Двигатель внешнего сгорания и система управления двигателем внешнего сгорания

(51)5 Р 02 6 1/04, 1/045 Е ИЗОБРЕТЕНИЯ СА АТЕНТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) 31 гпд зраге роаег детопзтгатог еп 9 пе1 езт/ апаутса соврагзоп Р.Ж. "Авиационные и ракетные двигатели", 1988, М 1 реферат. 1.34. 144,Г.УокерДвигатели Стирлинга, ММашиностроение, 1985, с,191,(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ ИСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ(57) Использование; двигателестроение,транспорт, двигатели внешнего сгорания сзамкнутым циклом, управление двигателя.Сущность изобретения: двигатель содержитпервый и второй рабочие цилиндры с размещенными в них первым и вторым рабочимипоршнями, первый и второй вытеснительИзобретение относится к двигателестроению и может. быть использовано на транспорте, а также в других отраслях народного хозяйства, где требуется преобразователь тепловой энергии в механическую.Цель изобретения - повышение эффективных показателей двигателя.Указанная цель достигается тем, что предлагаемый в качестве изобретения двигатель внешнего сгорания состоит из двух узлов, связанных термодинамически рабочим телом; механического термогенератора и поршневого преобразователя тепловой ные поршни, первую и вторую магистрали перепуска рабочего тела из полости расширения в полость сжатия с установленными в . них нагревателем, рекуперативным теплообменником и холодильником и систему управления, Вытеснительные поршни снабжены механическим приводом, первый вытеснительный поршень размещают в полости расширения, второй вытеснительный поршень - в полости сжатия, вытеснительные поршни соединены между собой штоком и системой управления, а. рабочие поршни связаны между собой и с потребителем мощности при помощи механической передачи, выполненной в виде коленчатого вала, который связан с каждым поршнем через кривошип, и соединенного с коленчатым валом через первую и вторую обгонные муфты, первую и вторую зубчатые передачи и ведомую шестерню выходного вала.2 с.п,ф-лы, 2 ил. СЛ энергии в механическую энергию выходного вала, Рабочее тело двигателя находится в С двух изолированных друг от друга и от атмосферы рабочих полостях. Механический с термогенератор получает тепло от внешнего источника и передает его рабочему телу в 6 д полости нагревателя. Излишнее тепло отбирается от рабочего тела в полости холодильника и передается в систему охлаждения, Между нагревателем и холодильником установлен рекуперативный теплообменник. в котором происходит взаимный теплообмен между рабочими телами, заключенными в1831580 3 4двух рабочих полостях при их перемещении ний вытеснительных поршней; термогенеиз полости нагревателя в полость холодиль- ратор двигателя имеет два вытеснительных ника. Перемещение рабочих тел из полости поршня, один из которых размещен в поло- нагревателя в полость холодильника через сти расширения, другой в полости сжатия; рекуперативный теплообменник произво имеет две равнозначные рабочие полости, дится вытеснением, Вытеснитель состоит каждая из которых включает нагреватель, иэ двух вытеснительных поршней жестко холодильник. теплообменник, полость рассвяэанных между собой, причем один вы- ширения, полость сжатия, рабочий портеснительный поршень находится в полости шень; перетекание рабочих тел иэ полости расширения и разделяет ее на две полости, 10 расширения в полость сжатия происходит в второй - в полости сжатия и разделяет ее на рабочих полостях во встречном направледве полости. Вытеснитель приводится в ко- нии, Это позволяет использовать рекупералебательное возвратно-поступательное тивный теплообменник, двухфазное движение внешним приводом системы уп- двухкомпонентное рабочее тело; преобраравления. В поршневом преобразователе 15 зователь двигателя состоит из рабочих портепловой энергии в механическую происхо- шней, кривошипно-шатунных механизмов, дит преобразование тепловой энергии ра- двух обгонных муфт, зубчатых передач; име-. бочих тел обеих рабочих полостей в етсистемууправления,включающуювсебя поступательное движение двух рабочих внешний привод вытеснительных поршней, поршнейдалеечереэшатунывовращатель измеритель частоты колебаний вытесниное движение коленчатого вала, На колен- тельных поршней, измеритель частоты врачатом вале закреплены ведущие ступицы щения выходного вала двигателя и двух обгонных муфт. Ведомые обоймы об- исполнительный механизм, Система управгонных муфт жестко. связаны с ведущими ления двигателем работает на принципе авшестернями зубчатой передачи. Обгонные 25 томатического выравнивания частоты муфты и зубчатая передача передают избы- вращения выходного вала двигателя с эаточную мощность коленчатого вала двигате- данной оператором частотой колебания выля на его выходной вал и обеспечивают теснительных поршней путем изменения заданное направление и определенную ча- подачи топлива исполнительным механизстоту вращения выходного вала двигателя 30 мом,независимо от направления и частоты вра- На фиг.1 изображена функциональная щения его коленчатого вала. схема предлагаемого двигателя; на фиг.2 -Изменениечастотывращениявыходно- блок-схема системы управления двигатего вала двигателя производится путем изме- лем.