Двигатель с внешним подводом теплоты Советский патент 1987 года по МПК F02C1/00 

Изобретение относится к двигателе строению и может быть использовано в двигателях с внешним подводом теплоты. Известен двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий по меньшей мере один цилиндр с плоским днищем, -установленньй в нем на пружинной опо ре по меньшей мере один поршень, раз деляющий рабочую полость цилиндра на две камеры - надпоршневую и подпоршневую, сообщенные между собой через нагреватель, регенератор и охладитель, напорную и сливную магистрали подключенные к подпоршневрй полости и снабженные клапанами, камеру привода поршня, размещенную во внутренней полости последнего и отделенную от подпоршневой камеры при помощи штока, закрепленного одним торцом в днище цилиндра и снабженного перепускными каналами, и регулятор выходной мощности. При работе двигателя после выравнивания давления между камерой привода -поршня и полостью цилиндра, движение поршня осуществляется за счет сил инерции, что является недостаточно надежньш, так как инерция не обеспечивает стабильности хода. Цель изобретения - повьшгение надежности работы. Для достижения поставленной цели в известном двигателе перепускные каналы в штоке выполнены в виде продольных пазов, разделенных на пары, в каждой из которых один паз размещен у днища цилиндра, а другой примыкает к противоположному торцу штока, а регулятор выходной мощности вы полнен в виде резервуара с регулируе мым объемом, подключенного к камере привода при помощи дополнител ьного канала в штоке, а пружинная опора поршня размещена в камере привода. На фиг.1 изображена схема двигателя; на фиг.2 - диаграммы изменений давлений в рабочей полости двигателя АВСД и в камере привода поршня АССА Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с плоским днищем, установленный в нем поршень 2, разделяющий рабочую полость цилиндра 1 на две камеры - надпоршневую-3 и под поршневую 4, сообщенные между собой через нагреватель 5,регенератор 6 и охладитель 7. Во внутренней полости поршня размещена камера привода 8, которая отделена от подпоршневой камеры 4 при помощи штока 9, закрепленного одним торцом в днище цилиндра 1 и снабженного перепускными каналами. Перепускные каналы выполнены в виде продольных пазов 10 и 11, разделенных на пары, в каждой из которых один паз 10 размещен у днища цилиндра, а другой 11 примыкает к противоположному торцу штока 9, Поршень 2 подпружинен относительно цилиндра 1, причем пружины 12 и 13 размещены в камере привода 8 поршня, К подпоршневой камере 4 цилиндра 1 подключены напорная I4 и сливная 15магистрали, снабженные клапанами 16и 17, Двигатель снабжен также регулятором/выходной мощности, выполненным в виде резервуара 18 с регулируемым объемом, подключенного к камере привода 8 поршня 2 при помощи дополнительного канала 19 в штоке 9, Двигатель с внешним подводом теплоты работает следующим образом (см, фиг.2), При подходе поршня 2 к верхнему положению газ перемещается из горячей надпоршневой камеры 3 цилиндра 4 через нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель: 7 в холодную подпорщневую камеру 4, Газ при этом охлаждается, давление в полости цилиндра 1 снижается, открывается клапан 17 и происходит всасывание из сливной магистрали I5 (линия ДА), пружина 12 В крайнем положении поршня 2 камера привода 8 сообщается с полостью цилиндра 1 продольным пазом I1 на штоке 9, Давление в камере привода 8 и в полости цилиндра 1 выравнивается (линия АА). Энергия, накопленная в пружине 12, вызьгоает Перемещение поршня 2 вниз. Перекрьгоается сообщение камеры привода 8 с полостью цилиндра 1, Газ из холодной камеры 4 цилиндра I через охладитель 7, регенератор 6 и нагреватель 5 перемещается в горячую камеру 3, нагревается, давление в полости цилиндра 1 повьппается (линия АВ), Давление в камере привода 8 также пЬвьш1ае т ся (линия АС ) за счет уменьшения объема в ней на величину объема штока 9, входящего в камеру 39 привода 8. Однако, давление в полости цилиндра 