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 областях народного хозяйства, где предъявляются высокие требования к экологии и универсальности в отношении источника энергии.

Известны двигатели Стирлинга, содержащие два цилиндра с двумя поршнями. В одном цилиндре воздух сжимается и вытесняется во второй цилиндр, нагреваемый снаружи. Там воздух расширяется и толкает рабочий поршень, а 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 корпус с полостями расширения и сжатия, системы подачи и отвода газа, поршни, регенератор, холодильник.

К недостаткам этого двигателя относятся сложность конструкции, проблема уплотнений узлов, заклинивание поршней, уровень шума, потери на трение.

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

Для этого в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем корпус с полостями расширения и сжатия, подшипниками и валом, системы подачи и отвода газа, поршень, регенератор и холодильник, согласно изобретению на валах с помощью муфт одностороннего хода установлены барабаны с механизмами реверса, корпус выполнен в виде двух стаканов, причем стакан меньшего диаметра перевернут и вложен в стакан большего диаметра, при этом на внутреннем стакане установлен тор, каждый стакан оснащен парой роликов для взаимодействия друг с другом, а внешний стакан связан гибкой связью с барабанами, причем одна половина внешнего стакана вместе с его дном теплоизолирована, а вторая половина выполнена из теплопроводного материала и снабжена холодильником, внутренний стакан закреплен с помощью основания на раме, а его полость сообщена с системой подачи горячего газа и системой удаления охлажденного газа, на внутреннем стакане размещен конечный выключатель.

Таким образом, внешний стакан одновременно является поршнем, а тор выполняет функцию регенератора и одно- временно обеспечивает герметичность.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен двигатель в сечении.

Двигатель содержит раму 1 с подшипниками 2, через которые проходят валы 3 с рабочими органами 4. На валах 3 установлены барабаны 5 и 6 с намотанными на них в разных направлениях лентами (гибкими связями) 7 и 8. Барабаны 5 и 6 имеют муфты 9 одностороннего хода. В барабанах 5 и 6 установлены спиральные пружины для свободного их вращения в обратную сторону относительно рабочего хода. Ленты 7 и 8 соединены со стаканом 10. На конце стакана 10 закреплены ролики 11, взаимодействующие со стаканом 12. На конце стакана 12 установлены ролики 13, взаимодействующие со стаканом 10. Между стаканами 10 и 12 установлен тор 14, заполненный текучим агентом. Половина стакана 10 вместе с дном 15 теплоизолированы. Вторая половина стакана 10 выполнена из теплопроводного материала и имеет холодильник 16. Полость 17 стакана 12 сообщена с системой 18 подачи горячего газа и с клапаном 19 для выпуска охлажденного газа. Стакан 12 с помощью основания 20 закреплен на раме 1. На стакане 12 установлен конечный выключатель, который электрически связан с системой 18 подачи горячего газа и с клапаном 19 выпуска холодного газа.

Устройство работает следующим образом.

Системой 18 в полость 17 подают порцию горячего газа, который нагревает газ, находящийся в этой полости. Газ, находящийся в полости 17, нагревается и расширяется. От горячего газа нагревается стакан 12. От стакана 12 нагревается газ, находящийся между стаканами 10 и 12. За счет расширения газа стакан 10 начинает перемещаться на роликах 11 и 13 и торе 14 влево. Ленты 7 вращают барабаны 6, которые через муфту 9 передают усилие на вал 3, вращая его вместе с рабочим органом 4. Пружины барабанов 6 в это время запасают энергию путем закручивания.

Барабаны 5 за счет раскручивания пружины вращаются и наматывают на себя ленты 8. Стакан 10 перемещается со скоростью в 2 раза большей, чем тор 14. Поэтому холодильник 16 обгоняет тор и начинает контактировать с горячим газом. Тор 14 также cкатывается со стакана 12, оголяет его и охлаждает, перенося холод от холодильника 16 на стакан 12. Газ в полости 17 начинает охлаждаться. Стакан 10 и тор 14 перемещаются вправо за счет давления внешней среды. Тор 14 постоянно отводит тепло от горячего газа к холодильнику 16, ускоряя охлаждение газа. При перемещении стакана 10 вправо барабаны 6 вращаются пружинами и наматывают ленты 7. Ленты 8 раскручивают барабаны 5, которые вращают вал 3 с рабочим органом 4, при этом пружины барабанов 5 закручиваются, запасая энергию. Как только тор 14 надавит на конечный выключатель, открывается клапан 19 и часть газа стаканом 10 выдавливается во внешнюю среду. Эта работа осуществляется в основном за счет кинетической энергии стакана 10 и барабанов 6. Холодильник 16, обгоняя тор 14, возвращается в исходное положение, унося тепло от газа. Полость 17 снова становится теплоизолированной. После выпуска части газа из полости 17 срабатывает система 18, и в полость 17 снова подается порция горячего газа. В полости 17 можно также производить и сгорание порции горючего продукта.

Сущность изобретения: двигатель содержит корпус, выполненный в виде двух стаканов разного диаметра 10 и 12, вложенных один в другой, на внутреннем стакане 12 установлен тор 14. Двигатель снабжен рамой 1 с подшипниками, через которые проходят валы 3 с рабочими органами 4. На валах установлены с помощью муфт 9 одностороннего хода барабаны 5 и 6, оснащенные механизмами реверса. Внешний стакан 10 связан гибкой связью 7 с барабанами. Половина внешнего стакана теплоизолирована, а вторая половина снабжена холодильником и выполнена из теплопроводного материала. Внутренний стакан сообщен с системой подачи горячего газа и системой удаления охлажденного газа. На внутреннем стакане размещен конечный выключатель. 1 ил.

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий корпус с полостями расширения и сжатия, подшипниками и валом, системы подачи и отвода газа, поршень, регенератор и холодильник, отличающийся тем, что на валах с помощью муфт одностороннего хода установлены барабаны, оснащенные механизмами реверса, корпус выполнен в виде двух стаканов разного диаметра, стакан меньшего диаметра перевернут и вложен в стакан большего диаметра, на внутреннем стакане установлен регенератор, выполненный в виде эластичного тора, заполненного текучим агентом, каждый из стаканов оснащен парой роликов для взаимодействия стаканов друг с другом, внешний стакан связан гибкой связью с барабанами, одна половина внешнего стакана вместе с дном теплоизолирована, вторая половина выполнена из теплопроводного материала и снабжена холодильником, внутренний стакан закреплен с помощью основания на раме, а его полость сообщена с системой подачи горячего газа и системой удаления охлажденного газа, на внутреннем стакане размещен конечный выключатель.