Двигатель стирлинга

Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Физико-технический институт Научнопроизводственного объединение "ФизикаСолнце" АН УЗССР(57) Изобретение может быть использованопри создании двигателей, работающих поциклу Стирлинга, и выполнено с целью увеличения мощности двигателя путем уменьшения работы сжатия и увеличения работырасширения газа в буферной полости. Двигатель содержит полый цилиндр 1, вытеснительный 3 и рабочий 5 поршни,размещенные внутри цилиндра и разделяющие его объем на полость расширения 9,полость сжатия 10 и буферную полость. Двигатель снабжен первым радиатором 17, рубашкой, первой 19 и второй 21 группамирекуперативных теплообменников, обратными впускными 22 и выпускными 20 клапанами и вторым радиатором 26, причем рубашка установлена в буфернои полости с разделением ее объема на верхнюю 11 и нижнюю 12 части и выполнена в виде первого 7 и второго 8 концентрично расположенных отсеков, имеющих каналы, соединяющие верхнюю и нижнюю части, в каналах установлены обратные клапаны и рекуперативные теплообменники. При сжатии газа в буферной полости открываются обратные выпускные клапаны 20, газ перетекает через каналы и первую группу рекуперативных теплообменников 19, в которых происходит отвод теплоты от газа холодным теплоносителем, циркулирующим в первом отсеке рубашки 7,При расширении газа в буферной полости открываются обратные впускные клапаны 21, и газ перетекаетчерез каналы и вторую группу рекуперативных теплообменников 21, в которых происходит подвод теплоты к газу от горячего теплоносителя, циркулирующего во втором отсеке 8 рубашки, Уменьшение работы сжатия газа в буферной полости за счет отвода теплоты от сжимаемого газа и увеличение работы расширения газа в буферной полости за счет подвода к нему теплоты приводит к увеличению мощности двигателя. 4 ил.ОИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу Стирлин.Цель изобретения - увеличение мощности двигателя путем уменьшения работы сжатия и увеличения работы расширения газа в буферной полости.На фиг. 1 представлена зависимость работы газа в буферной полости известного двигателя; на фиг, 2 - принципиальная схема предлагаемого двигателя Стирлинга; на фиг. 3 - разрез А - А на фиг. 2; на фиг, 4 - зависимость работы газа в буферной полости предлагаемого двигателя,Двигатель Стирлинга содержит полый цилиндр 1 с верхней крышкой 2, вытесни- тельный поршень 3 со штоком 4, рабочий поршень 5 со штоком б, первый концентрично расположенный отсек рубашки 7, где циркулирует холодный теплоноситель, и второй концентрично располокенный отсек рубашки 8, где циркулирует горячий тепло- носитель, размещенные внутри цилиндра 1 таким образом, что разбивают его объем на четыое полости: полость расширения 9, полость сжатия 10, верхняя часть 11 и нижняя часть 12 буферной полости, причем первый и второй концентрично расположенные отсеки имеют каналы, соединяющие верхнюю и нижнюю части буферной полости, камеру сгорания 13, нагреватель 14, регенератор 15, холодильник 16, первый радиатор 17 с холодным теплоносителем, насос 18 для прокачивания холодного теплоносителя, первую группу рекуперативных теплообменников 19, которые расположены в каналах первого отсека рубашки 7 с обратными выпускными клапанами 20 на их входе и выходе, вторую группу рекуперативных теплообменников 21, которые расположены в каналах второго отсека рубашки 8, с обратными впускными клапанами 22 на их входе и выходе, штоковое уплотнение 23, картер 24, в котором располокен приводной механизм 25, второй радиатор 26 с горячим теплоносителем и насос 27 для прокачивания горячего теплоносителя,Двигатель Стирлинга работает следующим образом,В результате теплофиэических процессов, а именно процесса подвода теплоты к газу в на ревателе 14, регенерации теплоты в регенераторе 15, отвода теплоты от газа а холодильнике 16 и процессов скатия и расширения газа в полостях 10 и 9 рабочий поршень 5, соединен ый через шток 6 с приводным механизмом 25, расположенным в картере 24, совершае 1 воэвоатно-по 10152025 30 35 40 45 50 55 ступательное движение в цилиндре 1 с верхней крышкой 2. Энергия возвратно-поступательного движения рабочего поршня 5 передается через приводной механизм 25. Вытеснительный поршень 3, соединенный через шток 4 с приводным механизмом 25, опережает рабочий поршень 5 по перемещению на некоторый фазовый угол, переталкивая газ из полости сжатия 10 в полостьрасширения 9 и наоборот через нагреватель 14, регенератор 15 и холодильник 16. В нагреватель 14 поступает теплота продуктов сгорания топлива, а в холодильнике 16 отбирается теплота холодным теплоносителем,поступающим из первого радиатора 17.