Двигатель с внешним подводом теплоты

(21) 3487927/ (22) 30.08.82 (46) 15.04.84 (72) В.И.Толш (71) Московск Бюл. В ний инсти нженеро ую ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ водного транспорта(54)(57) 1. ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, многоцилиндровый двойного действия, содержащий цилиндры,каждый из которых разделен при помощи поршня на изменяемые горяч ихолодную полости, нагреватель, регенератор и охладитель, соойцающие разнообменные полости каждой пары соседних цилиндров, по меньшей мере однукамеру сгорания, подключенную к нагревателям, и штоки поршней, связывающие поршни по меньшей мере с одной шайбой приводного вала, о т л и .ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности, цилиндры расположены радиально вокруг приводного вала по меньшей мере в одной плоскости, перпендикулярной оси его вращения, нагреватели размещены по одну сторону от плоскости расположения цилиндров, а шайба приводного вала выполнена в виде плоского диска с синусоидальными выступами, контактирующими со штоками поршней.2. Двигатель по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что камера сгорания расположена в центре.3. Двигатель по п, 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что цилиндры двигателя размещены в двух параллельных плоскостях, и их поршни связаны с двумя шайбами, сдвинутыми по фазе, нагреватели размещены между плоскостями расположения цилиндров, причем нагреватели соседних цилиндров, расположенных в разных плоскостях, сгруппированы в отдельные секции, снабженные индивидуальными камерамиЪсгорания.Изобретение относится к двигателе-строению и может быть использованов двигателях с внешним подводом теплоты.Известны двигатели с внешним подводом теплоты, многоцилиндровыедвойного действия, содержащие цилиндры, каждый из которых разделен припомощи поршня на изменяемые горячую,И холодную полости, нагреватель, ре Олгенератор и охладитель, сообщающиеразноименные полости каждой пары/соседних цилиндров, по меньшей мереодну камеру сгорания, подключеннуюк нагревателям, и штокипоршней, свя 15зывающие поршни по меньшей мере содной шайбой приводного вала 1 .Известные двигатели недостаточноэффективны вследствие сложностей,связанных с конструкцией шайб привод 2 Оногб вала, наличия осевых усилий нашайбы. Кроме того, частота вращенияколенчатого вала равна числу ходовпоршней в единицу времени, поэтомутребуется высокая частота вращения 25для обеспечения необходимых габаритных и весовых показателей установкив целом.Целью изобретения является повышение эффективности двигателя.30Для достижения поставленной целив двигателе с внешним подводом тепло.ты, многоцилиидровом двойного действия, содержащем цилиндры каждыйиз которых разделен при помощи порш 35ня на изменяемые горячую и холоднуюполости, нагреватель, регенератор иохладитель, сообщающие разноименныеполости каждой пары соседних цилиндров, по меньшей мере одну камеру сгорания, подключенную к нагревателям,и штоки поршней, связывающие поршнипо меньшей мере с одной шайбой приводного вала, цилиндры расположенырадиально вокруг приводного вала поменьшей мере в одной плоскости, перпендикулярной оси его вращения, нагреватели размещены по одну сторонуот плоскости расположения цилиндров,а шайба приводного вала выполненав виде плоского диска с синусоидаль 50ными выступами, контактирующими соштоками поршней.Камера сгорания может быть расположена в центре,55Цилиндры двигателя могут быть размещены в двух параллельных плоскостях и их поршни связаны с двумя шайбами, сдвинутыми по фазе, нагреватели размещены между плоскостями распо ложения цилиндров, причем нагреватели соседних цилиндров, расположенных в разных плоскостях, сгруппированы в отдельные секции, снабженные индивидуальными камерами сгорания.Количество синусоидальных выступов каждой шайбы определяется в соответ-" ствии с формулой где- количество цилиндров, поршникоторых связаны с шайбой;,ю,ив целые положительные числа,причем п 17 п.Иа фиг. 1 а представлен двигатель,схематический поперечный разрез; нафиг. 1 " схема соединения горячихи холодных полостей смежных цилиндров; на фиг, 2 - цилиндр двигателя,разрез; на фиг. 30 - варианты выполнения двигателя с общей камерой сгорания, размещенной в центре, поперечный разрез; на фиг. Зо - то же, видсбоку; на фиг, 4 О - вариант выполнения,цвигателя с двумя шайбами сгорания, схематический внд в плане;на фиг, 4 о - то же, вид сбоку приснятой камере сгорания.