нения частоты колебаний вытеснителя, 35 Двигательвнешнегосгораниясодержит имеющего внешний привод от системы уп - рекуперативный теплообменник, 2 - наравления двигателем. Изменение мощно- греватели, 3 - вытеснитель,4 - полостьрассти двигателя производится автоматически ширения, 5 - трубопроводы, 6 - рабочие системой управления двигателем, которая цилиндры, 7 - рабочие поршни, 8 - коленчаизменяет количество подаваемого в двига тый вал, 9 - ведущие шестерни, 10 - корпус тель тепла в зависимости от разницы между двигателя, 11 - ведомую шестерню, 12 - установленной частотой колебаний вытес- обгонные муфты, 13 - полость сжатия, 14 - нителя и частотой вращения выходного ва- холодильники,ла. причем чем больше эта разница тем Двигатель работает следующим обрабольшее количествотепла подается вдвига зом,тель. Исходное положение; вытеснитель 3 наПредлагаемый в качестве изобретения ходится в крайнем положении. В связи с двигатель внешнего сгорания имеет следу- этим рабочее тело первой рабочей полости, ющие основные отличия от прототипа: пред- включающей в себя: верхнюю часть полости назначен в качестве универсального 50 расширения 4,левую полость рекуперативустройства для преобразования тепловой ного теплообменника 1. нижнюю часть по- энергии в механическую энергию в виде ласти сжатия 13, левый рабочий цилиндр 6, вращающегося выходного вала; конструк- находится в полости расширения, имеет вытивно выполнен в виде двух узлов; термоге- сокую температуру и давление, поэтому ленератора и преобразователя, которые в 55 вый рабочий поршень находится в крайнем принципе могут быть расположены на ка- нижнем положении, Рабочее тело второй ком угодно расстоянии друг от друга; имеет рабочей полости, включающей в себя: нижвнешний привод вытеснительных поршней нюю часть полости расширения 4, правую от системы управления двигателем, кото- полость рекуперативного теплообменника рый может задавать любые частоты колеба, верхнюю часть полости сжатия 13, правый32, Это осуществляется заклиненным клином 44 стаканом 46, а именно его подвиж гайкой 55, рамкой 56 и пружиной 57, при. 15этом рамка 56 перемещается на консолях 20 25 30 35 40 45 50 двуплечего рычага 39 начинает опускаться, Это движение передается на планку 52, ее перемещение приводит к сжатию пружин 16 и 11 на вертикальных направляющих 14 и 15. Это приводит к перемещению вниз второго стакана 47, также закрепленного на планке 52. При перемещении стаканов 46 и 47 вниз происходит отклонение водил 31 и ной стенкой 48 отводится водило 31 в сторону и водило 30 поворачивается в ту же сторону, так как оба водила 30 и 31 соединены стяжным винтом 53 с гайкой 54 и контрвторых Г-образных кронштейнов 18 и 19,Поворот водил 30 и 31 приводит к повороту в ту же сторону и опорных колес 24 и 25, установленных в вилках 26 и 27, оси 28 и 29 которых проходят через Г-образные кронштейны 11 и 12 и жестко соединены с упомянутыми водилами 30,31. В результате поворота водил 30,31 тележка 2 отклоняется в сторону отведенных водил 30,31 и ролик 42 датчика слежения за швом 59 в процессе движения тележки 2 акустического блока сойдет с валика усиления сварного шва 59, клин 44 с помощью пружины 41 и ее двуплечего рычага 39 выходит иэ стакана 46 и с помощью пружин 16 и 17 планка 52 поднимает оба стакана 46 и 47, а водила 30 и 31 устанавливаются параллельно продольной оси сварного шва 59. При этом в процессе опускания стакана 47 ее подвижная стенка 49 на шарнире 51 перемещается водилом 30 внутрь стакана 47, так как клин 45 находится в этом случае в исходном положении и не взаимодействует со своей стенкой 49 стакана 47,Таким же образом начинает действовать механизм управления при наезде ролика 43 на валик усиления сварного шва 59. В этом случае клин 45 будет опущен в стакан 47 двуплечим рычагом 40 и стакан 47 опустится с клином 45 так, что подвижная стенка 49, зафиксированная клином 45, отодвинет водило 30, которое развернет опорное колесо 25, а колесо 24 развернется в ту же сторону с помощью пружины 57, рамки 56 со стяжным винтом 53 водилам 30. В этом случае откидная стенка 48 будет свободно поворачиваться в шарнире 50, опираясь на водило 30, так как клин 44 будет находиться в исходном положении, а стакан 47 будет опущен планкой 52 совместно со стаканом 46. Как только ролик 43 сойдет при движении акустического блока вдоль контролируемого шва 59 с валика усиления на поверхность изделия 58, клин 45 выйдет из своего стакана 47 и установится в исходное положение. В этом случае откидные стенки 48,49. контактирующие каждая со своим водилам 30,31, установят последние параллельно продольной оси 5 шва 59, так как прилегают к водилам 30,31 содинаковым усилием, Пружинами 16,17 планка 52 устанавливается в исходное положение (верхнее).