RU1793086C - Engine - Google Patents
EngineInfo
- Publication number
- RU1793086C RU1793086C SU904859809A SU4859809A RU1793086C RU 1793086 C RU1793086 C RU 1793086C SU 904859809 A SU904859809 A SU 904859809A SU 4859809 A SU4859809 A SU 4859809A RU 1793086 C RU1793086 C RU 1793086C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- cylinders
- cavity
- engine
- pistons
- Prior art date
Links
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Использование: энергетика, в частности двигатели внешнего подвода теплоты, рабоаучно- изика- e angle - SAE. .: Матности , рабоЖ тающие по циклу Стирлинга. Сущность изобретени : двигатель Стирлинга содержит по мень-шей мере две пары расположенных ра- диально цилиндров 1-4, размещенные внутри каждого цилиндра по одному рабочие поршни 5-8, раздел ющие объем цилиндра на две рабочие полости. Каждые два поршн в цилиндрах расположены один напротив другого на одной оси и св заны общим штоком 9 и 10. который соединен с механизмом привода 11. Одна из рабочих полостей каждого цилиндра выполнена в виде полости расширени , а друга - в виде полости сжати , причем полость сжати одного цилиндра св зана с полостью расширени другого цилиндра, следующего за ним по пор дку работы, что приводит к повышению ресурса двигател . 2 ил. feUsage: energy, in particular, external heat supply engines, work and science-e angle - SAE. .: Matters working on the Stirling cycle. SUMMARY OF THE INVENTION: A Stirling engine comprises at least two pairs of radially arranged cylinders 1-4 located inside each cylinder, one working pistons 5-8, dividing the cylinder volume into two working cavities. Each two pistons in the cylinders are located opposite each other on the same axis and are connected by a common rod 9 and 10. which is connected to the drive mechanism 11. One of the working cavities of each cylinder is made in the form of an expansion cavity, and the other in the form of a compression cavity, and the cavity compression of one cylinder is associated with the expansion cavity of the other cylinder, following it in order of operation, which leads to an increase in engine life. 2 ill. fe
Description
Изобретение относитс к энергетике, в частности к двигател м внешнего подвода теплоты, работающим по циклу Стирлинга.The invention relates to energy, in particular to external heat supply engines operating on a Stirling cycle.
Известен двигатель Стирлинга (ДС), выполненный по схеме А.К.Ридера, в котором гор ча и холодна полости дл рабочего теплоносител разделены на 2 цилиндра, замыкаемых поршн ми, причем полости, снабженные соответственно нагревателем и холодильником, сообщаютс между собой через соединительный канал со встроенным регенератором, а поршни через приводной механизм, позвол ющий иметь оптимальный угол сдвига фаз между их движени ми, кинематически св заны с.выходным устрой- ством съема мощности.Known Stirling engine (DS), made according to the scheme of A.K. Reeder, in which the hot and cold cavities for the working coolant are divided into 2 cylinders, closed by pistons, and the cavities equipped with a heater and a refrigerator, respectively, communicate with each other through a connecting channel with a built-in regenerator, and the pistons through the drive mechanism, which allows to have an optimal phase angle between their movements, are kinematically connected with the output power removal device.
Однако ДС по схеме А.К. Рйдёра имеет большую металлоемкость, крупные габариты и высокую стоимость из расчета на единицу производительности, механизм привода со сложной кинематикой состоит из множества деталей.. ....: -.Эти качества ограничивают диапазон применени двигател малыми мощност ми и не дают возможности экономически оправданно получить на выходе более 15 кВт мощности, , ......- :..:.However, DS according to the scheme of A.K. The rider has a large metal consumption, large dimensions and high cost per unit of productivity, the drive mechanism with complex kinematics consists of many details .. ....: -.This quality limits the range of application of the engines with low power and does not allow economically justified to obtain at the output of more than 15 kW of power,, ......-: ..:.
Указанные недостатки устранены в ДС двойного действи , имеющем бесшатунный силовой механизм привода, содержащем блоки цилиндра расширени с цилиндров сжати , в котором гор чие полости цилиндра расширени соединены попарно канала- ми с соответственными холодными полост ми цилиндра сжати , а одноимен- ные цилиндры разных (смежных по приводу) блоков размещены на общих штоках,These shortcomings were eliminated in a double-acting DS with a rodless drive mechanism containing expansion cylinder blocks from compression cylinders, in which the hot cavities of the expansion cylinder are connected in pairs by channels with the corresponding cold cavities of the compression cylinder, and the cylinders of the same name are different (adjacent drive) blocks are placed on common stocks,
В итоге количество возвратно-поступательно движущихс узлов сведено в них к минимуму по сравнению с ДС по схеме А.К.Ридера, число поршней и деталей привода сокращаетс в 2 раза, что значительно упрощает кинематическую схему приводного механизма, уменьшает металлоемкость и снижает стоимость двигател при одинако- вой мощности. .As a result, the number of reciprocating moving units is minimized in them in comparison with the DS according to the scheme of A.K. Reader, the number of pistons and drive parts is reduced by 2 times, which greatly simplifies the kinematic scheme of the drive mechanism, reduces metal consumption and reduces the cost of the engine when the same power. .
