НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F02G1/44 F01B29/10 

Изобретение относится к устройствам, работающим по циклу Стирлинга.

Известно устройство двигателя "Флюидайн", включающее горячую и холодную полости, выходную трубу, и использующее принцип реактивной струи, в качестве способа стабильной непрерывной работы двигателя [1]
Известен жидкостной двигатель Стерлинга, включающий два двигателя типа "Флюидайна", приводящие в возвратно-поступательное движение поршень в рабочей камере, причем оба двигателя работают со сдвигом по фазе на 180 градусов, за счет соединения холодных полостей двигателей через дроссельный клапан [2]
Недостатком данного устройства является то, что если его использовать как привод к установке для перекачивания жидкости, возникает лишнее механическое звено (поршень-шток-насосная установка) снижающее КПД всей установки.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в возможности использования перемещения столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн", для перекачивания жидкости, регулировании производительности насосного устройства, за счет синхронизации движения динамически связанных поршней, расположенных в рабочей камере, повышение КПД двигателей, используемых в качестве привода, и насосной установки в целом.

Для достижения этого технического результата, насосное устройство, включающее не менее двух двигателей "Флюидайн" с регулированием сдвига фаз работы двигателей, через дросселирующее устройство, рабочую камеру, снабжено двумя поршнями, связанных между собой, пружиной, системой перепускных клапанов, встроенных в рабочую камеру и емкостями для охлаждающей жидкости, соединенных с рабочей камерой, расположенных в области холодных полостей двигателей.

Введение в состав насосного устройства рабочей камеры с поршнями, связанными между собой через пружину, системы перепускных клапанов, емкостей для охлаждающей жидкости, соединенных с рабочей полостью, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности перекачивания жидкости через рабочую камеру, за счет периодического перемещения поршней, приводимых в движения колебаниями столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн", причем в обратное положение поршни возвращаются под действием пружины, регулирование производительностью насосной установки, повышение КПД двигателей "Флюидайн" и насосной установки в целом.

На чертеже изображена насосная установка, на основе двигателей "Флюидайн".

Насосная установка состоит из двух двигателей типа "Флюидайн" 1,2, имеющих соответственно горячие полости 3, 4 и холодные полости 5,6 в которых заключен рабочий газ, рабочую камеру 7, связанную с двигателями 1, 2 через выходные трубы 8, 9. Внутри камеры 7 расположены поршни 10, 11, соединенные между собой пружиной 12, удерживающей их в крайних положениях, впускной клапан 13 и выпускной клапан 14. Холодные полости 5 и 6, соединены между собой дросселирующим клапаном 15, предназначенным для согласования фазового сдвига работы двигателей 1,2. Для охлаждения полостей 5 и 6 предусмотрены емкости 16 и 17, соединенные через трубопроводы 18, 19 с рабочей камерой 7.

Насосная установка работает следующим образом.

Стабильная непрерывная работа двигателей, при подведении теплоты, обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателей 1,2 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего газа в полостях 3, 4, 5, 6, приводящее к вынужденным колебаниям столбов жидкости в выходных трубах 8, 9. Увеличение столба жидкости в выходной трубе 8 двигателя 1 вызывает перемещение поршня 11 из крайнего положения к центру рабочей камеры 7, это приводит к сжатию пружины 12 и увеличению давления в пространстве между поршнями 10 и 11. За счет увеличения давления, выпускной клапан 14 открывается и жидкость выталкивается из рабочей камеры 7. При обратном движении столба жидкости в выходной трубе 8, поршень 11 возвращается, под действием сжатой пружины 12, в первоначальное крайнее положение. В полости между поршнями 10 и 11 создается разряжение, открывается впускной клапан 13 и перекачиваемая жидкость поступает в рабочую камеру 7, из емкостей 16, 17, через трубопроводы 18, 19, обеспечивая интенсивное охлаждение полостей 5 и 6, что приводит к повышению КПД двигателей 1,2 и насосной установки в целом. Аналогично работает и поршень 10, связанный с выходной трубой 9 двигателя 2. Синхронность движения поршней 10, 11 и производительность насосного устройства определяется сдвигом по фазе между двигателями "Флюидайн" 1, 2, регулируемый через дроссельный клапан 15.

Использование: в машиностроении, а именно при проектировании устройств, работающих по циклу Стирлинга. Сущность изобретения: при работе двигателей 1, 2, возникают вынужденные колебания в выходных трубах 8 и 9. Возвратно-поступательное перемещение поршней 10, 11, вызванное действием вынужденных колебаний в выходных трубах 8, 9 и пружиной 12, расположенной между поршнями 10, 11, приводит к периодическому изменению давления в рабочей камере 7, что обеспечивает работу перепускных клапанов 13 ,14 и перекачивание жидкости через рабочую камеру 7, из емкостей 16, 17, по трубопроводам 18 и 19. Достигаемый технический результат - использование колебаний столбов жидкости выходных труб двигателей типа "Флюидайн", для перекачивания жидкости, регулирование производительности насосной установки, повышение КПД двигателей, используемых в качестве привода, и наносной установки в целом. 1 ил.

Насосная установка, содержащая привод на основе двигателей "Флюидайн", соединенных между собой через дросселирующий клапан, рабочую камеру с размещенным в ней поршнем и емкости для охлаждения двигателей, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным поршнем, размещенным в рабочей камере, трубопроводами, соединяющими емкости для охлаждения двигателей с рабочей камерой, и перепускными клапанами, установленными в последней, причем поршни динамически связаны между собой посредством пружины.