Двигатель с внешним подводом тепла Советский патент 1981 года по МПК F02G1/53 

(54) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛА

I

Изобретение относится к явигатепе- строению, а именно к двигателям с внешним подводом тепла.

Известны двигатели с внешним подводом тепла, содержащие корпус по меньшей мере с одним рабочим цилиндром, в котором размещен регенератор, разделяющий внутреннее пространство цилиндра на нагреваемую и охлаждаемую полости переменного объема, теплопередаюшие кожухи, охватывающие торцевые части цилиндра и заполненные теплоаккумулируюшей жидкостью, аппараты теплообмена, связанные с кожухами, гидроцилиндр с плунжером, сообщенный с гидравлическими полостями кожухов, и сильфонные поршни, скрепленные с цилиндром и отдеяяюшие полости переменного объема от гидравлических полостей.

Кроме того, двигатель обеспечен выносными нагревателем и холодильником.

Однако надежность известного устройства снижена именно из-за наличия сильфонных порщней, так как вытеснение жидКОСТИ из пространства между при больших скоростях перемещения днища сильфонов связано с возникновением гидроударов.

Цель изобретения - повышение надежности путем исключения гидроударов.

Указанная цель достигается тем, что сильфонные поршни выполнены коническими, образуя щели переменного сечения, наименьшая величина которых расположена

10 в зоне скрепления порщней с цилиндром.

На фиг. 1 показан двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - головка двигателя; на фиг. 3 - схема развертки двигателя.

15

Двигатель содержит корпус 1 с рабочими цилиндрами 2, в каждом иа которых размещен регенератор 3, например из пористой металлокерамики, разделяющий внутреннее пространство цилиндра 2 на

20 нагреваемую и охлаждаемую полости переменного объема, расположенные внутри сильфонных порщней 4 и 5. соответственно, скрепленных с цилиндром 2. Ня корпусе 1 установлены теплопередаюидае кожухи, нагреваемый 6 и охлаждаемый 7, охватываюише торцевые части цилинщш 2 и заполненные теплоаккумулирующей жиакостью, желательно с малым коэффшхиентом объемного расширения. Возможно ,и заполнение гидравлических полостей 8 и 9 соответственно кожухов 6 и 7 различными жидкостями, например расплавом солей Na и маслом. Двигатель снабжен также аппаратами теплообмена - нагревателем и охладитё|Лем (не показаны), которые связаны с кожухами 6 и 7. Нагреватель и .охладитель могут быть вьшолнены любыми, например, в качестве нагревателя возможно использование ядерного источника тепла камеры сгорания, концентратора соянечной энергии и иных устройств, причем связь теплообменных аппара-Лзв возможно осуществить при помопш тепловых труб. ДЕИгатель снабжен также гащ)авлическим приводом, выполненным в виде гидро цилиндра 1О с плунжером 11, шарнирно связанным с наклонной шайбой 12, аа1фепленной на валу отбора мощности 13. ГИ15зоцилиндр 10 патрубками 14 сообщен с гидравлическими полостями В и 9 ко жухов 6 и 7. Сильфонные поршни 4 и 5 размещены внутри кожухов 6 и 7 и отделяют полости переменного объема от гидравпичесюсх полостей 8 и 9. Кожухи 6 и 7 образуют с цилиндракш 2 и гидрошшинфами 10 отдельные модули, которые размещены вокруг вала 13 отбора мощности. Причем патрубки 14 сообщают гидроцилиндр 10 с гидравличес кими полостями 8 и 9 соседних цилиндров 2, образуя последовательную цепь. Внутреннее пространство рабочих цилинщ)ов 2 заполнено рабочим телом - газом под высоким давлением, например; ге лием, с параметрами порядка 2ОО атм. При этом на наклонную шайбу 12 передается только рабочее давление. Сильфонные поршни 4 и 5 выполнены коническими, образуя щели переменного сечения, наименьшая величина которых расположена в зоне скрепления поршней 4 и 5 с цилиндром 2. Данные щели мо-; гут быть образованы и иным образом нежели коническое выполнение поршней 4 и 5, важно лишь соблюсти условие воэрастания величины проходного сечения щели по мере,удаления от зоны скрепления поршней 4 и 5 и цшшнщзов 2. При включении аппаратов теплообмена газ во внутренних полостях цилиндра 2 изменяет свое состояние, что вызывает перетекание газа через регенератор 3. В связи с тем, что, вращаясь, наклонная шайба 12 через плунжеры 11 определяет степень распрямления поршней 4 и 5 в разных цилиндрах 2, то закон изменения давления в каждом из них смешен по фазе. Величина давления является максимальной в момент наибольшего раскрытия поршня 4 и минимальной - в момент его полного сжатия. Так как полость 8 связывает поршень 4 с плунжером 11 гидроцилиндра 10 соседнего гидроцилинфу 10, плунжер 11 -которого связан с поршнем 5 того же самого рабочего цилиндра 2, то законы перемещения дшпца каждого из поршней 4 и 5 не совпадают по фазе, что позволяет осуществить процесс расширения при повышенном давлении, а процесс сжатия - приниженным. Плунжеры 11 попеременно вращакУг шайбу 12, осуществляя отбор мощности. Перемещение поршней 4 и 5 связано с необходимостью вытеснения жидкости из гидравлических полостей 8 и 9. При этом гофрированная поверхность сильфонных поршней 4 и 5 подвергаются воздействию потоков жидкости. При сжатии поршней 4 и 5 жидкость, проходя в щель переменного сечения, не изменяет своих параметров, так как в данной щели осуществляется поддержание постоянного удельного расхода, следствием чего является исключение ги{фоударов. Изобретение позволяет повысить надежность двигателя с внешним подводом тепла путем исключения ги/фоударов и увеличить срок службы ;сит фонных поршней. Формулаиз об р е т е н и я Двигатель с внешним подводом тепла, содержащий Kcpiiyc по меньшей мере с одним рабочим цилиндром, в котором размешен регенератор, разделяющий внутретгнее пространство цилиндра на нагреваемую и охлаждаемую полости переменного , теплопередающие кожухи, охватывающие торцёш 1е части цилиндра и заполн ные теплоаккумулирующей жидкостью, аппараты теплообмена, связанные с кожухами, гидроцилинщ) с плунжером, сообщенный с гидравлическими полостями козкухов, и Сильфонные порщни, скрепленные с цилиндром и .отделягоише полости переменного объема от-гидравлических полостей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения гидроударов, сильфонные поршни выполнены коническими, образуя щелиS переменного сечения, наименьшая величи8

Зона нагрела

Зона охлалсдения

Фиа. 1 6 на которых расположена в зоне скрепления поршней с пилищфом. Источники информации, принятые во внимание при эксп хгизе 1. Патент Великобритании № 1413438, кл. Fl G, опублик. 1975.