Если валик усиления шва 59 изделия 56имеет в плане переменную ширину, примерно симметричную относительно и родольной оси шва 59 (бочкообразный или 8-образный), в этом случае оба ролика 42,43 датчика слежения за швом практически одновременно наезжают на валик усиления шва 59 - оба клина 44 и 45 двуплечими рычагами 39 и 40 опускаются в свои стаканы 46 и 47, фиксируют подвижные стенки 48 и 49, при этом каждый клин 44 и 45 начинает совместно с планкой 52 опускаться вниз, преодолевая пружины 16,17 на вертикальных направляющих 14 и 15, одновременно начинают опускаться оба стакана 46,41, а водила 30 и 31 начинают отклоняться откидными стенками 48,49 а разные стороны, При этом пружина 57 начинает растягиваться, Опорные колеса 24 и 25 водилами 30,31 разворачиваются в противоположные стороны, а тележка 2 иа опорных колесах 24,25,22 и 23 на полуосях 20 и 21 продолжает перемещаться сканирующим механизмом 1 вдоль продольной оси контролируемого шва 59. В этих случаях поиск дефектов не прекращается.В процессе отклонения акустическогоблока от продольной оси шва 59 ось 33, закрепленная на тележке 2, перемещается относительно поперечной направляющей 32, В этом случае наружная обойма 35 подшипника 34 катится по внутренней поверхности 36 направляющей 32, а шаровая опора 37 постоянно находится в контакте с внутренней поверхностью 36 направляющей 32 сканирующего механизма 1,Каждый пьезоэлемент 60 преобразователей 3 и 4 предназначен для фиксации с помощью дефектоскопической аппаратуры дефектов сварного шва 59.Такое выполнение устройства позволяет проводить высококачественный контроль сварных швов иэделий с искривленной продольной осью сварного шва, а также с искривленной линией сопряжения "поверхность изделия - поверхность валика усиления 5 сварного шва" 59.Формула изобретения 1.Устройство для автоматизированногоультразвукового контроля сварного швэ, содержащее сканирующий механизм, соединенный с ним акустический блок в видетележки с двумя парами колес с закрепленными на ней ультразвуковыми преобразователями, механический узел управления колесной тележкой с датчиком слежения эа сварным швом, отл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения качества и расширения технологических возможностей контроля,.оно снабжено направляющей, жестко соединенной со сканирующим механизмом, полуосью, жестко закрепленной на тележке по нормали к плоскости осей ее колес. и надетого на полуось подшипником, кинематически. взаимодействующим с направляющей сканирующего механизма, механический узелуп равления колесной тележкой выполнен в виде двух жестко присоединенных к колесной тележке Г-образных кронштейнов, двух шарнирно присоединенных к ним полуосей, двух жестко присоединенных к полуосям водил и рамки с пружиной, соединяющей оба водила, датчик слежения за сварным швом выполнен в виде двух двуплечих рычагов, шарнирно соединенных с колесной тележкой и годпружиненных относительно нее, . соединенных с одним плечом каждого двуплечего рычага роликов, шарнирно соединенных с вторыми плечами каждого 5 двуплечего рычага клиньев, двух вертикальных направляющих, жестко соединенных с колесной тележкой, установленной на вертикальных направляющих с возможностью перемещения планки, подпружиненной от носительно колесной тележки, жестко соединенных с планкой двух стаканов с откидными стенками, шарнирно соединенных со стаканами с возможностью кинематического взаимодействия с клиньями и с 15 водилами, одна колесная пара колесной тележки выполнена поворотной, каждое колесо ее соединено с соответствующими водилом с помощью полуоси.2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с.я 20 тем, что рама колесной тележки выполненаиз двух симметричных боковин, соединенных между собой с возможностью параллельного перемещения и фиксации.1831580 ставитель Ю. Мыленковхред М.Моргентал тор О. Гус едактор Л. Павлова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул;Гагарина, 101 аказ 2545 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5