Термодинамическая модель двигателя с внешним подводом теплоты Советский патент 1983 года по МПК F02G1/04 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано на моделях для исследования рабочего процесса двигателя с внешним подводом теплоты.

Известны термодинамические модели двигателя с внешним подводом теплоты, содержаш,ие по меньшей мере один цилиндр, с помещенным в него подвижным регенератором, отделяющим друг от друга горячую и холодную полости, привод регенератора и камеру отбора мощности, отделенную от холодной полости цри помощи герметичной гибкой перегородки 1.

Однако в известных моделях угол опережения изменения холодной полости по фазе изменения горячей полости является величиной постоянной для данной конструкции или изменяется в очень узком диапа зоне.

Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых параметров.

Для достижения поставленной цели в термодинамической модели двигателя с внешним подводом теплоты, содержащем по меньшей мере один цилиндр с помещенным в него подвижным регенератором, отделяющим друг от друга горячую и холодную полости, привод регенератора и камеру отбора мощности, отделенную от холостой полости при помощи герметичной гибкой перегородки, привод регенератора выполнен электромагнитным в виде двух индуктивных катушек переменной полярности, подключенных к источнику тока через блок управления частотой, причем одна из катушек установлена неподвижно в камере отбора мощности, а вторая размещена в регенераторе.

Герметичная гибкая перегородка может быть выполнена конусной.

На фиг. 1 схематически показана модель двигателя с внешним подводом теплоты; на фиг. 2 - конусная мембрана.

Термодинамическая модель содержит по меньшей мере один цилиндр 1, с помещенным в него подвижным регенератором 2, отделяющим друг от друга горячую 3 и холодную 4 полости, заполненные рабочим теплом, и камеру 5 отбора мощности, отделенную от ходовой полости 4 гибкой герметичной перегородкой 6. Регенератор 2 выполнен в виде кольцевой катушки индуктивности, охватывающей центральный стержень 7, неподвижно закрепленный в одном из торцов цилиндра 1. Другой конец стержня 7 поддерживается кронштейном 8, установленным в камере 5.

К горячей полости 3 подключен нагреватель 9, выполненный в виде тепловых труб 10, а камера 5 отбора мощности снабжена снаружи охлаждающими ребрами 11.

В камере 5 отбора мощности установлен порщень 12 со щтоком 13, а объем между порщнем 12 и гибкой перегородкой 6 заполнен маслом. В выступающей в камеру 5 -части стержня 7 установлена неподвижная индуктивная катушка 14. Катушка 2 и 14 при помощи приводов 15 и 16 подключены к блоку управления частотой - переключателю 17 постоянного тока. Наибольшие выступы 18 на стеике камеры 5 предназначены для ограничения хода регенератора.

Для снижения утечек тепла стержень 7 и регенератор 2 снабжены керамическими

проставками 19 и 20. С этой же целью регенератор 2 разделен пористыми керамическими перегородками 21 на отсеки.

Гибкая геометрическая перегородка 6 может быть выполнена в виде конусной мембраны, изготовленной из тонкого листа стали 6 и состоящего из внешнего конуса 22, края которого приведены к стенкам цилиндра 1, и внутреннего конуса 23, приваренного к стержню 7. Вершины конусов 22 и 23 соединены, а линия соединения изогнут в виде эластичной многоугольной звездочки (фиг. 2), причем углы ее могут менять свою величину при нагрузке жидкости на мембрану.

Горячий конец генератора 2 может быть выполнен в виде пористой волнистой металлической пластины 24, а холодный конец - в виде кольцевого металлического наконечника 25, форма которого совпадает с формой конической мембраны 6 в сжатом состоянии, при этом металлический наконечник 25 имеет продольные щели для течения газов.

Модель работает следующим образом. При положении поршня 12 в крайнем правом положении, соответствующем верхней мертвой точке, переключатель 17 посылает по проводам 15 и 16 импульсы постоянного тока в катущку 14 индуктивности и регенератор 2 такой полярности, где регенератор 2 оттталкивается катушкой 14 и перемещается в крайнее левое положение, а рабочее тело вытесняется через поры регенератора в холодную полость 4. Рабочее тело, соприкасаясь со стенками, мембраны 6 охлаждается и при перемещении порщня 12 влево сжимается. При достижении поршнем 12 его нижней мертвой точки переключатель 17 меняет полярность импульсов постоянного тока на противоположную и сила электромагнитного взаимодействия перемещает регенератор 2 вправо, причем максимальный его ход ограничивается выступами 18. При этом рабочее тело вытесняется

в горячую полость 3, нагревается и увеличивается его давление. Расщирение рабочего тела происходит при повышенном давлении до перемещения поршня 12 в крайнее правое положение, после чего рабочий цикл повторяется.

Так как движение ренегератора определяется временем и величиной подачи импульса постоянного тока, то, варьируя ими, можно изменять фазовые углы опережения изменения объема холодной полости по сравнению с горячей полостью, что позволит исследовать рабочий процесс в широком диапазоне изменение фазового угла и определить оптимальные величины последней.

1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащая по меньшей мере один цилиндр с помещенным в него подвижным регенератором, отделяющим друг от друга горячую и холодную полости. привод регенератора и камеру и отбора мощности, отделенную от ходовой -полости при помощи герметичной гибкой перегородки, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых параметров, привод регенератора выполнен электромагнитным в виде двух индуктивных катушек переменной полярности, подключенных к источнику тока через блок управления частотой, причем одна из катущек установлена неподвижно в камере отбора мощности, а вторая размещена в регенераторе. 2. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что герметичная гибкая перегородка выполнена конусной.