Двигатель с внешним подводом теплоты

Номер патента: 1403992

Авторы: Отто, Ханс, Юрген

ZIP архив

Текст

ОЮЗ СОВ ОЦИАЛИС 2 А РЕСПУБЛИК 50 4 Е 02 С 1/04 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ СНУ Фп. Ц САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ПАТЕНТУКо. К Кляйн то Кл (038. США хтер, Ханс Кляйс (ПЕ) Юргер и621.Пате0-24(57) Изобретение м.б, использованопри создании свобаднопоршневых двигателей с внешним подводом теплотыи отбором мощности через кривошипношатунный механизм, Цель иэобретения -повышение КПД двигателя, Вытеснительный и рабочий поршни (П) 4 и 2установлены в корпусе 1 с воэможностью линейных перемещений, связанымежду собой и разделяют объем корпу1403992 са на горячую и холодную полости 12и 11, первая из которых заключенамежду корпусом и П 4, а вторая - между П 2 и 4. Полости 11 и 12 подключены одна к другой через охладитель7, регенератор 6 и нагреватель 5, ккоторому подключен внешний источниктеплоты. Связь между П 2 и 4 выполнена в виде магнитных или намагничивающихся внешних и внутренних связывающих устройств (СУ) 8 и 9. Внутренние СУ 9 расположены внутри герметичного корпуса и каждое подключено к одному из П, Внешние СУ 8 установлены снаружи корпуса с возможностью линейного перемещения и м,б.снабжены электромагнитом для подклюИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано присоздании свободнопоршневых двигателей с внешним подводом теплоты иотбором мощности через шатунно-кривошипный механизм.Цель изобретения - повышение. КПДдвигателя,На фиг, 1 представлена принципиальная схема двигателя, на фиг. 2 -конструктивное выполнение двигателя;на фиг. 3 - возникновение связеймежду связывающими устройствами, схематичный разрез; на фиг. 4 - устройство со связывающими средствами,позволяющими получить вращательноедвижение поршней, йродольный разрез;. на фиг. 5 - разрез А-А на фиг4;на фиг. 6 - принципиальная схема 20устройства с механическими связывающими средствами.Двигатель (фиг. 1 и 2) содержиткорпус 1, выполненный в виде цилиндра, находящегося под давлением, рабочий поршень 2, линейно перемещающийся вверх и вниз при помощи тяги3, вытеснительный поршень 4, такжеперемещающийся при помощи тяги 3,нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель 7., расположенные последова, тельно, наружное 8 и внутреннее 9 чения к источнику переменного тока.СУ 9 м,б. выполнены в виде колец измагнитомягкого железа, а СУ 8 - ввиде магнитов, Кольца и магниты м.б.снабжены выемками 16 и 17, расположенными на обращенных одна к другойповерхностях, Двигатель м.б, снабженприспособлением для сдвига фаз между СУ 8 и 9, выполненным в виде кривошипно-шатунного механизма. Придвижении П 2 и 4 мощность им или сних передается через внутренние СУвнешним СУ посредством силовых электромагнитных линий. Для уменьшениясилы трения П о стенки цилиндра имеется устройство придания П вращательного движения. 13 з.п. ф-лы,6 ил. 2связывающие устройства вытеснительного поршня 4, привод 10, холодную полость 11, образованную вытеснительным поршнем 4, рабочим поршнем 2 икорпусом 1, горячую полость 12, находящуюся между корпусом 1 и вытеснительным поршнем 4. Нагреватель 5соединен с внешним источником тепла (подробно не показан),Вытеснительный поршень 4 связантягой 13 с первым внутренним связывающим устройством 9, в то время какрабочий поршень 2 связан тягой 14с вторым внутренним связывающим устройством 15. Оба связывающие устройства 9 и 15 изготовлены в виде колециз магнитомягкого железа, которыеимеют радиальные открытые наружу,выемки 16 и 17, Наружное связывающееустройство 18 рабочего поршня 2 расположено напротив внутреннего связывающего устройства 15,Корпус 1 или по меньшей меречасть корпуса вокруг связывающихустройств 9 и 15 изготовлена из немагнитного материала, Для этого может быть применен, например, пластикили немагнитный метапл, например,алюминий или специальная немагнитная сталь. В последнем случае прихо.дится мириться только с неизбежными потерями вихревых токов.3 14Связывающие устройства 8 и 18 из-готовлены иэ одного и того же кольцеобразного постоянного магнита, который имеет открытые внутрь кольцевые выемки 19 и 20, Вместо постоянных магнитов могут быть применены электромагниты, причем возможно использование электромагнитов постоянного или переменного тока.