Многоцилиндровый двигатель с внешним подводом теплоты Советский патент 1990 года по МПК F02G1/43 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей с внешним подводом теплоты.

Цель изобретения - повышение КПД двигателя путем интенсификации теплообмена в его нагревателе.

На фиг. 1 представлена принципиальная конструктивная схема многоцилиндрового двигателя; на фиг. 2 - то ж вид сверху, с камерой сгорания, размещенной с торца нагревателя; на фиг. 3 - то же, вариант размещения камеры сгорания перпендикулярно нагревателю.

Многоцилиндровый двигатель с внешним подводом теплоты содержит цилиндры 1, поршни-вытеснители 2 и рабочие поршни 3, размещенные в цилиндрах и разделяющие объем каждого из них на горячую 4 и холодную 5 полости, магистрали 6, нагреватель 7, регенератор 8 и охладитель 9, установленные в каждой магистрали, механизм привода вала (не показан), интенсификатор теплообмена (вставка) 10 с радиальными сквозными каналами 11, камеру сгорания 12, теплоизолирующий кожух 13, рекуперативлей по гидравлическому сопротивлению и теплообмену.

После прогрева нагревателя 7 дают импульс от стартера на вращение вала. При вращении вала начинается перемещение поршней 2 и 3 в цилиндрах 1 двигателя. При нахождении поршня 3 в ВМТ, а поршня 2 в среднем положении, основная масса рабочего тела сосредотачивается в нагревателе 7 и горячей полости 4. В резуль10 тате подвода теплоты к рабочему телу давление в полостях 4 и 5 возрастает и, действуя на поршень 3, перемещает его к НМТ, осуществляя процесс расширения. При начале движения поршня 3 к НМТ, поршень 2

.с также перемещается к НМТ с опережением поршня 3 на 90° п.к.в. и перемещает рабочее тело из полости 5 через охладитель 9, регенератор 8 и нагреватель 7 в горячую 4 полость двигателя. При достижении порщ- нем 3 НМТ процесс расширения заканчива20 ется, в это время поршень 2 уже прошел НМТ и движется к ВМТ, переталкивая рабочее тело из полости 4 через нагреватель 7, регенератор 8 и охладитель 9 в полость 5. Пор- 3 начинает движение к ВМТ, начи шень

нь1й тёплообм енник 14 предвари тел ьно го по- нается процесс сжатия в холодной полос догрева воздуха, поступаюшего в камеру - - ...«а ПППГПНРМ Л RMT сгорания, и перегородку 15.

Двигатель работает следующим обрати 5. После достижения поршнем 3 ВМТ процесс сжатия заканчивается и начинается снова процесс расширения.

За счет достижения на трубках нагревателя постоянной тепловой нагрузки, путем 30 применения интенсификатора теплообмена, выполненного в виде трубной вставки со сквозными радиальными каналами, КПД двигателя увеличивается, повышается и надежность работы двигателя.

зом.

В камеру сгорания 12 подается топливо и воздух. В результате химической реакции окисления происходит процесс сгорания, сопровождающийся резким повышением температуры. Горячие продукты сгорания входят в пространство, ограниченное теплоизлучаю- щей вставкой 10, затем газы по перфорированным каналам 11 направляются к нагревателю 7. Каналы 11, для продуктов сгорания, расположены по длине вставки 10 таким образом, что к трубкам нагревателя 7 по всей их поверхности подаются продукты сгорания одинаковой массы и с одина

За счет достижения на трубках нагревателя постоянной тепловой нагрузки, путем 30 применения интенсификатора теплообмена, выполненного в виде трубной вставки со сквозными радиальными каналами, КПД двигателя увеличивается, повышается и надежность работы двигателя.

35

Формула изобретения

1. Многоцилиндровый двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах и разделяющие объем каждого цилиндра на гоДуКТЫ С1 иР 1г1г1 1 иДг1Г1С11 Л5иГ1 IVlCl V Ol ri S .tJ.|УCl... ..., - - -.- -1

КОВОЙ скоростью. Это обуславливает равно- 40 рячую и холодную полости, подключенные

мерный подвод теплоты к трубкам нагревателя 7 за счет конвективной составляющей. При этом и радиационная составляющая от теплоизлучающей вставки равномерно действует на трубки нагревателя. В результате взаимодействия конвективной и радиационной составляющей теплопередачи, поверхность трубок нагревателя 7 нагревается равномерно и достигает своего максимально допустимого значения. Преодолев теродна к другой через магистраль, в которой установлены нагреватель, регенератор и охладитель, механизм привода вала, связанный с порщнями, интенсификатор теплообмена, размещенный между топочным про- странством каждой камеры сгорания и поверхностями нагрева нагревателя и изготовленный из теплоизлучающего материала, и теплоизлучающий кожух, охватывающий каждый нагреватель, отличающийся тем,

