Двигатель с внешним подводом тепла Советский патент 1982 года по МПК F02G1/43 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигателях с внешним подводом тепл По основному авт.св.. 681205 известен двигатель с внешним подводом тепла, содержащий рабочий цилиндр с нагреваемой и охлаждаемой полостями переменного объема, сообщенными между собой через нагреватель, .генератор и охладитель, торцовые головки цилиндра с гидравлическими полостями/ связанными между собой перепускным трубопроводом, гидроцилиндр, подключенный кангшом к гидравлической полости : одной из головок, и через управляеьий запорный орган - к полости другой головки, рабочий мембранный поршен, связанный с устройством отбора мощности и размещенный в гидроцилинд ре, и вытеснительные мембранные порш ни, прикрепленные к цилиндру и отделяющие полости переменного объема от гидравлических полостей, причем рабочий и вытеснительные мембранные поршни выполнены с различными жесткостями при условии С 2 -7 3 известном двигателе управляем рабочий орган, включакхций клапаны и систему их управления, является сложным конструктивным узлом. Кроме того. при наличии лрдтекания в клапанах вытеснитель1ше мембранные поршни могут до запуска переместиться в положения, при которых запуск двигателя становится невозможным. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности запуска. Для достижения поставленной цели управляемый запорный орган выполнен в виде упругой мембраны, причем ее жесткость С связана с жесткостями рабочего мембранного поршня С и вытеснительного мембранного поршня на-i греваемой полости С соотношением На чертеже изображена схема двигателя с внешним подводом тепла. Двигатель содержит рабочий цилиндр 1 с нагреваемой 2 и охлаждаемой 3 полостями переменного объема, сообщенными между собой через нагреватель 4, регенер.атор 5 и охладитель 6. Полости 2 и 3 переменного Объема ограничены вытеснительными мембран ными поршнями 7 и 8 соответственно. На цилиндре 1 установлены торцовые головки 9 и 10, имеющие гидравлические полости 11 и 12, относящиеся к нагреваемой 2 и охлаждаемой 3 no-v лостям соответственно. К гидравлической полости 12 подключен гидроци линдр 13 посредством канала 14. Гидравлические полости 11 и 12 связаны перепускным трубопроводом ISj, подключенным к гидроцилйндру 13 Двигатель снабжен рабочим мембранным поршнем 16, кинематически через шток 17 связанным с устройством отбора мощности, например через якорь 18 и магнит 19 электрического генератора, размещенными в гидроцилиндре 13-. Вытеснйтельные поршни 7 и 8 прикреплены к цилиндру .1 и отде ляют полости 2 и 3 переменного объе ма от гидравлических полостей. В канале 14, соединяющем гидроци линдр 13 с гидравлической полостью 12 головки 10, установлена упругая мембрана 20, имеющая отрицательную жесткость. При этом для осуществления рабочего цикла должно быть соблюдено условие где С - жесткость рабочего поршня С, - жесткость вытеснительного поршня 7 нагреваемой полос ти 2 С - жесткость упругой мембраны 20. Двигатель с внешним подводом теп ла работает следующим образом. На тактах, связанных с перемещением жидкости, механизм неподвижен, т.е. запирает полость 12 аналогично клапанам, но при этом исключает под текание, характерное для последних. Упругая,мембрана 20 находится.в одном из своих крайних положений и имеет при этом максимальное значение силы упругости. Перепад давлений на упругой мембране 20 на этих тактах растет и равен в любой точке этих процессов давлению, которое создается разностью сил упругости вытеснительных поршней 7 и 8. При достижении усилия от перепад давления на нем в том или другом направлении (в зависимости от такта связанного с перемещением жидкости) несколько большего, чем максимальная сила упругости мембраны 20, последняя приходит в движение. Начинается один из тактов перемещения в полостях 2 и 3 переменного объема, причем результирующее усилие на упругой мембране 20, заставляющее ее двигаться, возрастает с момента начала этих тактов, так как.жесткост мембраны 20 отрицательная, а С С и равно разности между разностью сил.упругости вытеснительных поршней 7 и 8 и силой упругости мембраны 20 В начальный момент мембранный поршень 8, упругая мембрана 20 и рабочий поршень 16 находятся в своих крайних верхних положениях, а поршень 7 - в среднем. В этом случае объемы нагреваемой 2 и охлаждаемой 3 полостей равны соответственно половине максимального объема полости 2 и минимальному объему охлаждаемой полости 3. При подводе тепла давление в ци.линдре 1 начинает расти, в результате чего поршень 7 перемещается вверх, переталкивая несжимаемую жидкость из гидроцилиндра 11 через трубопровод. 15 в гидроцилиндр 13 и перемещая тем самым рабочий поршень 16 вниз., который совершает при этом работу. Поршень 8 неподвижен, так как заперт мембраной 20. В момент, когда пе11епад сил давления, создаваемый разностью сил упругости поршней 7 и 8, сравнивается или несколько превышает силу упругости мембраны 20, последняя начинает перемещаться вместе с погланями 8 и 7 вниз, что приводит к переме-л ению газа из нагреваемой полости 2 в охлаждаемую 3 и следовательно к падению давления газа. При этом результирующее усилие, заставляющее мембрану 20 двигаться, возрастает с момента начала ее движения, так как жесткость упругой мембраны 20 отрицательна, а С С и равно разнести между разностью сил упругости вытеснительных поршней 7 и 8 и силой упругости мембраны 20. В этом процессе поршень 16 остается неподвижным. При установлении поршней 7 и 8 в горизонтальное положение давление газа в цилиндре 1 уменьшается до. величины, определяющей возможность перемещения рабочего поршня 16 в положение, соответствующее миниглуму объема гидроцилиндра 13, причем данная величина определяется взаимодействиями магнита 19 и якоря 18. Рабочий поршень 16 начинает перемещать жидкость из гидроцилиндра 13 в гидравлическую . полость 11.. Перемещение жидкости приводит к уменьшению объема нагреваемой полости 2, при этом объем охлаждаемой полости 3 остается постоянным, так как мебрана 20 неподвижна. В момент, когда поршень 16 доходит до своей. верхней мертвой точки, перепад сил давления, создаваемый разностью сил упругости поршней 7 и 8, несколько превышает силу упругости мембраны 20, в результате-чего последняя идет вверх, перемещая за счет гидравлической связи в этом же направлении поршни 7 и 8, что приводит к перемещению газа из охлаждаемой полости 3 в нагреваемую 2 и, следовательно, к возрастанию давления газа,