Двигатель с внешним подводомтеплоты

аявитель ВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ к движени1. выт по лемен есни соглс повестпер к в из; ф Гг гол -4 ои части дствие чеприсуща ниэкаяо теплоотв Для дос в известных лость разме теснителем, теснителем шень выполи связанной с ают половий,. Ци га, одним изкоторого, явл опережения д ствлен етс о мос жения гибк Изобретение относится-к тепловым двигателям, в частности к двигателям с внешним подводом теплоты, и можетиспользоваться в различных областях народного хозяйства на объектах небольшой мощности, работающих автономно.Известны двигатели с внешним подводом теплоты, содержащие по меньшей мере один цилиндр, образующий при помощи поршня рабочую камеру, разделенную вытеснителем на две полости: горячую, примыкающую к источнику тепла,.и холодную, примыкающую к теплоотводящим поверхностям, сообщенные между собой через регенератор, и элемент согласования движения вытеснителя с поршнем выполненным в виде упругой связи 11.Известные двигатели работклу Стирлин ус 2снителя по отношению ня на фазовый угол Г днако при выполнении асования движения вы ршнем в виде упругой ных двигателях,фазов менный и в значитель а отрицательный, всл известным двигателямэкономичность. Цель изобретения - повышение КПД путем улучшения согласования движ ния поршня и вытеснителя и улучше тижения поставленной целидвигателях горячая поена между поршнем и выа холодная - между выи цилиндром, причем пори в виде части цилиндра,его основанием при поо герметичного элемента.51015 20 30 35 40, 45 50 55 3 84Упругая связь выполнена в виде плоской пружины, а регенератор раэмещен в вытеснителе.На чертеже показана конструктивная схема предлагаемого двигателя, разрез.Двигатель с внешним подводом теплоты содержит по меньшей мере один цилиндр, верхняя часть 1 которого выполнена подвижной и играет роль рабочего поршня и соединена с нижней неподвижной частью 2 (основанием) цилиндра при помощи гибкого герметичного элемента 3 (типа сильфон) . Части цилиндра 1 и 2 и элемент 3 образуют герметичную рабочую камеру, заполненную рабочим телом (водород, гелий и др,) и разделенную вытесни-телем 4 на две полости: горячую 5, примыкающую к подвижной части 1 цилиндра и к источнику 6 тепла, и холодную 7, примыкающую к основанию 2 цилиндра и теплоотводящим поверхностям 8. Вытеснитель 4 соединен с подвижной частью 1 цилиндра (с рабочим поршнем) при помощи плоской пружины 9, а внутри него размещен регенератор 10, с верхней подвижной частью 1 цилиндра ( рабочим поршнем) соединена также полезная нагрузка 11 (линейный электрогенератор, насос и др.),Неподвижное положение теплоотводящих поверхностей 8 основания 2 цилиндра, примыкающих к холодной полости 7 имеет то преимущество, что дает возможность организовать теплоотвод в окружающее пространство при помощи тепловых труб 12 и радиатора 13, а теплопередача с "горячей" стороны не вызывает затруднений в связи с относительно .высокой температурой источника 6 тепла, Источник 6 тепла (например, радиоизотопный) расположен около подвижной части 1 цилиндра (рабочего поршня) с зазором, обеспечивающим перемещение последнего. Теплоиэоляция 14 служит для уменьшения утечек тепла. Вытеснитель 4 для уменьшения утечек тепла из горячей полости 5 в холодную 7 выполнен в виде оболочки, внутри которой пространство вокруг регенератора 10 заполнено теплоизоляцией 15.Двигатель работает следующим образом. Тепло источника 6 передается излучением на поршень 1, проходит через камеру двигателя, где частично 2209 4 преобразуется в механическую энергиЮколебаний поршня , которая (за вычетом потерь и энергии, затрачиваемой на привод вытеснителя) передается на полезную нагрузку 1. Непреобразованное тепло передается на основание 2 цилиндра, а оттуда при помощи тепловых труб 12 и радиатора 13отводится в окружающее пространство.Преобразование в камере двигателятепловой энергии в механическую,как и в других двигателях, работающих по циклу Стирлинга, обусловленотем, что при колебательном движениипоршня 1 газ в камере подвергаетсяпоочередно сжатию и расширению, авытеснитель своим колебательным движением перемещает газ в камеречерез регенератор О таким образом,что при сжатии основное количествогаза находится в холодной полости 7,а при расширении - в горячей полости5. Полезная механическая энергия колебаний поршня 1 образуется при этомкак разность работ расширения и сжатия. Частота колебаний поршня 1 близка к собственной частоте, определяемой его массой и упругостью газа вкамере. Вытеснитель приводится в колебания с той же частотой за счет передачи ему части энергии поршня 1 припомощи пружины 9, Требуемые для реализации цикла Стирлинга амплитудаи фазовый угол колебаний вытеснителя достигаются соответствующим выбором массы вытеснителя, упругостипружины 9 и зависят также от потерьэнергии на вязкое трение при перетекании газа из,одной полости в другую. Таким образом, упругая связь поршня и вытеснителя, дающая отрицательный фазовый угол - 4 в сочетании с измененным расположением горячей и холодной полостей в двигателе, которое можно представить как дополнительный угол 180 , обеспечивают угол сдвига фазы вытеснителя по отношению к поршню 180-4 , который при соответствующим выборе динамических . параметров (массы вытеснителя упругости пружины, коэффициента демпфирования) может иметь требуемое оптимальное значение для обеспечения максимального КПД двигателя.Формула изобретения Двигатель с внешним подводомтеплоты, содержащий по меньшей мере5 842209 бодин цилиндр, образующий при помощи связанной с его основанием при помопоршня рабочую камеру, разделеннующи гибкого герметичного элемента.вытеснителем на две полости: горячую, 2, Двигатель по л.1, о т л апримыкающую к источнику тепла, и хо- ч а ю щ и й с я тем, что упругаялодную, примыкающую к теплоотводящимсвязь выполнена в виде плоской пруповерхностям, сообщенные между собой жины.через регенератор и элемент согласо. Двигатель по пп. 1 и 2, о т -.вания движения вытеснителя с поршнем, л и ч а ю щ и й с я тем,чторегенеравыполненний в виде упругой связи, тор размещен в вытеснителе.о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 10 Источники информациис целью повышения КПД путем улучшения принятые во внимание при экспертизесогласования движения поршня и вытес. Авторское свидетельство СССРнителя и улучшения теплоотвода, го- по заявке У 2568071/25-06,рячая полость размещена между поршнем кл. Р 02 Я 1/04, 1978.и вытеснителем, а холодная - между 1 2. Двигатели Стирлинга. Под ред.вытеснителем и цилиндром,. причем пор- М.Г, Круглова, М., "Машиностроение",шень выполнен в виде части цилиндра, 1977, с14,15 и 29,Составитель С, АмандыковТехред М.,Коштура Корректор А, Гриценко Редакто 5006 30 НИИПИ Гпо д 13035, М а Подписноемитета СССРоткрытий Тираж 5ударственноам изобретенисква, Ж,д. 4/ ая ал ППП "Патент", г. Ужго Проектная