Двигатель с внешним подводом теплоты Советский патент 1986 года по МПК F02G1/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании свободно-поршневых двигателей с внешним подводом теплоты с гидравлическим приводом. Цель изобретения - расширение диапазона устойчивой работы двигателя с внешним подводом теплоты со свободно-перемешаюшимися гидравлическими поршнями. На чертеже изображена принципиальная схема двигателя. Двигатель содержит горячий 1 и холодный 2 цилиндры с крышками 3 и днишами 4, частично заполненные жидкостью, разделяющей их объемы на жидкостную 5 и газовую 6 полости, подключенные одна к другой соответственно через гидравлическую магистраль 7 и через нагреватель 8., регенератор 9 и охладитель 10, гидравлический цилиндр 11 с клапанами 12 и 13, жидкостную перепускную магистраль 14 с дросселем 15 переменного сечения, двухступенчатый дифференциальный поршень 16, подпружиненный пружиной 17, размещенный частично в жидкостной полости горячего цилиндра с образованием надпоршневой 18 и подпоршневой 19 зон и частично в гидравлическом цилиндре, и расточку 20, выполненную в днище горячего цилиндра. Двигатель работает следующим образом. Если к нагревателю 8 подводится тепловой поток, давление рабочего тела возрастает, действует через жидкость на ступень меньшего диаметра дифференциального поршня 16, заставляет его перемещаться вниз, сжимая пружину 17, при этом ступень большего диаметра дифференциального поршня вызывает интенсивное перемещение жидкости из подпоршневой зоны 19 через гидравлическую магистраль 7 в холодную жидкостную полость 5 цилиндра 2, а жидкость в надпоршневой зоне 18 спускается вниз. Это приводит к перекачке тела из холодной газовой полости 6 цилиндра 2 через охладитель 10, регенератор 9, нагреватель 8 в горячую газовую полость 6 цилиндра 1, при этом рабочее тело нагревается, что приводит к дальнейшему повышению давления и перемещению двухступенчатого дифференциального порщня до тех пор, пока сила, действующая на жидкость, не уравновесится силой пружины. В нижней мертвой точке двухступенчатого дифференциального поршня уровень жидкости в холодном цилиндре 2 больше, чем в горячем 1, поэтому жидкость перетекает через перепускную магистраль 14 из холодной жидкостной полости 5 цилиндра 2 в надпоршневую зону 18 горячего цилиндра 1, восстанавливая уровни. Это приводит к началу перекачки рабочего тела из горячей газовой полости 6 цилиндра 1 через нагреватель 8, регенератор 9, охладитель 10 в холодную газовую полость 6 цилиндра 2, при этом температура и давление рабочего тела понижаются. Энергия, запасенная пружиной 17, заставляет двухступенчатый дифференциальный поршень двигаться вверх, что приводит к интенсивному перемещению жидкости из холодной жидкостной полости 5 цилиндра 2 через гидравлическую магистраль 7 в подпоршневую зону 19, а жидкость в надпоршневой зоне 18 поднимается вверх, вытесняя рабочее тело из горячей газовой полости 6 цилиндра 1, через нагреватель 8, регенератор 9, охладитель 10 в холодную газовую полость 6 цилиндра 2. При этом рабочее тело охлаждается, что приводит к дальнейшему падению давления и перемещению двухступенчатого дифференциального поршня вверх до тех пор, пока сила, действующая со стороны пружины, не уравновесит силу, действующую со стороны рабочего тела. В верхней части мертвой точке двухступенчатого дифференциального поршня, уровень жидкости в горячей жидкостной полости 5 больше, чем холодной, поэтому жидкость перетекает через перепускную магистраль 14 из горячей жидкостной полости в холодную цилиндра 2, при этом давление рабочего тела несколько возрастает, заставляя двухступенчатый дифференциальный поршень перемещаться вниз. Далее цикл повторяется. Полезную работу с двигателя можно снимать, например, с помощью пристьЕкованного к нему устройства, выполненного в виде гидравлического цилиндра 11, содержащего клапаны 12 и 13, причем меньшая ступень дифференциального поршня 16 через расточку 20, выполненную в днище 4, выведена в цилиндр 11. Регулировка амплитуды и частоты циклов колебаний жидкости и двухступенчатого дифференциального поршня осуществляется дросселем 15 переменного сечения. Дросселем переменного сечения можно регулировать скорость перетекания жидкости по перепускной магистрали 14 из полости в полость, а значит задавать частоту и амплитуду колебаний жидкости и двухступенчатого дифференциального поршня. Наличие двухступенчатого дифференциального порщня и перепускной магистрали позволяет решить проблему устойчивого возврата части энергии для компенсации потерь из-за вязкого трения жидкости. Очевидно, что жидкость перетекает через магистраль не только в крайних положениях двухступенчатого дифференциального порщня, но и во всех промежуточных, как только образуется разность уровней жидкости в полостях, поэтому несмотря на изменение амлитуды колебаний двухступенчатого дифференциального поршня и жидкости, происходящей при изменении полезной нагрузки, работа теплового двигателя остается устойчивой.

Формула изобретения

Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий по меньшей мере одну пару вертикально установленных горячего и холодного цилиндров, снабженных крышками и днищами и частично заполненных жидкостью, разделяющей их объемы на жидкостную и газовую полости, подключенные одна к другой соответственно через гидравлическую магистраль и через нагреватель, регенератор и охладитель, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона устойчивой работы, двигатель дополнительно снабжен гидравлическим цилиндром с

обратными клапанами, жидкостной перепускной магистралью с дросселем переменного сечения и двухступенчатым дифференциальным подпружиненным поршнем, ступень увеличенного диаметра которого размещена в жидкостной полости горячего цилиндра и разделяет ее на надпоршневую и подпоршневую зоны, ступень меньшего диаметра размещена в гидравлическом цилиндре, причем в днище горячего цилиндра выполнена расточка, а надпоршневая зона жидкостной полости горячего цилиндра и жидкостная полость холодного цилиндра соединены между собой при помощи жидкостной перепускной магистрали.

Изобретение относится к двигателям Стирлинга с свободно перемещающимися гидравлическими порщнями. Целью изобретения является расщирение диапазона устойчивой работы двигателя. Двигатель содержит по меньшей мере одну пару вертикальных горячего и холодного цилиндров, частично заполненных жидкостью, разделяющей их л- --объемы на жидкостную и газовую полости. В жидкостной полости горячего цилиндра установлен дифференциальный поршень (ДП) 16. При подводе к нагревателю 8 теплоты ДП 16 перемещается вниз, одновременно с этим происходит и перемещение жидкости из зоны 19 через магистраль 7 в полость (П) 5 цилиндра 2. Перемещение ДП 16 происходит до тех пор, пока сила, действующая на жидкость, не уравновесится силой пружины 17, одновременно с этим жидкость перетекает через магистраль 14 из П 5 цилиндра 2 в П 5 цилиндра 1, восстанавливая уровни. При обратном движении ДП 16 жидкость перетекает в обратном направлении. Под действием пружины 17 процесс интенсифицируется. Колебание жид9 кости способствует перетеканию рабочего тела из П 5 в полость горячего I и холодного (Л 2 цилиндров. Полезная работа снимается с помощью гидравлического цилиндра 11, в с котором раз.мещена ступень уменьшенного диаметра ДП 16. 1 ил. 1C О5 00 сд