ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА Советский патент 1996 года по МПК F02G1/43 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям, работающим по циклу Стирлинга.

Цель изобретения повышение надежности двигателя Стирлинга.

На фиг.1 изображен двигатель Стирлинга в разрезе; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 с вставкой прямоугольного сечения; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1 с вставкой Г-образного сечения; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1 с вставкой
Т-образного сечения; на фиг.5 разрез А-А на фиг.1 с вставкой П-образного сечения; на фиг.6 разрез А-А на фиг.1 с вставками Г, Т, П и прямоугольного сечения; на фиг. 7 разрез Б-Б на фиг.1 с вставками Т-образного сечения; на фиг.8 разрез Б-Б на фиг.1 с вставками прямоугольного сечения и кольцевым коллектором, объединяющим каналы нагревателя у периферии диска.

Двигатель Стирлинга содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с верхней крышкой 2, снабженной емкостью 3 для размещения источника теплоты 4. Вытеснительный 5 и рабочий 6 поршни отделяют в цилиндре 1 горячую 7 и холодную 8 полости. Нагреватель 9, регенератор 10 и охладитель 11 установлены последовательно в магистрали, соединяющей между собой горячую 7 и холодную 8 полости. Рабочий поршень 6 снабжен штоком 12 для передачи движения приводному механизму (на чертеже не показан). Нагреватель 9 выполнен в виде диска с размещенными в нем радикальными каналами, разделенными на пары, в каждой из которых один канал 13 соединяют горячую полость 7 с периферией диска, а другой канал 14 соединяет периферию диска с регенератором 10, причем каналы 13 и 14 каждой пары сообщены между собой у периферии диска нагревателя 9 и выполнены в виде пазов, заполненных вставками 15. Для снижения утечек теплоты от источника 4 в окружающую среду емкость 3 с источником 4 и диск нагревателя 9 окружены тепловой изоляцией 16. Для защиты от механических воздействий емкость 3 с источником 4, диском нагревателя 9 и тепловой изоляцией 16 помещены в кожух 17. Для упрощения технологии изготовления и увеличения теплообменной поверхности радиальные каналы 13 и 14 всех пар нагревателя 9 выполнены в виде пазов, заполненных вставками 15 прямоугольного (см. фиг.2), Г-образного (см. фиг.3), Т-образного (см. фиг.4) или П-образного (см. фиг.5) сечения. Для исключения воздушного зазора между диском нагревателя 9 и емкостью 3 с источником теплоты 4 и уменьшения теплового сопротивления при передаче тепла от источника 4 к нагревателю 9 и горячей полости 7 диск нагревателя 9 и емкость 3 соединены между собой при помощи сварки или припоя. Для упрощения технологии изготовления каналы 13 и 14 всех пар нагревателя 9 соединены между собой по периферии кольцевым коллектором 18 (см. фиг.8).

Двигатель Стирлинга работает следующим образом. Тепловая энергия передается от источника теплоты 4 к нагревателю 9 и горячей полости 7 за счет теплопроводности материала емкости 3. При движении вытеснительного поршня 5 вверх рабочее тело из горячей полости 7 через каналы 13 и 14 нагревателя 9, регенератор 10 и охладитель 11 перемещается в холодную полость 8 и охлаждается. Давление в цилиндре 4 при этом понижается, а рабочий поршень 6 за счет усилия, действующего на шток 12 от приводного механизма, перемещается в верхнее положение, осуществляя сжатие рабочего тела. После реверса вытеснительный поршень 5 перемещается вниз. При этом рабочее тело из холодной полости 8 через охладитель 11, регенератор 10 и каналы 13 и 14 нагревателя 9 перемещается в горячую полость 7 и прогревается, а давление в цилиндре 1 повышается и воздействует на рабочий поршень 6, который под действием этого давления начинает двигаться вниз, совершая расширение рабочего тела и полезную работу, передаваемую через шток 12 приводному механизму (на фигурах не показан). После реверса вытеснителя 5 к верхнему положению цикл повторяется.

Выполнение нагревателя в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, выполненными в виде пазов, заполненных вставками фигурного сечения, позволило упростить технологию изготовления и повысить КПД двигателя за счет увеличения теплообменной поверхности нагревателя, но и повысить надежность двигателя Стирлинга за счет исключения малонадежной тепловой трубы и улучшения качества сварных швов путем улучшения доступа к ним.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям работающим по циклу Стирлинга, и позволяет повысить надежность двигателя. Двигатель Стирлинга содержит цилиндр 1 с верхней крышкой 2, снабженной емкостью для размещения источника теплоты 4. Вытеснительный 5 и рабочий 6 поршни отделяют в цилиндре горячую 7 и холодную 8 полости, сообщенные между собой через нагреватель 9, регенератор 10 и охладитель 11. Нагреватель 9 выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными пазами 13 и 14, заполненными вставками с прямоугольной, Г-, Т- или П-образной формой сечения. Работа двигателя осуществляется под действием теплофизических процессов. Выполнение нагревателя в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, выполненными в виде пазов, позволяет повысить надежность двигателя за счет исключения малонадежной тепловой трубы и улучшения качества сварных швов путем улучшения доступа к ним. Исключение воздушного зазора между емкостью и источником теплоты за счет их соединения между собой при помощи припоя или сварки, а также увеличение сечения, по которому передается теплота от источника к нагревателю и горячей полости, позволяет повысить надежность двигателя за счет уменьшения теплового сопротивления между источником теплоты и нагревателем. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр с верхней крышкой, снабженной емкостью для размещения источника теплоты, вытеснительный и рабочий поршни, размещенные в цилиндре и разделяющие его объем на горячую полость, холодную полость и буферную полость, нагреватель, регенератор и охладитель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей горячую и холодную полости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности двигателя, нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными профилированными каналами, одна часть каналов соединяет горячую полость с периферией диска, где сообщена с другой частью каналов, соединяющих периферию диска с регенератором, причем каналы выполнены в виде пазов, заполненных вставками. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель и емкость с размещенным в ней источником теплоты соединены между собой при помощи припоя. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель и емкость, в которую заключен источник теплоты, соединены между собой при помощи сварки. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, вставки выполнены прямоугольной Г-, Т- или П-образной формы сечения. 5. Двигатель по пп. 1, 4, отличающийся тем, что каналы нагревателя объединены по периферии кольцевым коллектором.