Двигатель с внешним подводом теплоты (фиг, 1) содержит цилиндры 1,каждый иэ которых разделен при помощи поршня 2 на изменяемые горячую 3и холодную 4 полости, нагреватель 5,регенератор 6 и охладитель 7, сообщающие разноименные полости каждой парысоседних цилиндров, К нагревателям 5подключена по меньшей мере одна камера сгорания 8 фиг. 3 и 4).Поршни 2 связаны при помощи штоков 9 по меньшей мере с одной шайбой 10 приводного вала 11 через крейцкопфы 12, снабженные роликами 13,свободно опирающимися на поверхностьшайбы 10 (фиг. 1 и 2).Цилиндры 1 расположены радиальновокруг приводного вала 11 по меньшеймере в одно плоскости, перпендикулярной оси его вращения, нагреватели 5размещены по одну сторону от плоскости расположения цилиндров 1, а шайба 10 приводного вала 11 выполненав виде плоского диска с синусоидальными выступами (фиг. 1 и 3),На фиг. 1 о показано, каким обра зом можно обеспечить фазовый сдвигз 1086201в частном случае, равный н /2 приразном числе кулачковых выступов,которые имеют синусоидальный характер. Сплошные линии соответствуютслучаю, когда горячая полость-го 5цилиндра соединена с холодной (-1)го цилиндра, расположенного перед1-м цилиндром, если принять во внимание сторону движения синусоидальных,выступов. Штриховые линии соответствуют случаю,. когда холодная полостье1-го цилиндра соединена с горячей(-1)-го цилиндра. Схема показывает,что число синусоидальных выступовсвязано с фазовым сдвигом между изменением объемов горячей и холодной,полостей смежных цилиндров, выраженным в долях 1, и числом цилиндровзависимостьюЦ:1(К+У/21), у Огде- число цилиндров; К=1, 2,3 ур при условии чточисло синусоидальных выступов - положительная и целаявеличина, 25 Утечка рабочего тела из горячей полости 3 в холодную 4 и , наоборот, предотвращается компрессионными кольцами 14, а утечка рабочего тела иэ холодной полости 4 по штоку 9 - уплотнением 15, которое может быть фторопластовым или чулочного типа (фиг. 2).Камера сгорания 8 в одном из вариантов компоновки (фиг. 3) расположена сбоку, соосно с осью вращающейся шайбы 10, одна на восемь цилиндров. Подвод воздуха осуществляется с помощью вентиляторов 16, подающих40 воздух через подогреватели 17 возду" ха,где последний подогревается выпускными газами. Жаровые трубы, в которых расположены трубки нагревателя 5 отделены от корпуса с поЭ45 мощью термоизолирующего кожуха 18,В другом варианте компоновки (фиг. 4) двигателя цилиндры расположены на двух параллельных плоскостях горизонтально. Для обеспечения ком-. пактности двигатель содержит две шайбы с синусоидальной формы выступами, неподвижно закрепленные наодном валу и сдвинутые по фазе. Нагреватели размещены между плоскостями расположения цилиндров, расположенньгх в разных плоскостях, сгруппированы в отдельные секции, снабженные индивидуальными камерами сгорания. При работе двигателя под действием перепада давления газа в полос. тях поршень 2 со штоком 9 и роликом 13 опускается, передавая уси-, лие Р на поверхность синусоидального выступа, которое преобразуется в касательную силу Р, обуславливаю,щую крутящии момент на валу.На основном участке движения поршня суммарные газовые силы направ лены вниз, прижимая ролик крейцкопфа к шайбе, и лишь на коротком отрез. ке, при подъеме поршня вверх, суммарные газовые силы направлены также вверх, разъединяя ролик крейцкопфа и поверхность шайбы. Однако в эти периоды силы инерции оказывают благо. приятное действие, способствуя контакту ролика и поверхности шайбы. Изменение сил инерции возможно как путем выбора номинальной частоты вращения приводного нала, так и изменением массы и хода поступательно движущихся частей.Подбирая соотношения объемов горячей и холодной полостей и оптималь ное значение сил инерции, можно добиться такого положения, когда на номинальном режиме двигателя суммарное воздействие всех сил направлено вниз, обеспечивая надежный контакт ролика крейцкопфа и шайбы.Таким образом, использование пред лагаемого технического решения позУволяет одновременно снизить частоты вращения вала по отношению к частоте поступательно движущихся поршней и протекание рабочего процесса с оптимальным сдвигом фаз между изменением объемов горячей и холодных полостей смежных цилиндров, тем самым повыситьэффективность двигателя в целом.1086201 Составитель С,Амандикодактор Т.Веселова Техред С,Легеза ктор Л, Пилипенко н аказ Патент", г,ужгород, ул.Проектна 214/34 Тираж 524ВНИИПИ Государственногопо делам изобретен 13035, Москва, Ж, Раушск Подпи омитета СССР ий и открытий я наб д. 4/5