М а льни дин У V- 1 rlmv/l J Оосдм -ппл. i ., .... ..- I ,,

мическое сопротивление материала трубок Q что, с целью повышения КПД, нагреватель

каждого цилиндра выполнен в виде кольцевых трубок и все нагреватели расположены в виде кольцевого сквозного колодца, камера сгорания выполнена общей для всех циpuA- .- - ..Hv...... --Г-линдров и размещена в торце трубчатого

ны На торцах щели между вставкой 10 и §5 колодца, а интенсификатор теплообмена вы- кожухом 13 установлены одинаковые тепло- полнен в виде трубной вставки с днищем, обменники 14 с целью обеспечения в обеихразмещенной внутри кольцевого колодца, обчастях нагревателя 7 одинаковых показате-ращенной открытым торцом к камере сгоранагревателя 7 теплота передается рабочему телу. Если камера сгорания 12 располагается посередине нагревателя 7 (фиг. 3), то продукты сгорания распределяются перегородкой 15 в противоположные от нее стороей по гидравлическому сопротивлению и еплообмену.

После прогрева нагревателя 7 дают импульс от стартера на вращение вала. При вращении вала начинается перемещение поршней 2 и 3 в цилиндрах 1 двигателя. При нахождении поршня 3 в ВМТ, а поршня 2 в среднем положении, основная масса рабочего тела сосредотачивается в нагревателе 7 и горячей полости 4. В результате подвода теплоты к рабочему телу давление в полостях 4 и 5 возрастает и, действуя на поршень 3, перемещает его к НМТ, осуществляя процесс расширения. При начале движения поршня 3 к НМТ, поршень 2

также перемещается к НМТ с опережением поршня 3 на 90° п.к.в. и перемещает рабочее тело из полости 5 через охладитель 9, регенератор 8 и нагреватель 7 в горячую 4 полость двигателя. При достижении порщ- нем 3 НМТ процесс расширения заканчивается, в это время поршень 2 уже прошел НМТ и движется к ВМТ, переталкивая рабочее тело из полости 4 через нагреватель 7, регенератор 8 и охладитель 9 в полость 5. Пор- 3 начинает движение к ВМТ, начишень

нается процесс сжатия в холодной полос - - ...«а ПППГПНРМ Л RMT

нается процесс сжатия в холодной полос - - ...«а ПППГПНРМ Л RMT

ти 5. После достижения поршнем 3 ВМТ процесс сжатия заканчивается и начинается снова процесс расширения.

За счет достижения на трубках нагревателя постоянной тепловой нагрузки, путем 30 применения интенсификатора теплообмена, выполненного в виде трубной вставки со сквозными радиальными каналами, КПД двигателя увеличивается, повышается и надежность работы двигателя.

35

Формула изобретения

1. Многоцилиндровый двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах и разделяющие объем каждого цилиндра на го|УCl... ..., - - -.- -1

40 рячую и холодную полости, подключенные

40 рячую и холодную полости, подключенные

одна к другой через магистраль, в которой установлены нагреватель, регенератор и охладитель, механизм привода вала, связанный с порщнями, интенсификатор теплообмена, размещенный между топочным про- странством каждой камеры сгорания и поверхностями нагрева нагревателя и изготовленный из теплоизлучающего материала, и теплоизлучающий кожух, охватывающий каждый нагреватель, отличающийся тем,

ныл.... ..- I ,,

Q что, с целью повышения КПД, нагреватель

ния. и снабженной сквозными радиальными каналами, расположенными рядами перпендикулярно ее оси, причем расстояние между рядами по мере удаления от камеры сгорания увеличивается.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что каналы в разных рядах выполнены с

разным проходным сечением, уменьшающимся по мере удаления от камеры сгорания.

3. Двигатель по п. I, отличающийся тем, что вставка выполнена пористой с толщиной стенки, увеличивающейся по мере удаления от камеры сгорания.

Изобретение относится к области машиностроения и позволяет увеличить КПД двигателя путем интенсификации теплообмена и равномерности распределения температур в нагревателе. Нагреватель 7 каждого цилиндра выполнен в виде кольцевых трубок и все нагреватели 7 расположены в виде кольцевого сквозного колодца, внутри которого размещен интенсификатор 10 теплообмена, выполненный из теплоизлучающего материала в виде трубной вставки с днищем и снабженный сквозными радиальными каналами 11, расположенными рядами, перпендикулярными оси вставки. Причем расстояние между рядами и диаметры каналов в рядах меняются в зависимости от расположения камеры 12 сгорания относительно нагревателя 7. Камера 12 сгорания м.б. размещена в торце нагревателя 7 со стороны открытого конца трубной вставки и м.б. размещена перпендикулярно оси нагревателя на равном удалении от его торцов, в этом случае трубная вставка снабжена вместо днища перегородкой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

Фиг.д