Двигатель с внешним подводом теплоты Советский патент 1992 года по МПК F02G1/43 

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

Известен двигатель Стирлйнга двойного действия с V-образным расположением цилиндров.

Двигатель содержит цилиндры, в каждом из которых установлен поршень, связанный с коленчатым валом. Каждый

цилиндр снабжен нагревателем рабочего тела. Нагреватели размещены в камере сгорания, снабженной форсункой, через которую поступает топливо.

Недостатком этого двигателя является высокая токсичность продуктов сгорания топлива. Для устранения этого недостатка двигатель должен быть снабжен тепловым аккумулятором.

Известен двигатель Стирлинга с тепловым аккумулятором, заполненным твердым теплозапасающим материалом.

ю о ю ю

Двигатель содержит нагреватель, соединенный с контейнером теплового аккумулятора, снабженного камерой сгорания с воздуходувкой. При зарядке теплового аккумулятора продукты сгорания проходят че- рез пористую массу теплозапасающего материала, отдают ей тепло и выбрасываются в атмосферу.

После того, как температура массы теплозапасающего материала достигнет определенной величины, работа камеры сгораний прекращается, а система клапанов отсоединяет тепловой аккумулятор от атмосферы. Для работы двигателя включа- ется высокотемпературная воздуходувка, создающая циркуляцию оставшихся продуктов сгорания по замкнутому контуру тепловой аккумулятор-нагреватель двигателя.

Недостатками двигателя являются увеличенные габаритные размеры и металлоемкость, обусловленные тем, что тепловой аккумулятор выполнен в виде отдельной конструкции, соединенной с двигателем трубопроводами и высокотемпературной воздуходувкой.

Известен также двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с установ- ленными в них поршнями, коленчатый вал, связанный с поршнями, нагреватели цилиндров, камеру нагрева, в которой расположены нагреватели, тепловой аккумулятор с электронагревательным ус- тройством.

Недостатками этого двигателя являются увеличенные габаритные размеры и металлоемкость, обусловленные тем, что тепловой аккумулятор выполнен в виде от- дельной конструкции, соединенной с двигателем трубой с отсечным клапаном. Недостатком является также и небольшое бремя работы двигателя между зарядками теплового аккумулятора, обусловленное значительными потерями теплоты от теплового аккумулятора при остановках двигателя..

Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров и металлоем- кости двигателя.

С этой целью двигатель дополнительно снабжен крышкой с.теплоизолирующим покрытием, цилиндры расположены V-образ- но, причем тепловой аккумулятор расположен в камере нагрева между нагревателями цилиндров, крышка с теплоизолирующим покрытием расположена над тепловым аккумулятором.

На чертеже изображен двигатель с внешним подводом теплоты, поперечный разрез.

Двигатель с внешним подводом теплоты содержит цилиндры 1. в каждом из которых установлен поршень 2, разделяющий объем цилиндра на горячую 3 и холодную 4 полости. Поршни 2 связаны с коленчатым валом 5. Цилиндры 1 снабжены нагревателями 6. Горячая 3 и холодная 4 полости сопряженных цилиндров соединены магистралями 7 с установленными в каждой из них нагревателем б, регенератором 8 и холодильником 9. В корпусе 10 заключена камера нагревателя 11, в которой расположены нагреватели 6 и тепловой аккумулятор 13 с электронагревательным устройством 13. Тепловой аккумулятор 12 включает контейнеры 14, заполненные расплавом теплоаккумулирующего вещества, например, если фторида лития LIF. В ниж- ней части корпуса 10 размещена ванна 15 с теплоносителем, например натрием, и установлено электронагревательное устройство

13.Наружная поверхность контейнеров 14 и внутренняя поверхность нижней части корпуса 10, расположенная над ванной 15, покрыты пористым слоем 16, образующим капиллярную систему. Двигатель снабжен крышкой 17с теплоизолирующим покрытием, расположенной над контейнерами 14 теплового аккумулятора 12. Крышка 17 установлена с возможностью перемещения в вертикальном направлении с помощью подъемного устройства 18. Цилиндры 1 расположены V-образно, а тепловой аккумулятор 12 размещен в камере нагрева 11 между нагревателями 6 цилиндров. .