В то же врем ресурс такого двигател будет сравнительно не большим, так как результаты протекани термодинамических циклов в сблокированных двух цилиндрах идентичны таковым блока из других двух цилиндров, но размещены они относительно привода таким образом, что на выходном валу эффекты от блоков про вл ютс со сдвигом в 180 угла поворота кривйшипа. а так как периодичность изменени параметров циклов в цилиндрах блока также составл ет 180° (исход из конструкции), то в каждый момент времени на выходе двигател будет действовать удвоенное значениеAt the same time, the resource of such an engine will be relatively small, since the results of thermodynamic cycles in the blocked two cylinders are identical to those of the block of the other two cylinders, but they are placed relative to the drive in such a way that the effects of the blocks are shifted on the output shaft 180 angle of rotation of the crank. and since the periodicity of the change of the parameters of the cycles in the cylinders of the block is also 180 ° (starting from the design), then at each moment of time the value
крут щего момента от блоков попарно соединенных цилиндров, а по штокам удвоенное значение осевых усилий/развиваемых поршн ми в идентичных цилиндрах.torque from the blocks of paired cylinders, and on the rods twice the value of the axial forces / developed by the pistons in identical cylinders.
На фиг. 1 в качестве примера дл ДС, имеющего типичные значени параметров, приведены функции изменени крут щих моментов в зависимости от угла поворота выходного вала двигател , где 1 - крут щий момент прототипа (М), 2 - крут щий момент блока цилиндра расширени с цилиндром сжати , 3 - крут щий момент предлагаемого двигател , 4 - среднЈе значение крут щего момента двигател (М).In FIG. 1 as an example for a DS with typical parameter values, the functions of changing the torques are shown depending on the rotation angle of the engine output shaft, where 1 is the torque of the prototype (M), 2 is the torque of the expansion cylinder block with the compression cylinder, 3 - torque of the proposed engine, 4 - average value of the engine torque (M).
Величина крут щего момента представл ет собой произведение тангенциального усили Т на радиус кривошипа. В свою очередь , усилие Т равн етс произведению сил от давлени газов на поршень 2 на тангенциальную составл ющую Ti осевого единичного усили Росев, приложенного к узловой точке (А, В фиг.2) бесшатунного приводного механизма, соединенной с данным поршнем , гдеThe magnitude of the torque is the product of the tangential force T and the radius of the crank. In turn, the force T is equal to the product of the forces from the gas pressure on the piston 2 by the tangential component Ti of the axial unit force Rosev applied to the nodal point (A, B of FIG. 2) of the rodless drive mechanism connected to this piston, where
Tl Foceo sfn f 1«2sin (p 2siny .Tl Foceo sfn f 1 “2sin (p 2siny.
Как следует из графиков (фиг. 1, позиции 1 и 4),степень неравномерности крут щего момента составит приблизительноAs follows from the graphs (Fig. 1, positions 1 and 4), the degree of unevenness of the torque will be approximately
,8; .- .- .; ,8; .- .-.;
коэффициент неравномерности крут щего моментаtorque non-uniformity coefficient
К2(Ммакс-Ммин),5;K2 (Mmax-Mmin), 5;
здесь Ммзкс - максимальное значение крут щего момента,here Mmzks - the maximum value of torque,
Ммин - минимальное значение крут щего момента.Min is the minimum torque value.
М среднее значение крут щего момента . . . . . -..... - .M is the average value of the torque. . . . . -..... -.
Осевые усили через приводной механизм трансформируютс также в силы реак- ции; св занные с ними пр мо пропорциональной зависимостью, в парах трени ; Дл бесшатунногр силового механизма (БСМ) основные потери на трение происход т а узловых точках А и В и составл ют дл осевого единичного усили Axial forces through the drive mechanism are also transformed into reaction forces; associated with them is directly proportional, in friction pairs; For a rodless power mechanism (BSM), the main friction losses occur at nodal points A and B and are for axial unit force
WA Foceo Sin 2tt ;NB Focee-COS2«.WA Foceo Sin 2tt; NB Focee-COS2. "
При учете сил от давлени газов изменени реакций по углу поворота кривошипа БСМ отобраз тс дл прототипа с типичными параметрами кривыми 5 и 6. представл ющими соответственно NA f( у) и NB fi (p) (фиг.1). Реакции имеют рко выраженный пиковый характер со значительной амплитудой ,When the forces from the gas pressure are taken into account, changes in the reactions along the angle of rotation of the BSM crank are displayed for the prototype with typical parameters, curves 5 and 6. Representing NA f (y) and NB fi (p), respectively (Fig. 1). Reactions have a pronounced peak character with significant amplitude,
Уплотнени штоков и поршней в гор чих цилиндрах расширени представл ют н i сегодн шний день сложную техническую п юблему, так как рабоча температура вSeals of rods and pistons in hot expansion cylinders present a difficult technical challenge today, since the operating temperature in
„„
/tx достигает величин пор дка 700°С./ tx reaches values of the order of 700 ° C.