ВнеШние связывающие устройства 8 и 18 соединены с одной и той же тягой 21 или 22,причем обе тяги (21 и 22) расположены с возможностью движения в аксиальном направлении независимо одна от другой, Тяги 21 и 22 соединены шарнирами 23, 24 и 25, 26 с приводом 10, который размещен на валу 27 и представлен лишь схематично. Путем выбора углового положения шарниров 24 и 26 задается фазовый угол между рабочим поршнем 2 и вытеснительным поршнем 4, Связь между приводом 10 и рабочим поршнем 2 или вытесиительным поршнем 4 обеспечивает жесткое положение фаз между рабочим поршнем 2 и вытеснительным поршнем 4 как при запуске, так и при изменении нагрузки.На фиг, 3 показано, как на основе геометрии внешних и внутренних связывающих устройств 8 и 9, которые обращены друг к другу кольцевыми выемками 20 или 17, возникает при аксиальном относительном движении между связывающими устройствами 8 и 9 аксиальная составляющая сила, которая создает требуемую связывающуюсилу.На фиг. 4 иллюстрируется форма выполнения устройства, с помощью кой торого от колебательно-поступатель. ного движения рабочего поршня 2 или вытеснительного поршня 4, показанных на фиг. 4 условно, этим поршням сообщают дополнительное вращательное движение (стрелка 28) вокруг общей продольной оси 29.Для достижения одновременного и одинакового вращательного движения поршней предусмотрено соединение 30 в форме сердечника, который вставлен с зазором в выемке 31 или 32 вытеснительного поршня 4 или рабочего поршня 2. так чтобы было возможно свободное движение поршней относитель но друг друга в осевом направлении, Так как выемки 31 и 32 и соединение.30 сделаны в разрезе квадратными, 039924 45 50 55 5 10 15 20 25 ЭО 35 40 то поршни (несмотря на свободу их осевого движения) могут вращаться только вместе.В качестве связывающего средства между линейным движением и полученным вращательным движением служит описывающий при движении косинусоиду вкладыш 33 вытеснительного поршня 4, выполненный из немагнитного мате- риала, например магнитного железа, в то время как рабочий поршень 2 имеет соответствующий вкладыш 34, который относительно вкладыша 33 описывает при Движении синусоиду, т.е, имеетофазовое смещение 90 . На стенке кор, пуса укреплены магниты 35 и 36, которые вступают во взаимодействием с вкладышами 33 или 34 так, что при продольном движении, параллельном оси 29 (на основании описанной в связи с фиг, 2 магнитной составляющей силы), поршней 2 или 4 достигается непрерывное вращательное движение в направлении стрелки 28. Это вращательное движение может быть отведено магнитным связывающим устройством, которое в примере выполнения устройства образовано магнитами 37 и 38. При помощи магнитного устройства 37 можно соединить вал 39 с приводным механизмом вторичного агрегата.На фиг. 5 показано, что относитель. но корпуса 40 регулировочное кольцо 41, на котором расположены магниты 35 (или 36), может менять угловое положение магнитов 35 или 36, как показывает стрелка 42 а также фазовый угол между вытеснительным поршнем 4 и рабочим поршнем 2. На фиг. 6 представлена форма выполнения устройства, согласно которой внутри стенки корпуса 40 предусмотрено регулировочное кольцо 43, на нем имеется кулачок 44, на переднем торце которого установлены ролики 45, Последние входят в синусоидальную или косинусоидальную кольцевую выемку 46 на вытеснительном или рабочем поршне и служат, таким образом, связывающим средством для получения дополнительного вращательного движения при прямолинейном движении поршней. Магнитные пары 47 или 48 допускают фиксацию или изменение углового положения регулировочного кольца 43 и тем саввам в свою очередь фазового угла между рабочим и вытеснительным поршнем.1. Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий герметичный корпус, установленные в нем с возможностью линейных перемещений вытесни- тельный и рабочий поршни, связанные между собой и разделяющие объем корпуса на горячую, заключенную между корпусом и вытеснительным поршнем, и холодную, заключенную между поршнями, полости, подключенные одна к другой через охладитель, регенератор и нагреватель, к которому подключен внешний источник теплоты, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, связь между поршнямн выполнена в виде магнитных или намагничивающихся связывающих уст 455055 Двигатель работает следующим образом.Поршень-вытеснитель, двигаясь от верхней .