подводом теплоты, содержащий корпус, .на которомустановлен по меньшей мере одинцилиндр, образующий при помощи поршня рабочуюкамеру, разделенную вытесзителем на две полости - горячую,примыкающую к источнику тепла,и холодную, примыкающую к теплоотводящим поверхностям, сообщенныемежду собой через регенератор, причемвытеснитель связан с цилиндром припомощи пружины и элемент согласования движения вытеснителя с поршнем, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения коэффициентаполезного действия двигателя путемулучшения согласования движения поршня и вытеснителя и уменьшения потерьна трение, элемент согласования выполнен в виде по меньшей мере двухпостоянных магнитов, установленныхна поршне и вытеснителе с зазоромв плоскости перпендикулярной осицилиндра, и обращенных один к другому одноименными полюсами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2769853/25-06,кл. Г 02 6 1/04, 24.05.1979./ Тираж 581 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж"35, Рауш