Двигатель с внешним подводомТЕплОТы Советский патент 1981 года по МПК F02G1/43 

мещен регенератор 9. Пространство 10 вокруг регенератора 9 внутри оболочк заполнено теплоизоляцией 11. Постоянные магниты 12 и 13 служат для приведения в движение вытеснителя 4. Магнит 12, выполненный в виде кольца, закреплен на поршне 3 в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, а магнит 13, выполненный в виде дискд,, соединен при помощи штока 14 с вытеснителем 4 и установлен внутри магнита 12, в той же плоскости с минимальным кольцевым зазором. Магниты 12 и 13 намагничены так, что кольцевой зазор между ними образован одноименными полюсами. Теплоотвод от холодной полости 8 осуществляется посредством теплообменника, помещенного внутри поршня 3, через который при помощи гибких трубопроводов 15 прокачивается газообразный или жидкий теплоноситель. С поршнем 3 также соединена полезная нагрузка 16 (линейный электрогенератор, насос и т.д Теплоподвод осуществляется от .источника 7 тепла излучением. Теплоизоляции 17 и 11 служат для уменьшения утечек тепла от источника 7 и горячей полоЬти б.

Двигатель работает следующим образом.

Тепло источника 7 проходит через стенки цилиндра двигателя, где частично преобразуется в механическую энергию колебаний поршня 3, которая (за вычетом потерь и энергии, затрачиваемой на привод вытеснителя 4) передается полезной нагрузке 16. . Непреобразованное тепло отводится от поршня 3 теплоносителем, подающимся по гибким трубопроводам 15. Преобразование в камере двигателя тепловой энергии в механическую, как и в других двигателях, работающих по циклу Стирлинга, обусловлено тем, что при колебательном движении поршня 3 газ в камере подвергается поочередно сжатию и расширению, а вытеснитель 4 своим колебательным движением перемещает газ в цилиндре через регенератор 9 таким образом, что при сжатии основное количество газа находится в холодной полости 8, а при расширении - в горячей полости 6. Полезная механическая энергия колебаний поршня 3 образуетс при этом как разность работ расширения и сжатия. Частота колебаний поршня 3 близка к собственной частоте определяемой его массой и уйругостью газа в камере.

В результате взаимодействия магнитов 12 и 13 часть энергии колебаний поршня передается выстенителю 4. Возможность получения положительного фазового угла колебаний вытеснителя 4, необходимого для реализации цикла Стирлинга, обусловлена характером взаимодействия магнитов 12,

13, которые действуют как отрицательная пружина, т.е. усилие отталкивания магнитов, приложенное к вытеснителю, противоположно по направлению перемещения поршня 3 от нейтрального положения, вызвавшему это усилие.

Возможны и другие схемы установки магнитов, дающие эффект отрицательной пружины. Например, два полюсных наконечника магнита 13 на вытеснителе расположены не в одной плоскости с кольцевым магнитом 12, а со смещением в обе стороны по оси на величину взаимного перемещения поршня 3 и вытеснителя 4. При этом зазор между магнитами 12 и 13 должен быть образован разноименными полюсами.

При использовании для связи вытеснителя 4 и поршня 3 обычной пружины направление усилия и перемещения совпадают, вследствие чего требуемый положительный фазовый угол вытеснителя не может быть получен.

При определенных массе вытеснителя 4 , амплитуде его перемещения и величине необратимых потерь энергии, затрачиваемой на его привод, путем соответствующего выбора упругости пружины 5 и характеристик магнитов 12 и 13 можно получить любое значение фазового угла, в том числе оптимальное 90-110, требуемое для наилучшей реализации цикла Стирлинга

Бесконтактный привод вытеснителя в предлагаемом двигателе позволяет уменьшить механические потери энерги увеличить надежность и ресурс работы за счет отсутствия износа деталей привода

Формула изобретения Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий корпус, .на котором установлен по меньшей мере один цилиндр, образующий при помощи поршня рабочую камеру, разделенную вытес;5ителем на две полости - горячую, ;1римыкающую к источнику тепла, и холодную, примыкакяцую к теплоотводящим поверхностям, сообщенные между собой через регенератор, причем вытеснитель связан с цилиндром при помощи пружины и элемент согласования движения вытеснителя с поршнем, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия двигателя путем улучшения согласования движения поршня и вытеснителя и уменьшения потерь на трение , элемент согласования выполнен в виде по меньшей мере двух постоянных магнитов, установленных на поршне и вытеснителе с зазором в плоскости перпендикулярной оси цилиндра, и обращенных один к другому одноименными полюсами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2769853/25-06, кл. F 02 G 1/04, 24.05.1979.

ЛЛтУУУ

.