Эти рассмотренные причины понижают суре нормальной работы двигател .These reasons considered lower the normal operation of the engine.
Целью изобретени вл етс повышение ресурса двигател .An object of the invention is to increase engine life.
Поставленна цель достигаетс тем, что этом ДС двойного действи , имеющем ЕСМ привода и цилиндры, все цилиндры двигател содержат гор чие полости расширени и холодные полости сжати , разделенные поршн ми, причем полость р асширени первого цилиндра через тепло- с бменники соединена с полостью сжати г оследующего и т.д., а полость расширени г оследнего цилиндра через теплообменни- и замкнута с полостью сжати первого ци- индра..The goal is achieved in that this double-acting DS with an ECM drive and cylinders, all engine cylinders contain hot expansion cavities and cold compression cavities separated by pistons, and the expansion cavity of the first cylinder is connected to the compression cavity g through heat exchangers next, etc., and the expansion cavity r of the last cylinder through the heat exchange is closed to the compression cavity of the first cylinder.
На фиг.2 изображена принципиальна схема описываемого двигател .Figure 2 shows a schematic diagram of the described engine.
ДС имеет цилиндры 1, 2, 3, 4, содержащие соответственно гор чие полости рас- иирени I, III, V. VII, отделенные поршн ми ), 6, 7, 8 от холодных полостей сжати II, IV, /I, VIII. Поршни размещены на штоках 9, 10 БСМ 11. Гор чие полости расширени I, 111, |/, VII соединены соответственно каналами ; теплообменниками 12, 13, 14, 15 с холод- чыми полост ми сжати Н, IV, VI, VIII,The DS has cylinders 1, 2, 3, 4, respectively containing hot cavities of the raziireniya I, III, V. VII, separated by pistons), 6, 7, 8 from the cold compression cavities II, IV, / I, VIII. Pistons are placed on the rods 9, 10 of the BSM 11. The hot expansion cavities I, 111, | /, VII are connected respectively by channels; heat exchangers 12, 13, 14, 15 with cold compression cavities N, IV, VI, VIII,
Рассмотрим работу одного из цилиндров , так как все цилиндры работают иден- ггично.Consider the operation of one of the cylinders, since all cylinders work identically.
ВAT
виде того, что в скоммутированныхkind of that in commutated
объемах полостей находитс одинаковое количество газа, то большее давление будет в том объёме, где основна масса газа сосредоточена в гор чей полости-дл начального момента ( ) - в полости 1 цилиндра 1 Поэтому шток 9 будет смещатьс вправо, поворачива приводной механизм против часовой стрелки, ввиду доминирующегоthe volume of cavities is the same amount of gas, the greater the pressure will be in the volume where the bulk of the gas is concentrated in the hot cavity — for the initial moment () - in the cavity 1 of cylinder 1 Therefore, the rod 9 will shift to the right by turning the drive mechanism counterclockwise. in view of the dominant
воздействи осевого усили . развитого в цилиндре 1. В остальных цилиндрах проход т в это врем различные подготовительные и завершающие фазы циклов Стирлинга, не имеющие высокие давлени и соответственно мало вли ющие на выходной крут щий момент. Приблизительно через четверть оборота ситуаци повторитс в полости цилиндра 2, и шток 10 будет двигатьс вверх, продо лжа поворачивать приводной механизм против ч.с. и т.д, во всех цилиндрах в пор дке №2.3,4 через каждые 90° поворота кривошипа БСМ; таким образом;одно и то же количество энергии будет равномернее распределено во времени и выходной крут щий момент будет иметь вид, изображен- ный на фиг.1; позици 3, характеризуемый параметрами ,02; ,21. Т.е. степень . неравномерности по сравнению с прототипом , прин тым и за базовый объект, уменьшитс в 3,8 раза, а коэффициент неравномерности в 27,5 раза. Осевые усили также будут иметь меньшие значени и реакции в узловых точках изобраз тс кривыми 7 и 8 - NA fa( (р } и з( - фиг. 1,effects of axial force. developed in cylinder 1. In the remaining cylinders, various preparatory and final phases of Stirling cycles, which do not have high pressures and accordingly have little effect on the output torque, pass at this time. After about a quarter of a turn, the situation will repeat in the cavity of the cylinder 2, and the rod 10 will move upward, continue to turn the drive mechanism against h. etc., in all cylinders in the order of Nos. 2,3,4 every 90 ° of turning the BSM crank; in this way; the same amount of energy will be more evenly distributed in time and the output torque will have the form depicted in Fig. 1; position 3, characterized by parameters, 02; , 21. Those. degree. unevenness in comparison with the prototype adopted for the base object will decrease by 3.8 times, and the coefficient of unevenness by 27.5 times. Axial forces will also have lower values and reactions at the nodal points are depicted by curves 7 and 8 - NA fa ((p} and s (- Fig. 1,
пиковые значени которых вдвое меньше, чем у прототипа. Уплотнени штоков и поршней в предлагаемом двигателе располагаютс в холодной зоне и работают в нормальных услови х.peak values are half that of the prototype. The seals of the rods and pistons in the engine of the invention are located in the cold zone and operate under normal conditions.
