MD680Z - Nod pentru maşina termică în baza ciclului Stirling - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la construcţia motoarelor, în special la motoarele, care lucrează conform ciclului Stirling, şi poate fi utilizată în industria constructoare de maşini.Nodul pentru maşina termică în baza ciclului Stirling include un cilindru fierbinte (4) cu un piston, ermetizat prin intermediul unor etanşări (7). Pistonul este dotat cu un strat din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe capul (2) al lui. Cilindrul (4) este dotat cu un răcitor (5), amplasat pe exterior, din partea deschisă a cilindrului (4).

Description

Invenţia se referă la construcţia motoarelor, în special la motoarele, care lucrează conform ciclului Stirling, şi poate fi utilizată în industria constructoare de maşini.

Este cunoscut cilindrul cu piston de tip Heiland, care are o formă semisferică şi permite de a micşora diametrul tijei cilindrului [1].

Dezavantajul acestui nod constă în pierderile mari de energie termică în piston şi cilindru, iar etanşarea pistonului nu rezistă la temperaturile mari ale agentului termic gazos.

Mai este cunoscut motorul Stirling, în care schimbul de căldură în faza de dilatare se efectuează prin intermediul pereţilor ondulaţi ai camerei fierbinţi. Pentru transmiterea omogenă şi eficace a căldurii către agentul termic din motorul Stirling, injectoarele de combustibil sunt amplasate radial în partea de jos a camerei de ardere, care este dotată, la rândul său, cu un ecran, care formează un contracurent al gazelor arse şi al aerului, cu scopul încălzirii prealabile a aerului [2].

Dezavantajul acestui motor constă în construcţia sofisticată a camerei fierbinţi, totodată executarea pereţilor ondulaţi din camera fierbinte necesită folosirea membranelor metalice, ce au o fiabilitate joasă.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în majorarea randamentului motorului termic în baza ciclului Stirling şi folosirea etanşărilor, ce funcţionează la temperaturi ridicate în cilindrul fierbinte.

Nodul pentru maşina termică în baza ciclului Stirling, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un cilindru fierbinte cu un piston, ermetizat prin intermediul unor etanşări. Pistonul este dotat cu un strat din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe capul lui. Cilindrul este dotat cu un răcitor, amplasat pe exterior, din partea deschisă a cilindrului.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 - 2, care reprezintă:

- fig. 1, schema nodului pentru maşina termică în baza ciclului Stirling cu poziţia pistonului în partea de jos a cilindrului;

-.fig. 2, schema nodului pentru maşina termică în baza ciclului Stirling cu poziţia pistonului în partea de sus a cilindrului.

Nodul pentru maşina termică în baza ciclului Stirling include un cilindru fierbinte 4 cu un piston, ermetizat prin intermediul unor etanşări 7. Pistonul este dotat cu un strat din material termoizolant 3 cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe capul lui 2. Cilindrul 4 este dotat cu un răcitor 5, amplasat pe exterior, din partea deschisă a cilindrului 4. Ultimul este unit cu nodurile maşinii prin conducta 8, prin care circulă agentul termic gazos 6.

Nodul pentru maşina termică în baza ciclului Stirling funcţionează în felul următor.

Sub acţiunea agentului termic gazos 6 are loc deplasarea pistonului în cilindrul 4 din poziţia de sus (fig. 2) în poziţia de jos (fig. 1). În poziţia de jos a pistonului, stratul din material termoizolant 3 protejează etanşarea 7 de temperatura mare a agentului termic gazos 6, care se află în partea de sus a cilindrului 4, şi conducta 8. Răcitorul 5 disipează căldura agentului termic gazos 6, care se transmite în partea de sus a pereţilor cilindrului 4. În poziţia de sus a pistonului în cilindrul 4, pistonul şi etanşarea 7 se află în zona de răcire, iar agentul termic gazos 6 se află în conducta 8. Între etanşarea 7 şi agentul termic gazos 6, pe capul 2 al pistonului, este situat stratul din material termoizolant 3. Prin urmare, stratul din material termoizolant 3 cu grosimea de 1…5 mm formează o diferenţă de temperatură de la 20°C până la 60°C şi are loc protejarea etanşării 7 în ambele poziţii extreme ale pistonului. Răcitorul 5, amplasat pe exterior, din partea deschisă a cilindrului 4, unde agentul termic 6 nu pătrunde, răceşte pereţii cilindrului 4 în zona etanşărilor 7, totodată are loc efectul concomitent de protejare termică a etanşării 7 de temperatura ridicată a agentului termic 6 şi introducerea a mai multă căldură în ciclul maşinii termice în baza ciclului Stirling.

O aşa construcţie permite de a introduce mai multă căldură în ciclul maşinii termice în baza ciclului Stirling şi de a proteja etanşările de temperaturile ridicate ale agentului termic gazos.

În baza cercetărilor a fost elaborată o construcţie a acestui nod. S-au făcut teste de laborator, care au arătat că cantitatea de energie termică necesară pentru obţinerea puterii necesare este mai mică în cazul depunerii pe piston a unui strat din material termoizolant.

1. Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. Москва, Мир, 1986, с. 354 - 355

2. RU 2099562 C1 1997.12.20

Claims (1)

1. Nod pentru maşina termică în baza ciclului Stirling, care include un cilindru fierbinte (4) cu un piston, ermetizat prin intermediul unor etanşări (7); pistonul este dotat cu un strat din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe capul (2) al lui; cilindrul (4) este dotat cu un răcitor (5), amplasat pe exterior, din partea deschisă a cilindrului (4).