Двигатель с внешним подводом теплоты Советский патент 1987 года по МПК F02C1/00 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в двигателях с внешним подводом теплоты. Известны двигатели с внешним под водом теплоты, содержащие по меньше мере один цилиндр с плоским днищем, установленный в нем на пружинной оп ре поршень, перемещающийся между ни ней и верхней мертвыми точками и ра деляющий рабочую камеру цилиндра на надпоршневую и подпоршневую полости сообщенные между собой через нагреватель, регенератор и охладитель, напорную и сливную магистрали, подключенные к подпоршневой полости и снабженные клапанами, камеру привода поршня,- размещенную внутри последнего и отделенную от подпоршнево полости при помощи штока, закрепленного одним торцом в днище цилиндра и снабженного перепускным каналом, сое диняющим подпоршневую полость с каме рой привода при положении поршни в нижней мертвой точке, и регулятор вы ходной мощности, В известных двигателях регулятор мощности не обеспечивает достаточно широкого диапазона регулируемой работы. Целью изобретения является расширение диапазона регулируемой работы. Для достижения поставленной цели в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем по меньшей мере оди цилиндр с плоским днищем, установленный в нем на пружинной опоре поршень, перемещающийся между нижней и верхней мертвыми точками и разделяющий рабочую камеру цилиндра на надпоршневую и подпорщневую полости, сообщенные между собой через нагреватель, регенератор и охладитель, на порную и сливную магистрали, подключенные к подпоршневой полости и снабженные клапанами, камеру привода поршня, размещенную внутри последнего и отделенную от подпорщневой полости при помощи штока, закрепленного одним торцом в днище цилиндра и снабженного перепускным каналом, сое диняющим подпоршневую полость с камерой привода при положении поршня в нижней мертвой точке, и регулятор вы ходной мощности, поршень снабжен дополнительными каналами, сообщенными с камерой привода поршня и выполненными с возможностью подключения к пе 282 репускному каналу при положении поршня в верхней мертвой точке, а регулятор выходной мощности выполнен в виде регулируемого дросселя и размещен в перепускном канале, На чертеже представлена конструктивная схема двигателя с внешним подводом теплоты. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с плоским днищем, установленный в нем поршень 2, перемещаюшдйся между нижней и верхней мертвыми точками и разделяющий рабочую камеру цилиндра 1 на две полости, надпоршневую 3 и подпоршневую 4, сообщенные.между собой через нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель 7, Во внутренней полости поршня 2 размещена камера 8 привода, которая отделена от подпоршневой полости 4 при помош;и штока 9, закрепленного одним концом в днище цилиндра 1 и снабженного перепускным каналом 10. Поршень 2 снабжен дополнительными каналами 1.1, объединенными со стороны его внутренней поверхности кольцевым коллектором 12, и подпружинен относительно цилиндра 1, причем пружины 13 и 14 размещены в камере 8 привода поршня 2. Дополнительные каналы 11 и кольцевой коллектор 12 сообщены с камерой 8 привода и выполнены с возможностью подключения к перепускному каналу 10 при положении поршня в верхней мертвой точке. К подпоршневой полости 4 цилиндра 1 подключены напорная 15 и сливная 16 магистрали, снабженные клапанами 17 и 18. Двигатель снабжен также регулятором выходной мощности, . выполненным в виде регулируемого дросселя 19 и размещенным в перепускном канале 10. Двигатель с внешним подводом теплоты работает следующим образом. При подходе поршня 2 к верхней мертвой точке газ перемещается из горячей надпоршневой полости 3 цилиндра 1 через нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель 7 в холодную подпорщневую полость 4. Газ при этом охлаждается, давление в камере цилиндра 1 понижается, открывается клапан 18, происходит всасывание из сливной магистрали 16, Пружина 13 сжимается, накапливая энергию. При положении поршня 2 в верхней мертвой точке камера привода 8 сообщается с камерой цилиндра 1 через дополнительные каналы 11, кольцевой коллектор 12 и перепускной канал 10. Усилия, действующие на поршень 2 со стороны камеры цилиндра 1 и камеры 8 привода выравниваются, и происходит реверс поршня 2 за счет энергии, накопленной в пружине 13. Перекрывается сообщение камеры 8 привода с камерой