Силовая установка Советский патент 1991 года по МПК F02G1/43 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам, использующим двигатели Стирлинга и применяемым для перекачивания жидкостей.

Целью изобретения является повышение эффективности установки,

На фиг. 1 приведена схема свободно- поршневой установки; на фиг. 2 - вариант с другой формой вытеснительного поршня; на фиг. 3 - схема дополнительного уплотни- тельного устройства.

Силовая установка (фиг. 1) содержит поршневой насос 1 и двигатель Стирлинга. заключенные в цилиндр 2, торцовую перегородку 3 с центральным отверстием, насосную камеру 4, с нижней крышкой 5 и креплением 6, снабженную клапанами 7, 8, 9 и 10 впуска и выпуска перекачиваемой жидкости, насосный поршень 11, нагреватель 12, регенератор 13 и охладитель рабочего тела, выполненный в виде тепловой трубы, которая имеет корпус 14 и прикреплекный к его внутренней поверхности фитиль 15. В цилиндре 2 установлены вытеснительный поршень 16 и рабочий поршень 17, отделяющие в цилиндре 2 полости расширения 18, полость сжатия 19 и буферную полость 20. Рабочий поршень 17 связан с насосным поршнем 11 с помощью полого штока 21. Тепловая труба установлена внутри штока 21 и неподвижно закреплена на крышке 5 насосной камеры 4. Вытеснитель- ный поршень 17 имеет пневматическую пружину 22.

Силовая установка содержит также уплотнительное устройство 23 и дополнительное уплотнительное устройство 24 (фиг. 2), которые выполнены соответственно в виде сильфона 25 и сильфона 26. Сильфон 25 одним своим торцем герметично присоединен к перегородке 3, а другим - к внешней поверхности штока 21. Сильфон 26 одним своим торцом герметично присоединен к корпусу 14 тепловой трубы,а другим - к внутренней поверхности штока 21 (фиг. 3).

На поверхности части корпуса 14 тепловой трубы, ограничивающей зону испарения и установленной в полости сжатия 19, имеются интенсификаторы теплоотдачи, которые выполнены в виде многозаходных винтовых канавок (не показаны). Аналогичные интенсификаторы выполнены на поверхности части корпуса 14 тепловой трубы, ограничивающей зону конденсации.

В качестве теплоносителя тепловой трубы может быть использован, например, метиловый спирт.

Установка работает следующим образом.

При движении вытеснительного поршня 16 ониз происходит вытеснение рабочего тела из полости 19 через регенератор 13 и нагреватель 12 в полость расширения 18. В .нагревателе 12 к рабочему телу подводится теплота от внешнего источника, в результате чего давление рабочего тела возрастает и рабочий поршень 17 вместе с вытесни- тельным поршнем 16 движется вниз и через шток 21 перемещает насосный поршень 11 поршневого насоса 1. При этом клапаны 7 и 10 впуска и выпуска открыты. Через клапан 7 перекачиваемая жидкость поступает в насосную камеру 4, а через клапан 10 подается потребителю.

При равенстве силы инерции движения вытеснительного поршня 16 и сил давления, действующих на него со стороны полости расширения 18, пневматической пружиной 22 и полости 19 сжатия, вытеснительный поршень 16 останавливается, рабочий поршень 17 продолжает двигаться вниз, т.к. он имеет большую инерционность. При этом

давление рабочего тела в полости расширения 18 уменьшается. Вытеснительный поршень 16 начинает дви аться вверх, переталкивая рабочее тело через нагреватель 12

и регенератор 13 в полость сжатия 19, где осуществляется отвод теплоты через корпус 14 и фитиль 15 тепловой трубы в ее зону . испарения. После этого, как сила действующая на рабочий поршень 17 со стороны бу0 ферной полости 20 и насосной камеры 4, станет больше суммарной силы давления со стороны полости сжатия 19 и инерции движения, рабочий поршень 17 начинает двигаться вверх. При этом клапаны 7 и 10

5 выпуска закрыты, а клапаны 8 и 9 выпуска открыты. Жидкость через клапан 8 поступает в насосную камеру 4, а через клапан 9 подается потребителю. Цикл повторяется,

0Отвод теплоты из внутреннего контура

двигателя осуществляется с помощью низкотемпературной тепловой трубы, зона испарения которой размещена в полости сжатия 19, а зона конденсации охлаждается

5 перекачиваемой жидкостью.