мертвой точки вниз, переталкивает рабочее тело из холодной полости 11 в горячую полость 12. При этом рабочее тело 1 проходя через охладитель 7, регенератор 6 и нагреватель 5, нагревается. Когда большая 10 часть массы рабочего тела сосредоточивается в горячей полости, а рабочий поршень 2 находится в верхней точке, начинается процесс расширения. Работа расширения через рабочий пор шень 2 передается на вал отбора мощности. При движении рабочего поршня 2 к верхней мертвой точке поршень" вытеснитель 4 сосредоточивает основную массу рабочего тела в холодной 20 полости 11, переталкивая его из горячей полости 12 через нагреватель 5. регенератор 6 и охладитель 7. Происходит процесс сжатия рабочего тела при низкой температуреПри дви жении поршей 2 и 4 мощность им или с них передается через внутренние устройства 9 и 15 внешним устройствам 8 и 18.посредством силовых электромагнитных линий, Для изменения фазового угла между поршнями смещают угол заклепки кривошипов в кривошипно-шатунном механизме и поршни благодаря магнитной связи между уст- . ройствами 8., 18 и 9, 15 меняют свое фазовое положение, Для уменьшения силы трения поршней о стенки цилиндра имеется устройство придания поршням вращательного движения,40Формула изобретения ройств; внутренних, расположенныхвнутри герметичного корпуса, каждоеиз которых подключено к одному иэпоршней, и внешних, установленныхснаружи корпуса с возможностью ихлинейного перемещения.2. Двигатель по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что внутренниесвязывающие устройства выполнены ввиде колец из магнитомягкого железа,а внешние - в виде магнитов.3. Двигатель по и. 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что кольца изВмагнитомягкого железа и магниты снабжены выемками, расположенными на обращенных одна к другой поверхностях.4, Двигатель по пн. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что наружныесвязывающие устройства снабженыэлектромагнитом.для подключения кисточнику переменного тока,5, Двигатель по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с,я тем, что он снабженприспособлением сдвига фаз междувнутренними и внешними связывающими,устройствами,6, Двигатель по п. 5, о т л и ч аю щ и й с я тем, что приспособлениесдвига фаз выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма.7. Двигатель по п. 1-6. о т л ич а ю щ и й с я тем, что он снабженмеханизмом преобразования линейногодвижения поршней в дополнительноевращательное движение поршней вокругих осей.8, Двигатель по п. 7, о т л и ч аю щ и й с я тем, что он снабжендополнительным соединением междупоршнями, жестким относительно ихвращательного движения и подвижнымотносительно их линейных перемещений.9. Двигатель по и. 7, о т л и ч аю щ и й с я тем, что механизм.преобразования линейного движения поршнейвыполнен в виде двух связывающихсредств, одно из которых размещенона стенке корпуса, а другое - напоршнях, причем одной из связывающихсредств выполнено синусоидальнойформы.10, Двигатель по и. 9, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что связывающие средства механизма преобразования линейного движения поршней выполнены механическими.11. Двигатель по пп. 9 и 10, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что связы10 вающие средства, размещенные на поршнях, выполнены синусоидальной формы.12.:Двигатель по пп. 9-11, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что связывающие средства, размещенные на поршнях, выполнены в виде выемок, а связывающие средства, размещенные на стенке корпуса - в виде кулачков, входящих в выемки.13. Двигатель по п. 9, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что связывающие средства механизма преобразования линейного движения поршней выполнены магнитными.14, Двигатель по пп. 11 и 13, о т л и ч .а ю щ и й с я тем,что связывающие средства выполнены из намагничивающихся материалов. Приоритет п о п у н кт а м 25.01,85 по пп. 1-6,12,03,85 по пп. 7-14Составитель И.Дикоповедактор М.Петрова Техред М,Дидык рректор С,Че ятие, г. Ужгород,Производственно-полиг Проектная ское пр Заказ 3007/58 ВНИИПИ по д 313035, МТираж 505 осударственно ам изобретени ква, 3-35, Ра 1403992 4-АПодписнокомитета СССРи открытийская наб д. 4/5

Смотреть

Заявка

4008371, 21.01.1986

Бомин Солар ГмбХ унд Ко. КГ

ЮРГЕН КЛЯЙНВЕХТЕР, ХАНС КЛЯЙНВЕХТЕР, ОТТО КЛААС

МПК / Метки

МПК: F02G 1/04

Метки: внешним, двигатель, подводом, теплоты

Опубликовано: 15.06.1988

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-1403992-dvigatel-s-vneshnim-podvodom-teploty.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Двигатель с внешним подводом теплоты</a>

Похожие патенты