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

Изобретение относится к двигателестроению и может найти применение в различных областях народного хозяйства.

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 теплоизолированный корпус с полостями расширения и сжатия, системы подачи и отвода теплоты, поршни и регенератор.

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

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

Для этого в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем теплоизолированный корпус с полостями расширения и сжатия, системы подачи и отвода теплоты, рабочий вал поршни и регенератор, согласно изобретению корпус выполнен в виде двух патрубков разного диаметра, в патрубках смонтированы барабаны, соединенные односторонними муфтами с рабочим валом и оснащенные механизмами реверса, регенератор выполнен в виде полого цилиндрического радиатора, разделенного продольной перегородкой с отверстием на две полости, радиатор соединен гибкой связью с барабанами, поршни выполнены в виде двух гибких рукавов, первые концы которых закреплены на радиаторе, а вторые вывернуты и закреплены в патрубках, на радиаторе установлен эластичный тор, полость патрубка меньшего диаметра сообщена с системой подачи горячего газа, а полость, образованная ввернутым участком рукава меньшего диаметра - с системой подачи холодного газа и с внешней средой, при этом в патрубке большего диаметра установлен конечный выключатель.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен двигатель в сечении.

Двигатель содержит теплоизолированный корпус 1, состоящий из патрубков 2 и 3 разного диаметра. В полостях 4 и 5 установлены барабаны 6 и 7, которые муфтами 8 одностороннего хода соединены с рабочим валом 9. Барабаны 6 и 7 имеют механизмы реверса, например спиральные пружины 10. На барабанах 6 и 7 намотаны ленты (гибкая связь) 11, которые соединены с цилиндрическим регенератором 12, разделенным перегородкой 13 на полости 14 и 15, которые сообщены между собой через отверстия 16. Полость 17 сообщена через отверстие 18 с полостью 14. Полость 19 через отверстия 20 сообщена с полостью 15. Гибкий рукав 21 концом 22 закреплен на регенераторе 12, а концом 23 - на патрубке 2. Гибкий рукав 24 концом 25 закреплен в патрубке 3, а концом 26 - на радиаторе 12. Полость 17 сообщена с системой 27 подачи охлажденного газа, а через клапан 28 - с внешней средой. Полость 5 сообщена через клапан 29 с системой 30 подачи горячего газа. В полости 31 установлен конечный выключатель 32, соединенный с программным механизмом 33, который соединен с системами 27 и 30 клапаном 28. На регенераторе 12 установлен тор 34, обеспечивающий герметичность.

Устройство работает следующим образом.

Системой 27 подают охлажденный газ в полость 17, который через отверстия 18, 16 и 20 полости 14 и 15 проходит в полость 5. Охлажденный газ отбирает тепло от газа, находящегося в полости 4. Давление газа в полости 4 уменьшается, а давление в полости 5 повышается. Рукава 21 и 24 с тором 34 и регенератором 12 перемещаются влево. Барабан 6 наматывает ленту 11 и свободно вращается относительно вала 9. Лента 11 сматывается с барабана 7, закручивая пружину 10, и муфтой 8 передает крутящий момент на вал 9. После прихода регенератора 12 в крайнее левое положение программный механизм 33 подает команды на закрытие системы 27, открытие клапана 28 и на подачу порции горячего газа в полость 5 системой 30. Газ, находящийся в полости 5, нагревается и расширяется. Нагретый газ из полости 5 через отверстия 20, 16 и 18 полости 15, 14 и 17 и клапан 28 выходит во внешнюю среду. Газ, проходя через полости 15 и 14, нагревает газ в полости 4, который расширяется и давит на рукав 21 и регенератор 12. Рукава 21 и 24, тор 34 и регенератор 12 перемещаются вправо. Регенератор 12 тянет ленту 11, которая вращает барабан 6, скручивающий пружину 10, а через муфту 8 - вал 9. Лента 11 наматывается на барабан 7, вращаемый свободно относительно вала 9 пружиной 10. После того, как рукав 21 надавит на конечный выключатель 32, цикл повторяется.

Сущность изобретения: двигатель содержит корпус 1 в виде двух патрубков 2 и 3 разного диаметра. В патрубках смонтированы барабаны 6 и 7 на общем рабочем валу. С барабанами связан гибкой связью 11 цилиндрический полый регенератор 12. В каждом патрубке закреплен гибкий рукав 21 и 24. Концы рукавов закреплены на регенераторе. На регенераторе установлен тор 34. Корпус сообщен с системами 30 и 27 подачи горячего и холодного газа соответственно и с внешней средой. В патрубке большего диаметра установлен конечный выключатель 32. 1 ил.

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий теплоизолированный корпус с полостями расширения и сжатия, рабочий вал, поршни, регенератор и системы подачи и отвода газа, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух патрубков разного диаметра, в которых смонтированы барабаны, оснащенные механизмами реверса и соединенные муфтами одностороннего хода с рабочим валом, регенератор выполнен в виде полого цилиндрического радиатора, разделенного продольной перегородкой с отверстием на две полости, радиатор соединен гибкой связью с барабанами, поршни выполнены в виде двух гибких рукавов, первые концы которых закреплены на радиаторе, а вторые вывернуты и закреплены в патрубках, на радиаторе установлен эластичный тор, полость патрубка меньшего диаметра сообщена с системой подачи горячего газа, а полость, образованная вывернутым участком рукава меньшего диаметра, - с системой подачи холодного газа и с внешней средой, при этом в патрубке большего диаметра установлен конечный выключатель.