Отвод теплоты непосредственно из полости сжатия с помощью тепловой трубы позволяет снизить мертвый объем охладителя и, Следовательно, повысить эффектив0 ностьустановки, а установленная неподвижно тепловая труба и применение основного и дополнительного герметизирующих устройств в виде сильфона позволяет повысить надежность силовой установки.

5

Формула изобретения 1. Силовая установка, содержащая поршневой насос и двигатель Стирлинга, заключенные в цилиндр с верхней и нижней

0 крышками, торцевую перегородку, разделяющую цилиндр на первый и второй объемы, вытеснительный поршень, рабочий поршень, связанный с насосным поршнем, причем вытеснительный и рабочий поршни

5 размещены внутри цилиндра в первом объеме и разделяют его на полость расширения, полость сжатия и газовую полость, расположенную под рабочим поршнем, нагреватель, регенератор, охладитель, установленные по0 следовательно в магистрали, соединяющей полость расширения и полость сжатия, причем насосный поршень помещен во втором объеме цилиндра и соединен с рабочим поршнем штоком, проходящим через централь5 ное отверстие торцевой перегородки, уплотнительное устройство, установленное между торцевой перегородкой и штоком, впускные и выпускные клапаны, расположенные во втором объеме цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повышения

эффективности путем уменьшения мертвого объема охладителя устэноркз снабжена дополнительным уплотнительным устройством, рабочий поршень, шток и насосный поршень выполнены с дополнительным центральным отверстием, охладитель выполнен в виде низкотемпературной тепловой трубы, установленной в дополнительное центральное отверстие и зацепленной на крышке цилиндра, причем зона конденсации тепловой трубы размещена во втором объеме цилиндра, а зона испарения тепловой трубы установлена в полости сжатия первого обьема цилиндра дополнительное уплотнительное устройство

установлено между тепловой тр/бои и внут ренней поверхностью дополнительного центральною отверстия при этом на внешней поверхности тепловой трубы в зоне ис парения и зоне конденсации выполнены интенсификаторы теплоотдачи

2Установка поп 1, о т л и ч а ю щ а я- с я тем что интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде многозаходных винтовых канавок

3Установка по пп 1-2 отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности основное и дополнительное гермети зирующие устройства выполнены в Риде сильфона

Изобретение относится к силовым установкам, использующим двигатели Стирлинга, для перекачивания жидкости. Целью изобретения является повышение эффективности и надежности установки. Силовая установка содержит поршневой насос 1, цилиндр 2, торцевую перегородку 3, разделяющую цилиндр двигателя на два объема, один из которых является насосной камерой 4. Внутри цилиндра размещен вытеснительный поршень 16 и рабочий поршень 17, связанный с насосным поршнем 11, и разделяют его на полость расширения 18, полость сжатия 19 и буферную полость 20. Полость расширения 18 и полость сжатия 19 соединены установленными последовательно нагревателем 12, регенератором 13 и охладителем выполненным в виде тепловой трубы, установленной в центральное отверстие перегородки и закрепленной на цилиндре. Зона конденсации тепловой трубы размещена в насосной камере 4, а зона испарения тепловой трубы расположена в полости сжатия 19. Насосная камера снабжена клапанами 7, 8, 9 и 10 для впуска и выпуска перекачиваемой жидкости. При движении рабочего поршня 17 вниз также перемещается насосный поршень 11. При этом клапаны 7 и 10 открыты. После того как рабочий поршень 17 начинает двигаться вверх, открываются клапаны 8 и 9. Цикл повторяется. Отвод теплоты из внутреннего контура двигателя осуществляется с помощью тепловой трубы, которая позволяет исключить мертвый объем охладителя, и приводит к повышению эффективности и надежности силовой установки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг

Фие.З