Двигатель с внешним подводом теплоты Советский патент 1983 года по МПК F02G1/04 

Фиг.1 Охлаждение

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что газовые камеры выполнены цилиндрическими и снабжены пластинами, установленными в камерах параллельно их осям и с зазором одна относительно другой.

3.Двигатель по пп. 1 и 2,, отличающийся тем, что верхняя часть холодной газовой

камеры сообщена при помощи трубки с нижней частью горячей газовой камеры.

4. Двигатель по пп. 1-3, отличающийся тем, что камера привода снабжена гибкой перегородкой, а привод выполнен в виде винтовой пары, причем винт жестко связан с гибкой перегородкой.

1. ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий горячую и холодную газовые камеры, сообщенные между собой в верхней части через регенератор, а в нижней части - через дополнительную камеру, заполненную жидкостью,источники подвода и отвода теплоты, камеру привода, подключенную к холодной газовой камере в ее верхней части, и привод, отличающийся тем, что, с целью повыщения его мощности, дополнительная камера выполнена в виде цилиндра, снабженного поршнем, размещенным в нем с возможностью перемещения между крайними его положениями, причем каждая из газовых камер подключена при помощи пучка труб к цилиндру в зоне одного из крайних положений поршня, а источники подвода и отвода теплоты подключены к пучкам труб, соответственно примыкающим к горячей и холодной газовым камерам.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях с внещним подводом теплоты. Известны двигатели с внешним подводом теплоты, содержащие горячую и холодную газовые камеры, сообщенные между собой в верхней части через регенератор, а в нижней части - через дополнительную камеру, заполненную жидкостью, источники подвода и отвода теплоты, камеру привода, подключенную к холодной газовой камере в ее верхней части, и привод 1. Однако известным двигателям присущи низкие мощности. Цель изобретения - повыщение мощности двигателя. Поставленная цель достигается тем, что в двигателе дополнительная камера выполнена в виде цилиндра, снабженного порщиемразмещенным в нем с возможностью перемещения между крайними его положениями, причем каждая из газовых камер подключена при помощи пучка труб к цилиндру в зоне одного из крайних положений поршня, а источники подвода и отвода теплоты подключены к пучкам труб, соответственно примыкающим к горячей и холодной газовым камерам. Газовые камеры выполнены цилиндрическими и снабжены пластинами, установленными в камерах параллельно их осям и с зазором одна относительно другой. Верхняя часть холодной газовой камеры сообщена при помощи трубки с нижней частью горячей газовой камеры. Камера привода снабжена гибкой перегородкой, а привод выполнен в виде винтовой пары, причем винт жестко связан с гибкой перегородкой. На фиг. 1 изображен предлагаемой двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант двигателя для сервопривода; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3. Двигатель содержит горячую 1 и холодную 2 газовые камеры, сообщенные между собой в верхней части через регенератор 3, а в нижней части - через дополнительную камеру 4, заполненную жидкостью 5. Дополнительная камера 4 выполнена в виде цилиндра, снабженного поршнем 6, размещенным в нем с возможностью перемещения между его крайними положениями. Каждая из газовых камер 1 (или 2) подключена к камере 4 в зоне одного из крайних положений поршня 6 при помощи пучка труб 7 (или 8). Источники подвода 9 и отвода 10 теплоты подключены к пучкам труб 7 (или 8), соответственно примыкающим к горячей 1 и холодной 2 газовым камерам. Газовые камеры 1 и 2 выполнены цилиндрическими и снабжены пластинами 11, установленными в камерах параллельно их осям и с зазором одна относительно другой. Верхняя часть холодной газовой камеры 2 сообщена при помощи трубки 12 с нижней частью горячей газовой камеры 1. Двигатель содержит также камеру 13 привода, жестко соединенную с камерой 4 и подключенную к холодной газовой камере 2 в ее верхней части при помощи трубки 14, и привод 15. Камера 13 привода снабжена гибкой перегородкой 16, а привод выполнен в виде винтовой пары 17 и 18, размещенной в буферной полости 19. Винт 17 жестко связан с перегородкой 16, а гайка 18 с помощью вилки соединена со стержнем 20, внешний конец которого жестко и неподвижно закреплен. Стержень 20 заключен в эластичный рукав 21, который герметично закреплен с, одной стороны на жестко закрепленном конце стержня 20, а с другой - на штуцере 22 буферной полости 19. В качестве рабочего газа может быть использован любой газ, в том числе и воздух. В качестве жидкости возможно применение воды, фреона, эфира, а также органических высокотемпературных теплоносителей и т. д. В варианте двигателя для сервопривода поршень снабжен штоком 23, который уплотняется на выходе из дополнительной камеры 4 с двух сторон скатывающейся уплотнительной диафрагмой 24. Двигатель работает следующим образом. Если к двигателю, заполненному сжатым рабочим газом, подводить тепло от внешнего

источника 9 к поверхностям соединительных трубок 7 горячей стороны двигателя и охлаждать поверхности соединительных трубок 8 холодной стороны, то в результате конвективной циркуляции жидкости с горячей стороны двигателя рабочий газ в горячей газовой камере 1 нагревается, насыщается парами жидкости, и давление его возрастает. Повышенное давление рабочего газа через регенератор 3 воздействует на гибкую перегородку 16 и, преодолевая давление в буферной полости 19, воздействует на винт 17 привода механизма преобразования поступательного движения во вращательное. Поскольку гайка 18 упомянутого механизма через стержень 20 соединена с неподвижным основанием двигателя, то в результате взаимодействия частей механизма привод 15 и связанные с ним камера 4, газовые камеры 1 и 2 и регенератор 3 поворачиваются вокруг оси вращения в другое положение с приподнятым холодным концом камеры 4. При этом поршень 6 под действием силы тяжести перемещается на горячий конец камеры 4. Уровень жидкости в горячей газовой камере 1 поднимается, вытесняя газ регенератор 3 в холодную газовую камеру 2. Температура и давление газа понижаются за счет соприкосновения его с развитой поверхностью камеры 2 (пластинок

заполняющих газовую камеру 4). При этом давление в буферной полости 19 оказывается большим, чем давление в газовых камерах 1 и 2. Гибкая перегородка 16 действует на механизм в обратном направлении и возвращает все части двигателя в исходное положение. Сжатый газ в буферной полости 19 играет роль пружины. При перемещении гибкой перегородки в сторону буферной полости 19 повышается давление в ней. При обратном ходе энергия этого давления возвращается обратно.

Понижение давления рабочего газа при переходе его в холодную газовую камеру 2 связано не только с понижением его температуры, но и с тем, что происходит конденсация паров жидкости, что обеспечивает более глубокое изменение давления в цикле, с чем и связана значительно большая мощность двигателя.

В случае применения двигателя для сервопривода (фиг. 3) дополнительная камера 4 неподвижна. Перемещение поршня 6 производится с помошью штока 23. При перемещении поршня 6 рабочий газ перемещается в горячую 1 или холодную 2 газовые камеры, в результате чего и изменяется давление в системе, а привод передает усилие рабочему органу.

А-А

Фиг.2