Двигатель с внешним подводом теплоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХОСЕПаМаадк- РЕСПУБЛИН зло,Р 02 С 104ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ гис(56) 1. Приходько И,И. и др. Оптимизация термодинамических циклов двигателя Стирлинга. "Двигателестроение",М 1981, У 10. с, 6-8.(54)(57) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМТЕПЛОТЫ, содержащий по меньшей мереодин цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре и ограничивающийв нем рабочую камеру, поршень-вытеснитель, разделяющий рабочую камеру надве полости: горячую и холодную,сообщенные между собой через ма траль, и установленные в последней.,ЯО, 1096389 А охладитель, примыкающий к холоднойполости, регенератор и примыкающийк горячей полости трубчатый нагреватель с каналами, размещенными в дваряда в виде двух концентричных цилиндров: внутреннего и наружного,верхние торцы которых сообщены междусобой при помощи коллектора, нижнийторец каждой трубки одного ряда припомощи первого перепускного канаВа,подключен к горячей полости, а нижний торец каждой трубки другогоряда при помощи второго перепускного.канала - к регенератору, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, перепускные каналы трубокразных рядов объединены попарно водин общий канал и в их стыке с регенератором установлено сопло, сужающееся от регенератора к нагревателюи ориентированное в сторону внутреннего цилиндра,ные между собой через магистраль, иустановленные в последней охладитель,примыкающий к холодной полости,регенератор и примыкающий к горячейполости трубчатый нагреватель с каналами, размещенными в два ряда в видедвух концентричных цилиндров: внутреннего и наружного, верхние торцыкоторых сообщены между собой приО помощи коллектора, а нижний торецкаждой трубки одного ряда при помощипервого перепускного канала подключен к горячей полости, а нижний торецкаждой трубки другого ряда при помощи3 второго перепускного канала - к регенератору, перепускные каналы трубокразных рядов объединены попарно водин общий канал н в их стыке с реге,нератором установлено сопло, сужающеЮ еся от регелератора к нагревателю иориентированное в сторону внутреннего цилиндра.На чертеже представлена конструктивная схема двигателе с внешним 25 подводом теплоты.Двигатель содержит по меньшеймере один рабочий цилиндр 1, рабочий поршень 2, размещенный в цилиндре 1и ограничивающий в нем рабочую камеЗр ру. Поршень-вытеснитель 3 разделяетрабочую камеру на две полости: горячую 4 и холодную 5, сообщенные междусобой через магистраль, и установленные в последней охладитель б, З 5 примыкающий к холодной полости 5,регенератор 7 и примыкающий к горячей полости 4 трубчатый нагреватель 8.Нагреватель 8 выпопнен с каналами,размещенными в два ряда в виде двух О концентрических цилиндров: внутреннего 9 и наружного .10, верхние торцыкоторых сообщены между собой припомощи коллектора 11. Нижний торецкаждой трубки одного ряда внутрен него цилиндра 9 при помощи первогоперепускного канала 12 подключен кгорячей полости 4, а нижний торецкаждой трубки другого ряда наружногоцилиндра при помощи второго перепуско ного канала 13 - к регенератору 7,Перепускные каналы 12 и 13 трубокразных рядов объединены попарно водин общий канал, и в их стыке срегенератором 7 установлено сопло14, сужающееся от регенератора кнагревателю и ориентированное всторону внутреннего цилиндра 9.Двигатель работает следующимобразом. 1096389Изобретение относится к машиностроению и может быть использованов двигателях с внешним подводомтеплоты.Извесген двигатель с внешнимподводом теплоты, содержащий по меньшей мере один цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре и ограничивающий в нем рабочую камеру,поршень-вытеснительразделяющийкамеру на две полости. горячую ихолодную, сообщенные между собойчерез магистраль, и установленныев последней охладитель, примыкайщийк холодной полости, регенератор ипримыкающий к горячей полости трубчатый нагреватель с каналами, размещенными в два ряда в виде двух концентричных цилиндров: внутреннегои наружного, верхние торцы которыхсообщены между собой при помощи коллектора, а нижний торец каждой трубки одного ряда при поиощи первогоперепускного канала подключен кгорячей полости, а нижний торец каждой трубки другого ряда при помощивторого перепускного канала " крегенератору 1 .