цилиндра 1. При движении поршня 2 к нижней мертвой точке газ из подпоршневой холодной полости А цилиндра 1 через охладитель 7, регенератор 6, и нагре ватель 5 перемещается в горячую надпоршневую. полость 3. Газ при этом нагревается, давление в камере цилиндра 1 повышается. Давление в камере 8 также повышается за счет умен шения объема на величину объема штока 9, входящего в камеру 8 привода. Однако, давление в камере цилиндра растет быстрее, чем в камере 8 привода. Результирующая разность давлений между камерой цилиндра 1 и камерой 8 привода, действующая на площадь щтока 9, перемещает поршень 2 к нижней мертвой точке. При давлении в камере цилиндра 1, превьш1ающем дав ление в напорной магистрали 15, открывается клапан 17 и происходит нагнетание газа в напорную магистраль 15. При подходе поршня 2 к нижней мертвой точке сжимается пружина 14, накапливая энергию. При положении поршня 2 в нижней мертвой точке камера 8 привода сообщается с камерой цилиндра 1 через перепускной канал 10 в щтоке 9. Усилия, действующие на поршень 2 со стороны камеры цилиндра 1 и камеры 8 привода, выравниваются и происходит реверс поршня 2 за счет энергии, накопленной в пружине 14, Перекрывается сообщение камеры 8 привода с камерой цилиндра 1. При движении поршня 2 к верхней мертвой точке газ из горячей .надпоршневой полости 3 цилиндра 1 через нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель 7 перемещается в хьлодную подпоршневую полость 4. Газ при этом охлаждается, давление в камере цилиндра 1 понижается. Давление в камере 8 привода также понижается за счет увеличения объема, соответствующего объему выходящего из камеры 8 привода штока 9, но при меньшей скорости, чем в камере цилиндра 1. Результирующая разность давлений между камерой 8 привода и камерой цилиндра 1, действующая на площадь,штока 9, перемещает поршень 2 к верхней мертвой точке. При достижении давления в камере цилиндра 1 меньшего, чем в сливной магистрали 16, открывается клапан 18 и происходит всасьгоание газа из сливной магистрали 16. Поршень 2 доходит до верхней мертвой точки и цикл повторяется. Регулирование выходной мощности двигателя осуществляется изменением частоты работы путем изменения сечения регулируемого дросселя 19, размещенного в перепускном канале 10, При увеличении проходного сечения регулируемого дросселя 19 уменьшается время на выравнивание усилий,действующих на поршень со стороны камеры цилиндра 1 и камеры 8 привода, а частота работы и выходная мощность двигателя при этом увеличиваются. При уменьшении проходного сечения регулируемого дросселя 19 время на выравнивание усилий, действующих на поршень со стороны камеры цилиндра 1 и камеры 8 привода, увеличивается, а частота работы двигатели и выходная мощность двигателд .уменьшаются.. Подключение камеры цилиндра к камере привода через дополнительные каналы, коллектор и перепускной канал при положении поршня в верхней мертвой точке, и размещение регулируемого дросселя в перепускном канале позволяют изменять степень заполнения камеры привода при положении поршня в крайних мертвых точках, а это приводит к расширению диапазона регулирования скорости работы и ( выходной мощности предлагаемого двигателя с внешним подводом теплоты.

Г7 JS IS

16 18

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий по меньшей мере один цилиндр с плоским днищем, установленный в нем на пружинной опоре поршень, перемещающийся между нижней и верхней мертвыми точками и разделяющий рабочую камеру цилиндра на надпоршневую и подпоршневую полости, сообщенные между собой через нагреватель, регенератор и охладитель, напорную и сливную магистрали, подключенные к подпоршневой полости и снабженные клапанами, камеру привода поршня, размещенную внутри последнего и отделенную от подпоршневой полости при помощи штока, закрепленного одним торцом в днище цилиндра и снабженного перепускньм каналом, соединяющим подпоршневую полость с камерой привода при положении поршня в нижней мертвой точке, и регулятор выходной мощности, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулируемой работы, поршень снабжен дополнительными каналами, сообщенными с камерой привоi (Л да поршня и выполненными с возможностью подключения к перепускному каналу при положении поршня в верхней мертвой точке, а регулятор выходной мощности выполнен в виде регулируемого дросселя и размещен в перепускном канале. со ел to оо