1 растет быстрее, чем в камере привода 8, Результирующая разность давлений иР между полостью цилиндра 1 и камерой привода 8, действующая на площадь штока 9, перемещает поршень 2 вниз, При давлении в. полости цилиндра 1, превьш ающем давЛение в магистрали нагнетания 14, от крывается клапан 16, и происходит нагнетание (линия ВС). При подходе поршня 2 к нижнему по ложению сжимается пружина 13, накапливая энергию, В крайнем нижнем положении поршня 2 продольным пазом 10 камера привода 8 сообщается с полостью цилиндра 1, Давления в камере привода 8 и полости цилиндра 1 вырав ниваются (линия Сс),. Энергией пружины 13 поршень 2 перемещается вверх, перекрьшается сооб щение камеры привода 8 с полостью ци линдра 1. Газ из горячей зоны полости цилиндра 1 через нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель 7 перемещается в холодную зону. Давление в полости цилиндра 1 понижается (линия СД). Давление в камере привода 8 так же понижается (линия СА) за счет увеличения объема, соответствзпощего объему выходящего из камеры привода 8 штока 9, но при меньшей скорости, чем в полости цилиндра 1. Результирующая разность давлений ;ЗР между камерой привода 8 и полостью цилиндра 1, действующая на площадь штока 9 перемещает поршень 2 вверх. При достижении давления в полости цилиндра 8Меньшего, чем в сливной магистрали 15, открывается клапан 17 и происходит всасывание (линия ДА) 2 Поршень 2 доходит до верхнего положения, и цикл повторяется. Регулирование выходной мощности двигателя осуществляется изменением частоты работы, путем изменения объема камеры привода 8 дополнительным регулируемьм объемом резервуара 18 для регулирования выходной мощности, которая каналом 19 сообщена с камерой привода 8. При уменьшении объема камеры устройством для регулирования выходной мощности давление в камере привода изменяется быстрее и до большей величины (линии АС и GA), разность давлений л Р2 и РЗ между камерой привода и полостью цилиндра уменьшается, а соответственно уменьшаются усилие перемещения лоршня 2 и скорость работы двигателя. Это приводит к уменьшению выходной мощности. При увеличении объема камеры давление в камере привода 8 изменяется медленнее и до меньшей величины, разность давлений между камерой привода и полостью цилиндра повьш1ается, следовательно, повышается усилие перемещения поршня 2 и скорость работы двигателя, что .приводит к увеличению выходной мощности. Обеспечение вьфавнивания давлений в камере цривода и полости цилиндра, необходимого для реверса, продольными пазами 10 и 11 выпЬлненными на штоке 9, позволяет поддерживать перецещение поршня разностью давлений между камерой привода и полостью цилиндра на протяжении всего хода неза висимо От режимов работы двигателя. Это ведет к стабильности характеристик двигателя и повьш1еншо надежности его работы.

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий по меньшей мере один цилиндр с плоским днищем, установленный в нем на пружинной опоре, пр меньшей мере один поршень, разделяющий рабочую полость цилиндра на дЬе камеры - надпоршневую и подпоршневую, сообщенные между собой через нагреватель,, регенератор и охлади-тель, напорную и сливную магистрали, подключенные к подпоршневрй полости и снабженные клапанами, камеру .../,,-. 7Т-Х...-..,, вода поршня, размещенную во внутренней полости последнего и отделенную от подпоршневой камеры при помощи штока, закрепленного одним торцом в днище цилиндра и снабженного перепускными каналами, и регулятор выходной мощности, отличающийся тем, что, с цепью повышения надежности работы, перепускные каналы в штоке выполнены в виде продольных пазов, разделенных на пары, в каждой из которых один паз размещен у днища цилиндра, а другой примыкает к противоположному торцу штока, а регулятор выходной мощности выполнен в виде резервуара с регулируемым объемом,подключенного к камере привода при по(Л мощи дополнительного канала в шуоке, а пружинная опора поршня размещена в камере привода. со 4ib СО IND

nepe/ eu4ef/ue

фиг.г