ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ Российский патент 1995 года по МПК F02G1/00 F01B29/10 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к тепловым двигателям, и может найти применение в тех отраслях народного хозяйства, где предъявляются высокие требования к экологии и универсальности в отношении источника энергии.

Известны двигатели, работающие по циклу Стерлинга, содержащие два цилиндра с двумя поршнями. В одном цилиндре воздух сжимается и вытесняется во второй цилиндр, нагреваемый снаружи. В нем воздух расширяется, толкает рабочий поршень и после этого вытесняется в холодный цилиндр. Порция воздуха непрерывно циркулирует между теплым и холодным цилиндрами, периодически изменяя свой объем. Двигатель может работать практически от любого источника энергии (Двигатели Стирлинга. /Под ред. М.Г.Круглова, М.: Машиностроение, 1977, с. 84-86).

Наиболее близким к предлагаемому является двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий теплоизолированный корпус с полостями расширения и сжатия, поршни, холодильник и регенератор, системы подвода теплоты.

К недостаткам такого двигателя относятся проблема уплотнений, возможность заклинивания поршней, потери на трение, уровень шума.

Цель изобретения - повышение эффективности путем снижения потерь на трение и интенсификации теплообмена.

Для этого в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем теплоизолированный корпус с холодильником, полости расширения и сжатия, поршень, регенератор, систему подачи горячего газа и рабочий вал, согласно изобретению, в корпусе размещен патрубок, выполненный из теплопроводного материала, а поршни и регенератор функционально объединены и выполнены в виде двух эластичных торов разного диаметра, заполненных текучим агентом, тор большего диаметра установлен на патрубке, а тор меньшего диаметра - внутри патрубка, рабочий вал оснащен тремя барабанами, снабженными механизмами реверса, тор меньшего диаметра и корпус соединены гибкой связью с барабанами, а система подачи горячего газа сообщена посредством отверстия с полостью корпуса.

Торы имеют большую поверхность теплообмена, при этом поверхность постоянно обновляется при выворачивании торов. А трение скольжения поршней заменяется трением качения торов.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен двигатель в сечении.

Устройство содержит теплоизолированный корпус 1 с холодильником 2, в котором установлен тор 3, заполненный текучим агентом. В торе 3 размещен патрубок 4, выполненный из теплопроводного материала. В патрубке 4 установлен тор 5, который охвачен лентой 6. Торы 3 и 5 заполнены текучим агентом. Лента (гибкая связь) 6 намотана на барабан 7 с муфтой 8 одностороннего хода и механизмом 9 реверса, которые установлены на рабочем валу 10. Система 11 подачи горячего газа каналом 12 сообщена с полостью 13. Корпус 1 лентами (гибкой связью) 14 соединен с барабанами 15 с муфтами 8 одностороннего хода и с механизмами 9 реверса барабанов 15, которые установлены на рабочем валу 10. Полость 16 заполнена газом. Полости 13 и 16 сообщены через отверстие 17.

Устройство работает следующим образом.

Системой 11 подают через каналы 12 горячий газ в полость 13. Тор 5 выкатывается из полости 13. Лента 6 наматывается на барабан 7 относительно вала 10 механизмом 9. Газ в полости 16 нагревается и расширяется. Корпус 1 на торе 3 перемещается на патрубке 4. Полость 16 увеличивается. Корпус 1 тянет ленты 14, которые вращают барабаны 15. Барабаны 15 муфтами 8 вращают вал 10 и взводят механизмы реверса 9. Газ в полости 13 охлаждается. Давление газа в полости 13 уменьшается и становится меньше, чем давление внешней среды. Внешняя среда своим давлением вкатывает тор 5 в полость 13. Лента 6 вращает барабан 7, который муфтой 8 вращает вал 10 и взводит механизм 9 реверса барабана 7. Тор 5 постоянно вводит в полость 13 холодный участок тора 5 и ленты 6, что обеспечивает интенсивное охлаждение газа в полости 13. Часть газа через отверстие 17 выдавливается тором 5 из полости 13 в полость 16. Так как корпус 1 движется в 2 раза быстрее, чем тор 3, то корпус 1 обгоняет тор 3. Холодильник 2 начинает охлаждать полость 16. Газ в полости 16 охлаждается. Давление газа в полости 16 уменьшается и становится меньше, чем давление внешней среды. Давление внешней среды начинает возвращать корпус 1 в исходное положение. Тор 5 перекатывается, и новый охлажденный участок контактирует с газом. Этот участок нагревается и отобранное тепло тором 3 выводится из полости 16. Тор 3 также захватывает газ и выводит его из полости 16. В это время патрубок 4 заполнен внешним агентом, который интенсивно охлаждает его. Патрубок 4 охлаждает тор 3 и газ в полости 16. Ленты 14 наматываются на барабаны 15, которые механизмами 9 реверса вращаются относительно вала 10. После прихода тора 5 до конца полости 13 цикл повторяют.

Сущность изобретения: двигатель содержит теплоизолированный корпус 1 с патрубком 4, выполненным из теплопроводного материала. На патрубке и внутри него установлены торы 3 и 5. Двигатель снабжен рабочим валом 10, на котором установлены три барабана 7 и 15. Тор 5 меньшего диаметра и корпус 1 сообщены гибкой связью 6 и 14 с барабанами. Система 11 подачи горячего газа сообщена с патрубком 4. Полость патрубка сообщена с полостью корпуса 1 отверстием 17. 1 ил.

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий теплоизолированный корпус с холодильником, полости расширения и сжатия, поршни, регенератор, систему подачи горячего газа и рабочий вал, отличающийся тем, что в корпусе размещен патрубок, выполненный из теплопроводного материала, поршни и регенератор функционально объединены и выполнены в виде двух эластичных торов разного диаметра, заполненных текучим агентом, тор большего диаметра установлен на патрубке, тор меньшего диаметра - в патрубке, рабочий вал оснащен тремя барабанами, снабженными механизмами реверса, тор меньшего диаметра и корпус соединены гибкой связью с барабанами, система подачи горячего газа сообщена с патрубком, полость которого сообщена посредством отверстия с полостью корпуса.