Недостатком известного двигателяявляется прежде всего его низкая удельная мощность.Кроме того, недостаткоиэтих двигателей является также значительно узкий диапазон температур,в которои работает регенератор, таккак нагрев рабочего тела происходиттолько при его движении из полостирегенератора в горячую полость цилиндра, что оказывает отрицательноевлияние на степень регенерациитеплоты и, следовательно, на термический КПД цвигателя. Наличие байпасиой линии и клапанных устройствприводит к периодическим остановкамрабочего тела и значительному снижению теплоотдачи от внутренних поверхностей, что является причиной термических разрушений теплообменных аппаратов и снижению надежности двигателяв целом.Цель изобретения - повышение КПД .двигателя.Для достижения поставленной целив двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем по меньшей мере одинцилиндр, рабочий поршень, размещенныйв цилиндре и ограничивающий в немрабочую камеру, поршень-вытеснитель,разделяющий рабочую камеру на двеполости: горячую и холодную, сообщен 1096389При вращении механизма привода (не показан) в рабочем цилиндре 1 перемещаются рабочий поршень 2 и поршень-вытеснитель 3 по синусоидальному закону и со сдвигом по фазе относительно друг друга. При резком (быстром) движении рабочего поршня 2 от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) и замедленном движении поршня-вытеснителя 3 при приближении к своей ВИТ происходит процесс сжатия рабочего тела, находящегося в холодной полости 5 цилиндра 1.Г 1 О 15 Затем происходит процесс подвода теплоты к рабочему телу. При этом поршень 2 совершает замедленное движение, приближаясь к своей ВМТ, а поршень-вытеснитель 3 совершает20 резкое (быстрое) движение к своей НИТ. За счет этого рабочее тело перемещается из холодной полости 5 через охладитель 6, регенератор 7, перепускной канал 13 и сопло 14, внутреннюю полость каналов внутреннего цилиндра 9 нагревателя 8, через коллектор 11 в полость каналов наружного цилиндра 10, канал 12 и в горячую полость 4 рабочего цилиндра 1. При ЗО прохождении через сопло 14 повышается скорость протекания рабочего телЫ в нагревателе 8 за счет рециркуляции дополнительной массы рабочего тела из наружного цилиндра 10 во внутренний цилиндр 9. При этом рабочее тело в нагревателе 8 интенсивнее нагревается. Дополнительное количество тепло- ты обуславливает повышение эффективного давления в цикле двигателя.Избыточное давление рабочего тела действует на рабочий поршень 2, который интенсивно перемещается к своей НМТ. При этом совершается такт расширения (рабочий ход),Затем поршень-вытеснитель 3 быстро перемещается к своей ВМТ. За счет этого рабочее тело перемещается из горячей полости 4 по каналу 12 в наружный цилиндр 10, через коллектор 11 во внутренний цилиндр 9 нагревателя 8, сопло 14 и перепускной канал 13, регенератор 7, охладитель 6 в холодную полость 5. При этом рабочее тело охлаждается до исходной температуры. Система приходит в исходное состояние, и цикл повторяется.Таким образом, за счет эжекцион ного воздействия струи рабочего тела перетекающего иэ регенератора 7 через сопло 13 в нагреватель 8, происходит рециркуляция определенной части рабочего тела, пытекающего иэ наружного цилиндра 10 во внутренний . цилиндр 9 нагревателя, За счет этого достигается дополнительный нагрев рабочего тела на такте подвода теплоты, при этом повышается КПД двигателя.1096389 Составитель С, Амандыковакаревич Техред Ж.Кастелевич Корректор О, Била едакт раж 524 Подписное каэ 37 Б 72 ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектн ВНИИПИ Государственно по делам иэобретений13035, Москва, Ж, Ра комитета СССРи открытийскак наб., д. 4/5