ЭНЕРГОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА С ЖИДКОПОРШНЕВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ "ФЛЮИДАЙН" Российский патент 1999 года по МПК F02G1/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и устройств, работающих по циклу Стирлинга.

Известно устройство жидкопоршневого теплового двигателя "Флюидайн", относящегося к классу двигателей Стирлинга, имеющего в качестве рабочих поршней столбы жидкости (Г.Ридер, Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., "Мир", 1986, стр. 43).

Известно устройство двигателя "Флюилайн", включающее в себя горячую и холодную полости, холодную, горячую и выходную трубы, и использующее принцип реактивной струи в качестве способа стабильной непрерывной работы двигателя (Г. Ридер, Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга. М., "Мир", 1986, стр. 45 - 47). Однако представленное техническое решение не определяет принцип и конструкцию для преобразования колебательных движений рабочих сред двигателя в полезную механическую или электрическую энергию.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в преобразовании энергии колебаний рабочих сред двигателя в полезную механическую или электрическую энергию.

Для достижения этого технического результата энергосиловая установка с жидкопоршневых двигателем "Флюидайн", состоящая из связанных между собой холодной, горячей и выходной труб, частично заполненных жидкостью, снабжена рабочей камерой, соединенной в нижней части с холодной трубой двигателя U-образной трубкой, заполненной, как и нижняя часть камеры, жидкостью, причем конец трубки в холодной трубе двигателя выше уровня столба жидкости в данной трубе, а выходная труба двигателя выполнена на конус, верхняя часть которого входит в камеру над турбиной, которая расположена в верхней части камеры на валу, связанном с потребителем механической энергии или электрогенератором.

Введение в состав энергосиловой установки с жидкопоршневым двигателем "Флюидайн" камеры, соединенной в нижней части с холодной трубой двигателя U-образной трубкой и расположенной в ней на валу турбины, а также выполненной на конус выходной трубы, верхняя часть которого соединена с верхней частью камеры, позволяет получить новое свойство, заключающееся в преобразовании колебательных движений столба жидкости в выходной трубе двигателя во вращательное движение турбины, с вала которой может быть получена полезная или электрическая энергия.

На чертеже изображена энергосиловая установка с жидкопоршневым двигателем "Флюидайн".

Энергосиловая установка включает в себя двигатель "Флюидайн" (далее по тексту просто двигатель) 1, состоящий из соединенных в нижней части холодной трубы 2, горячей трубы 3, выходной трубы 4. Холодная труба 2 и горячая труба 3 соединены в верхней части каналом 5, который образует с трубами 2 и 3 холодную полость 6 и горячую полость 7, внутри которых находится рабочее тело (газ) двигателя 1. Трубы 2, 3, 4 частично заполнены жидкостью. Выходная труба 4 выполнена в виде конуса, верхний конец 8 которого имеет малый диаметр, загнут на 180 градусов и соединен с рабочей камерой 9. Камера 9 имеет в верхней части отверстие 10 для выравнивания давления с окружающей средой, а в нижней части с помощью U-образной трубки 11 соединена с холодной трубой 2 двигателя 1, при этом конец трубки 11 расположен выше уровня жидкости в трубе 2 и находится в холодной полости 6. U-образная трубка 11 полностью заполнена жидкостью, соответственно, заполнена жидкостью и нижняя часть камеры 9. В камере 9 на валу 12 установлена турбина 13, таким образом, что на ее лопатки 14 падает жидкость, попадающая в камеру 9 из загнутого на 180 градусов конца 8 выходной трубы 4.

Энергосиловая установка с жидкопоршневым двигателем "Флюидайн" работает следующим образом.

Стабильная непрерывная работа двигателя 1 при подведении внешней теплоты к полости 7 обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателя 1 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего тела (газа) в полостях 6, 7 и канале 5, приводящие к вынужденным колебаниям столбов жидкости в холодной трубе 2, горячей трубе 3, выходной трубе 4. Поскольку выходная труба 4 выполнена в виде конуса, то увеличение столба жидкости в выходной трубе 4 будет более значительнее, чем если бы труба 4 была цилиндрической формы, а струя жидкости в верхней части трубы 4 имеет более высокое давление. В результате часть жидкости при фазе работы двигателя 1, когда в выходной трубе жидкость движется вверх, при высоком давлении проходит через загнутый на 180 градусов конец 8 и падает на лопатки 14 турбины 13, приводя ее во вращение. Вращение турбины 13 передается на вал 12, к которому подсоединены потребители механической энергии или энергогенератор (не показаны). Для выравнивания и поддержания постоянного давления в камере 9, в ее верхней части имеется отверстие 10, соединяющее камеру 9 с окружающей средой. С лопаток 14 жидкость собирается в нижней части камеры 9 и по U-образной трубке 11 подается в холодную трубу 2, тем самым поддерживая постоянное количество жидкости в двигателе 1 и высоту колебания в выходной трубе 4. При фазе работы двигателя, когда уровень жидкости в выходной трубе опускается, воздух из окружающей среды засасывается в камеру 9 и верхнюю часть трубы 4 через отверстие 10, а турбина продолжает вращаться по инерции. Затем цикл повторяется,
Источники информации:
1. Г.Ридер, Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., "Мир", 1986, стр. 43.

2. Г.Ридер, Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., "Мир", 1986, стр. 45 - 47 - прототип.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и устройств, работающих по циклу Стирлинга. Достигаемый технический результат - преобразование энергии колебания рабочих сред двигателя в полезную механическую или электрическую энергию. Стабильная непрерывная работа двигателя 1, при подведении внешней теплоты к полости 7, обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателя 1 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего тела (газа) в полостях 6, 7 и канале 5, приводящее к вынужденным колебаниям столбов жидкости в холодной трубе 2, горячей трубе 3 и конусообразной выходной трубе 4. Конусность трубы 4 позволяет добиваться более высокого поднятия уровня жидкости и увеличения давления жидкости на конце 8, загнутом на 180^o и соединенном с камерой 9. Жидкость при повышенном давлении падает на лопатки 14 турбины 13, что приводит к ее вращению, передаваемому через вал 12 потребителю механической или электрической энергии. Постоянное количество жидкости в двигателе 1 поддерживается с помощью U-образной трубки 11. 1 ил.

Энергосиловая установка с жидкопоршневым двигателем "Флюидайн", включающая в себя двигатель "Флюидайн", состоящий из связанных между собой холодной, горячей и выходной труб, частично заполненных жидкостью, отличающаяся тем, что снабжена рабочей камерой, соединенной в нижней части с холодной трубой двигателя U-образной трубкой, заполненной, как и нижняя часть камеры, жидкостью, причем конец трубки в холодной трубе двигателя расположен выше уровня столба жидкости в данной трубе, а выходная труба двигателя выполнена на конус, верхняя часть которого входит в камеру над турбиной, расположенной в верхней части камеры на валу, который связан с потребителем механической энергии или электрогенератором.