RU146383U1

RU146383U1 - EXTERNAL HEATING ENGINE WITH V-PISTON POSITION

Info

Publication number: RU146383U1
Application number: RU2014101814/06U
Authority: RU
Inventors: Андрей Андреевич Медяков; Евгений Михайлович Онучин; Павел Николаевич Анисимов
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-10-10

Abstract

Двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней, состоящий из полости возврата, ограниченной стенками холодного цилиндра и вытеснительного поршня, полости расширения, ограниченной стенками горячего цилиндра и рабочего поршня, охладителя, регенератора и нагревателя, установленных последовательно в газовой магистрали, соединяющей полость возврата и полость расширения, рекуператора, расположенного на выходе продуктов сгорания из нагревателя и шатунов, соединяющих рабочий и вытеснительный поршни с коленчатым валом, который расположен в картере; отличающийся тем, что содержит дополнительные газовые магистрали, соединяющие полость возврата и регенератор в обход охладителя и полость расширения и регенератор в обход нагревателя, а также необходимые для организации направления циркуляции рабочего тела двигателя обратные клапаны, установленные в газовых магистралях непосредственно перед полостями возврата и расширения.An external heating engine with a V-shaped arrangement of pistons, consisting of a return cavity bounded by the walls of the cold cylinder and the displacement piston, an expansion cavity bounded by the walls of the hot cylinder and the working piston, a cooler, a regenerator, and a heater installed in series in the gas line connecting the return cavity and expansion cavity, a recuperator located at the outlet of the combustion products from the heater and connecting rods connecting the working and displacement pistons to the crankshaft, which th located in the crankcase; characterized in that it contains additional gas lines connecting the return cavity and the regenerator bypassing the cooler and the expansion cavity and the regenerator bypassing the heater, as well as the check valves necessary for organizing the direction of circulation of the working fluid of the engine installed in the gas lines directly in front of the return and expansion cavities.

Description

Полезная модель относится к области силовых установок и двигателей объемного вытеснения, в частности к двигателям, работающим при расширении и сжатии массы рабочего газа, который нагревается и охлаждается в одной или нескольких постоянно сообщающихся камерах, например, двигателей, работающих по циклу Стирлинга.The utility model relates to the field of power plants and volume displacement engines, in particular to engines operating during expansion and contraction of the working gas mass, which is heated and cooled in one or several constantly communicating chambers, for example, engines operating according to the Stirling cycle.

Из существующего уровня техники известен двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней, включающий полость возврата, ограниченную стенками холодного цилиндра и вытеснительного поршня, полость расширения, ограниченную стенками горячего цилиндра и рабочего поршня, охладитель, регенератор и нагреватель, установленные последовательно в газовой магистрали, соединяющей полость возврата и полость расширения, рекуператор, расположенный на выходе продуктов сгорания из нагревателя и шатуны соединяющие рабочий и вытеснительный поршень с коленчатым валом, расположенным в картере, (см. книга Г. Уокер «Двигатели Стирлинга», М. Машиностроение, 1985, стр. 32).From the prior art, an external heating engine with a V-shaped piston arrangement is known, including a return cavity bounded by the walls of the cold cylinder and the displacement piston, an expansion cavity bounded by the walls of the hot cylinder and the working piston, a cooler, a regenerator and a heater installed in series in the gas main, connecting the return cavity and the expansion cavity, a recuperator located at the outlet of the combustion products from the heater and connecting rods connecting the working and displacing second piston to the crankshaft located in the crankcase (see. G. Walker book "Stirling Engines", M. Mechanical Engineering, 1985, p. 32).

Недостатками данного технического решения является относительно низкий КПД.The disadvantages of this technical solution is the relatively low efficiency.

Технический результат полезной модели - повышение КПД.The technical result of the utility model is an increase in efficiency.

Указанный технический результат достигается тем, что заявленный двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней, включающий полость возврата, ограниченную стенками холодного цилиндра и вытеснительного поршня, полость расширения, ограниченную стенками горячего цилиндра и рабочего поршня, охладитель, регенератор и нагреватель, установленные последовательно в газовой магистрали, соединяющей полость возврата и полость расширения, рекуператор, расположенный на выходе продуктов сгорания из нагревателя и шатуны соединяющие рабочий и вытеснительный поршень с коленчатым валом, который расположен в картере; содержит дополнительные газовые магистрали, соединяющие полость возврата и регенератор в обход охладителя и полость расширения и регенератор в обход нагревателя, а также необходимые для организации направления циркуляции рабочего тела двигателя обратные клапаны, установленные в газовых магистралях непосредственно перед полостями возврата и расширения.The specified technical result is achieved by the fact that the claimed external heating engine with a V-shaped arrangement of pistons, including a return cavity bounded by the walls of the cold cylinder and the displacement piston, an expansion cavity bounded by the walls of the hot cylinder and the working piston, a cooler, a regenerator and a heater installed in series the gas line connecting the return cavity and the expansion cavity, a recuperator located at the outlet of the combustion products from the heater and connecting rods working and displacement piston with a crankshaft, which is located in the crankcase; contains additional gas lines connecting the return cavity and the regenerator bypassing the cooler and the expansion cavity and the regenerator bypassing the heater, as well as the check valves necessary for organizing the direction of circulation of the working fluid of the engine installed in the gas lines directly in front of the return and expansion cavities.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено:The invention is illustrated in the drawing, which shows:

на чертеже изображена схема двигателя внешнего нагрева с V-образным расположением поршней;the drawing shows a diagram of an external heating engine with a V-shaped arrangement of pistons;

Двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней состоит из полости расширения 1, которая ограничена стенками горячего цилиндра 2 и рабочим поршнем 3, полости возврата 4, которая ограничена стенками холодного цилиндра 5 и вытеснительным поршнем 6, замкнутой газовой магистрали снижающегося давления 7, которая последовательно соединяет полость расширения 1, регенератор 8, холодильник 9 и полость возврата 4, газовой магистрали возрастающего давления 10, которая последовательно соединяет полость возврата 4, регенератор 8, нагреватель 11 и полость расширения 1, рекуператора 12, расположенного на выходе продуктов сгорания из нагревателя 11, шатунов 13, соединяющих рабочий поршень 3 и вытеснительный поршень 6 с коленчатым валом 14, который расположен в картере 15, а также из обратных клапанов 16, установленных в газовых магистралях 7 и 10 непосредственно перед цилиндрами 2 и 5.An external heating engine with a V-shaped arrangement of pistons consists of an expansion cavity 1, which is limited by the walls of the hot cylinder 2 and the working piston 3, a return cavity 4, which is limited by the walls of the cold cylinder 5 and the displacement piston 6, a closed gas line of decreasing pressure 7, which is sequentially connects the expansion cavity 1, the regenerator 8, the refrigerator 9 and the return cavity 4, the gas line of increasing pressure 10, which sequentially connects the return cavity 4, the regenerator 8, the heater 11 and the expansion cavity 1, the recuperator 12, located at the outlet of the combustion products from the heater 11, the connecting rods 13 connecting the working piston 3 and the displacement piston 6 with the crankshaft 14, which is located in the crankcase 15, as well as from the check valves 16 installed in the gas highways 7 and 10 immediately in front of cylinders 2 and 5.

Двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней работает следующим образом: рабочее тело (какой либо газ, например, воздух, гелий или водород и т.д.) под давлением находится во внутреннем пространстве газовых магистралей герметично соединяющих составные части двигателя. Теплота сгорания топлива передается рабочему телу в нагревателе 11, при этом температура и давление рабочего тела повышаются.An external heating engine with a V-shaped arrangement of pistons works as follows: the working fluid (any gas, for example, air, helium or hydrogen, etc.) is under pressure in the internal space of the gas lines hermetically connecting the components of the engine. The heat of combustion of the fuel is transferred to the working fluid in the heater 11, while the temperature and pressure of the working fluid increase.

Нагретое рабочее тело совершает работу, расширяясь в полости расширения 1, и перемещает рабочий поршень 3 вниз. Таким образом, полость расширения увеличивается до максимального объема и заполняется горячим рабочим телом. Далее рабочий поршень двигается вверх и вытесняет рабочее тело из расширительной полости по газовой магистрали 7 в регенератор 8. Рабочее тело вытесняется в регенератор 8 в обход нагревателя 11 благодаря обратным клапанам 16 установленным в газовых магистралях 7 и 10. Проходя регенератор 8, горячее рабочее тело частично охлаждается и далее поступает в холодильник 9. В холодильнике 9 температура рабочего тела понижается с помощью охлаждающей среды. Под действием вытеснительного поршня 6 охлажденное рабочее тело заполняет полость возврата. Затем при движении вытеснительного поршня 6 вверх рабочее тело направляется по газовой магистрали 10 в обход холодильника в регенератор 8, где забирает часть теплоты от наполнителя регенератора и затем подается в нагреватель 11 и цикл повторяется. При такой организации циркуляции рабочего, когда рабочее тело из полости расширения направляется через регенератор в холодильник минуя нагреватель, а из полости вытеснения направляется через регенератор в нагреватель минуя холодильник возможно увеличение КПД двигателя за счет снижения тепловых потерь при охлаждении рабочего тела.The heated working fluid does the work, expanding in the expansion cavity 1, and moves the working piston 3 down. Thus, the expansion cavity increases to a maximum volume and is filled with a hot working fluid. Next, the working piston moves up and displaces the working fluid from the expansion cavity through the gas line 7 to the regenerator 8. The working fluid is forced into the regenerator 8 bypassing the heater 11 due to check valves 16 installed in the gas lines 7 and 10. Passing the regenerator 8, the hot working fluid partially it is cooled and then goes to the refrigerator 9. In the refrigerator 9, the temperature of the working fluid is reduced with the help of a cooling medium. Under the action of the displacement piston 6, a cooled working fluid fills the return cavity. Then, when the displacement piston 6 moves upward, the working fluid is directed along the gas line 10, bypassing the refrigerator, into the regenerator 8, where it takes part of the heat from the regenerator filler and then is supplied to the heater 11 and the cycle repeats. With such organization of the worker’s circulation, when the working fluid from the expansion cavity is directed through the regenerator to the refrigerator bypassing the heater, and from the displacement cavity is directed through the regenerator to the heater bypassing the refrigerator, it is possible to increase the engine efficiency by reducing heat loss during cooling of the working fluid.

Claims

An external heating engine with a V-shaped arrangement of pistons, consisting of a return cavity bounded by the walls of the cold cylinder and the displacement piston, an expansion cavity bounded by the walls of the hot cylinder and the working piston, a cooler, a regenerator, and a heater installed in series in the gas line connecting the return cavity and expansion cavity, a recuperator located at the outlet of the combustion products from the heater and connecting rods connecting the working and displacement pistons to the crankshaft, which th located in the crankcase; characterized in that it contains additional gas lines connecting the return cavity and the regenerator bypassing the cooler and the expansion cavity and the regenerator bypassing the heater, as well as the check valves necessary for organizing the direction of circulation of the working fluid of the engine installed in the gas lines directly in front of the return and expansion cavities.