Двигатель работает следующим образом.

При работе двигателя тепловой аккумулятор 12 предварительно заряжают. При этом крышку 17 с помощью подъемного устройства 18 опускают и отсоединяют тепловой аккумулятор 12 от камеры нагрева 11 с нагревателями 6. Электронагревательное устройство 13 подключают к источнику электрического тока. При этом теплоноситель, например натрий, находящийся в ванне 15, расплавляется, доводится до кипения и испаряется. Пары натрия конденсируются на контейнерах 14 с солью фторида лития с отдачей соответствующего количества теплоты. Жидкий натрий с поверхностей контейнеров 14 возвращается в ванну 15 через пористый слой 16. Этот процесс продолжается до полного расплавления соли в контейнерах

14,после чего электронагревающее устройство 13 отключают от источника электрического тока.

Для пуска двигателя крышку 17 с помощью устройства 18 поднимают и пары натрия начинают конденсироваться на трубках нагревателя 6, отдавая тепло рабочему телу двигателя, а сконденсировавшийся жидкий натрий через пористый слой 16 внутренней поверхности корпуса 10 стекает в ванну 15. Нижняя часть контейнеров 14 погружена в расплав натрия, который поднимается по капиллярной системе их внешней поверхности и испаряется за счет тепла расплавленной соли фторида лития LJF, заключенной в контейнерах 14. Для остановки двигателя крышку 17 с помощью устройства 18 опускают и отсоединяют тепловой аккумулятор 12 от камеры нагрева 11 с нагревателями 6. При этом контейнеры 14 с расплавленной солью фторида лития LIF от- делены от окружающей среды крышкой 17 и корпусом 10. что уменьшает потери тепла от контейнеров 14 а окружающую среду и увеличивает время работы двигателя между зарядами теплового аккумулятора.

Таким образом, V-образное расположение цилиндров с размещением теплового

аккумулятора в камере нагрева между нагревателями цилиндров уменьшает габариты и металлоемкость двигателя, ее крышка с теплоизолирующим покрытием, установленная над тепловым аккумулятором, увеличивает время работы между зарядами теплового аккумулятора.

Формула изобретения

Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с установленными в них поршнями, коленчатый вал, связанный с поршнями, камеру нагрева, в которой расположены нагреватели цилиндров и тепловой аккумулятор с электронагревательным устройством, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров и металлоемкости двигателя, двигатель дополнительно снабжен крышкой с теплоизолирующим покрытием, цилиндры расположены V-образно, причем тепловой аккумулятор расположен в камере нагрева между нагревателями цилиндров, крышка с теплоизолирующим покрытием расположена над тепловым аккумулятором.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей с внешним подводом теплоты, работающих по циклу Стирлйнга. Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров и металлоемкости двигателя, одновременно достигается увеличение времени работы между зарядками теплового аккумулятора. Двигатель содержит V-образ- но расположенные цилиндры 1, в каждом из которых установлен поршень 2. Цилиндры снабжены нагревателями 6, расположенными в камере нагрева 11. В камере нагрева также расположен тепловой аккумулятор 12 с электронагревательным устройством 13. Над тепловым аккумулятором установлена крышка 17 с теплоизолирующим покрытием с возможностью перемещения в вертикальном направлении. При пуске двигателя крышку 17 поднимают, при этом тепловой аккумулятор начинает отдавать теплоту нагревателем 6. Для остановки двигателя крышку 17 опускают вниз тем самым °т соединяют тепловой аккумулятор 12 от камеры нагрева 1.1 с нагревателями 6. V-обрззное расположение цилиндров с размещением теплового аккумулятора в камере нагрева между нагревателями цилиндров уменьшает габариты и металлоемкость двигателя, при этом крышка с теплоизолирующим покрытием, установленная над тепловым аккумулятором, увеличивает время работы между зарядами теплового аккумулятора. 1 ил. сл С

18

16 16 17

Г1 Л I/ .Х;УЛУ,УЛ / /УЛ