При передвижении рабочего поршня 5 вниз происходит сжатие газа в буферной полости. При этом открываются обратныевыпускные клапаны 20, и газ перетекает из верхней части 11 в нижнюю часть 12 буферной полости через каналы и первую группу рекуперативных теплообменников 19, в которых происходит отвод теплоты от газа холодным теплоносителем, циркулирующим впервом отсеке рубашки 7, куда он поступает после холодильника 16. Так как процесс сжатия газа в буферной полости сопровождается отводом от газа теплоты, то происходит уменьшение работы сжатия,При передвижении рабочего поршня 5 вверх происходит расширение газа в буферной полоси, При этом открываются обратные впускные клапаны 21 и гаэ перетекает из нижней части 12 в верхнюю часть 11 буферной полости через каналы и вторую группу рекуперативных теплообменников 21, в которых происходит подвод теплоты к газу от горячего теплоносителя, циркулирующего во втором отсеке рубашки 8, куда он поступает из второго радиатора 26. Так как процесс расширения газа в буферной полости, сопровождается подводом к газу теплоты, то происходит увеличение работы расширения, Для подогрева горячего теплоносителя во втором радиаторе 2 б.дополнительно используется тепловая энергия продуктов сгорания топлива в камере сгорания 13,Насос 18 прокачивает холодный тепло- носитель по замкнутому контуру: первый радиатор 17 - холодильник 16 - первый отсек рубашки 7 - первый радиатор 17. Насос 27 прокачивает горячий теплоноситель по замкнутому контуру: второй радиатор 26 - второй отсек рубашки 8 - второй радиатор 26, Цля уменьшения тепловых потерь боковые и торцовые поверхности второго отсека рубашки 8, а также поверхности части трубопроводов с горячим теплоносителем, проходящих чеоеэ первый отсек рубашки 7, 1701963покрываются теплоизоляционным материалом,Уменьшение работы сжатия газа в буферной полости за счет отвода теплоты от сжимаемого газа и увеличение работы расширения газа в буферной полости за счет подвода к нему теплоты позволяет увеличить мощность двигателя. Формула изобретения Двигатель Стирлинга, содержащий полый цилиндр с верхней крышкой, вытесни- тельный и рабочий поршни, размещенные внутри цилиндра и разделяющие его объем на полость расширения, полость сжатия и буферную полость, картер, отделенный от буферной полости штоковым уплотнением, приводной механизм, установленный в картере и соединенный с поршнями через штоки, нагреватель, регенератор, холодильник, установленные последовательно в магистрали, соединяющей полость расширения и полость сжатия, камеру сгорания, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения мощности двигателя путем уменьшения работы сжатия и увеличения работы расширения газа в буферной полости, он снабжен первым радиатором, рубашкой, первой и второй группами рекуперативных теплообменников, обратными впускными и выпуск ными клапанами и вторым радиатором,причем рубашка установлена в буферной полости с разделением его обьема на верхнюю и нижнюю части и выполнена в виде первого и второго концентрично располо женных отсеков, имеющих каналы, соединяющие верхнюю и нижнюю части, в каналах установлены обратные клапаны и рекупера,тивные теплообменники, в каналах первого отсека рубашки последовательно располо жены обратные выпускные клапаны и первая группа рекуперативных теплообменников, причем первый отсек рубашки соединен с первым радиатором, связанным с холодильником, в каналах второго отсека 20 рубашки последовательно расположены обратные впускные клапаны и вторая группа рекуперативных теплообменников, причем второй отсек рубашки соединен с вторым радиатором, а последний установлен на вы пуске продуктов сгорания из камеры сгорания.1701963 г. Корректор М,Кучерява ВН осуд изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Редактор М.ТЗаказ 4523 Составитель П.ШукаловТехред М.Мсргентал Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5