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 экологичности 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 сжатия и расширения, поршни, холодильник, регенератор и системы подачи и отвода газа.

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

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

Для этого двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий корпус с полостями расширения и сжатия, поршни, системы подачи и отвода газа, холодильник и регенератор, рабочий вал, согласно изобретению снабжен барабаном, установленным на рабочем валу с помощью односторонней муфты и оснащенного механизмом реверса, в корпусе размещен гибкий рукав, один конец которого закреплен на барабане, а второй вывернут наизнанку и закреплен в корпусе, корпус оснащен патрубком, в полости которого установлен холодильник и второй приводной реверсивный барабан с намо- танным на него вторым рукавом, конец которого вывернут и закреплен в патрубке, корпус сообщен с системой подачи горячего газа и системой удаления газа, полость, образованная вывернутым участком рукава, сообщена с внешней средой, а полость, образованная в патрубке вторым рукавом, заполнена сжатым газом или низкокипящей жидкостью, в корпусе установлен конечный выключатель.

Механизм реверса первого барабана может быть выполнен в виде спиральной пружины.

Механизм реверса может быть выполнен также в виде двух барабанов, жестко соединенных с первым и вторым барабаном и связанных между собой гибкой связью.

На фиг. 1 изображен двигатель в сечении; на фиг.2 - механизм реверса барабанов.

Устройство содержит корпус 1 с теплоизоляционной защитой, в котором закреплен конец 2 рукава 3, намотанного на барабан 4, установленный с помощью односторонней муфты 5 на валу 6. Барабан 4 имеет механизм для его реверса, например спиральную пружину (на чертеже не показана). На корпусе 1 закреплен патрубок 7, выполненный из теплопроводящего материала. В патрубке 7 имеется холодильник 8, например радиаторы. В полости 9 патрубка 7 установлен приводной реверсивный барабан 10 с намотанным на него рукавом 11, конец 12 которого закреплен в патрубке 7. Полость 13 сообщена с системой 14 удаления газа и с системой 15 подачи горячего газа. Полость 9 заполнена сжатым газом. Механизм реверса барабанов 4 и 10 может быть выполнен также из двух барабанов 16 и 17 (фиг.2), которые жестко соединены с барабанами 4 и 10. На барабаны 16 и 17 намотана в разных направлениях лента 18. Полость 9 также может быть заполнена низкокипящей жидкостью. В полости 13 установлен конечный выключатель 19 программного механизма 20, управляющего работой систем 14 и 15. Вместо системы 14 в полости 13 могут быть выполнены два отверстия 21 и 22, через которые полость сообщена с внешней средой. Полость 23 сообщена с внешней средой.

Устройство работает следующим образом.

Системой 14 подают холодный газ, а системой 15 - горячий газ в полость 13. Газ в полости 13 начинает расширяться и выдавливает из нее рукав 3, который наматывается на барабан 4. Рукав 3 начинает выходить из полости 13. После того, как рукав 3 выйдет из нее наполовину, в нее начинают вводить рукав 11. В дальнейшем рукав 11 вводится в полость 13 быстрее, чем рукав 3 выводится из полости 13. Газ в полости 13 начинает охлаждаться за счет ввода рукава 11. Газ в полости 9 расширяется и охлаждается, поэтому он охлаждает рукав 11. В полость 13 постоянно вводится новый охлажденный участок рукава 11. Давление газа в полости 13 уменьшается и становится меньше, чем давление внешней среды. Давлением внешней среды рукав 3 вдавливается в полость 13. Рукав 3 охлажден внешней средой. Агент внешней среды заходит в полость 23 и охлаждает газ в полости 13. Рукав 3 вращает барабан 4, который передает крутящий момент на вал 6. Рукав 11 выводят из полости 13, наматывая его на барабан 10. Газ в полости 9 сжимается и нагревается. Тепло из полости 9 отводится холодильником 8. Реверс барабанов 4 и 10 может быть осуществлен за счет наматывания ленты 18 на один из барабанов 4 и 10 и сматывания его с другого барабана. Когда рукав 3 надавит на конечный выключатель 19, программный механизм 20 подает команду на открытие систем 14 и 15 и подачу газа в полость 13. Излишки газа из полости 13 выдавливаются рукавом 3 когда рукав 11 сойдет с отверстия 22. Отверстие 22 закрывается рукавом 11 при движении рукава 11 в полость 13.

Сущность изобретения: двигатель содержит корпус 1, оснащенный патрубком 7. На рабочем валу 6 вне корпуса установлен барабан 4, оснащенный механизмом реверса. На барабане закреплен конец рукава, второй конец которого вывернут и закреплен в корпусе. В патрубке установлен второй реверсивный барабан 10 с намотанным на него вторым рукавом 11, конец которого вывернут и закреплен в патрубке. Корпус сообщен с системами подачи и отвода теплоты. В корпусе установлен конечный выключатель 19. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий корпус с полостями расширения и сжатия, поршни, системы подачи и сжатия газа, холодильник и регенератор, рабочий вал, отличающийся тем, что он снабжен первым барабаном, установленным на рабочем валу с помощью односторонней муфты и оснащенным механизмом реверса, в корпусе размещен первый гибкий рукав, один конец которого закреплен на первом барабане, а второй вывернут наизнанку и закреплен в корпусе, корпус оснащен патрубком, в полости которого установлен холодильник и второй приводной реверсивный барабан с намотанным на него вторым рукавом, конец второго вывернут и закреплен в патрубке, полость, образованная вывернутым участком первого рукава, сообщена с внешней средой, а полость, образованная в патрубке вывернутым участком второго рукава, заполнена сжатым газом или низкокипящей жидкостью, в корпусе установлен конечный выключатель. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм реверса выполнен в виде спиральной пружины. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм реверса выполнен в виде двух дополнительных барабанов, жестко соединенных с первым и вторым барабанами и связанных между собой гибкой связью.