В результате уменьшаетс динамическа нагрузка деталей, подверженных вли нию крут щего момента, уменьшаетс нагрузка основных пар трени , упрощаютс конструкции уплотнений, что позвол етувеличить ресурс отдельных узлов и всего двигател в целом, Облегчаетс также пуск двигател и не требуетс маховик; ут жел - ющий и усложн ющий конструкцию.As a result, the dynamic load of parts subject to the influence of torque is reduced, the load of the main friction pairs is reduced, the design of the seals is simplified, which allows to increase the life of individual components and the entire engine as a whole. The engine starting is also facilitated and the flywheel is not required; aggravating and complicating the design.
4545
. -..- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и j Двигатель Стирлинга, содержащий по меньшей мере две пары расположенных ра- диально цилиндров, размещенные внутри каждого цилиндра по одному рабочие пор- 1 шни, раздел ющие объем цилиндра на две рабочие полости, нагреватели, регенерато- I ры и холодильники, установленные по одно- му в каждой магистрали, соедин ющей. -..- Formula and sampling j Stirling engine containing at least two pairs of radially arranged cylinders placed inside each cylinder, one working piston, 1 piston, section the cylinder volume into two working cavities, heaters, regenerators I and refrigerators installed one in each line connecting
полость расширени одного цилиндра с по-. лостью сжати другого цилиндра, причемan expansion cavity of one cylinder with. compression of another cylinder, and
каждые два Поршн в цилиндрах раеположены один напротив другого на одной оси и св заны общим штоком, который соединен с механизмом привода, отличающий- с тем, что, с целью повышени ресурса двигател , одна из рабочих полостей каждого цилиндра выполнена в виде полости расширени , а друга - в виде полости сжати , причем полость сжати одного цилиндра св зана с полостью расширени другого цилиндра, следующего за ним по пор дку работы. ...every two Pistons in cylinders are arranged opposite one another on the same axis and connected by a common rod, which is connected to the drive mechanism, characterized in that, in order to increase the life of the engine, one of the working cavities of each cylinder is made in the form of an expansion cavity, and the other in the form of a compression cavity, the compression cavity of one cylinder being associated with the expansion cavity of the other cylinder following it in order of operation. ...
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904859809A RU1793086C (en) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | Engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904859809A RU1793086C (en) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | Engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1793086C true RU1793086C (en) | 1993-02-07 |
Family
ID=21532462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904859809A RU1793086C (en) | 1990-08-14 | 1990-08-14 | Engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1793086C (en) |
-
1990
- 1990-08-14 RU SU904859809A patent/RU1793086C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Finkelstein T. Optimization of phase angle and volume rations Stirling engines - SAE. Paper, 1960, Me 118, c.15. Уо керТ. Двигатели Стирлинга. М.: Машиностроение, 1985, с.84. . Авторское свидетельство СССР № 376590, кл. F 02 G 1 /04. 1970. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4255929A (en) | Hot gas engine with dual crankshafts | |
JP4638943B2 (en) | 4-cycle Stirling engine with two double piston units | |
US4502284A (en) | Method and engine for the obtainment of quasi-isothermal transformation in gas compression and expansion | |
US3751904A (en) | Heat engines | |
US4442670A (en) | Closed-cycle heat-engine | |
US4389844A (en) | Two stage stirling engine | |
US3055170A (en) | Liquid thermal engine | |
US20100287936A1 (en) | Thermodynamic machine, particular of the carnot and/or stirling type | |
US4306414A (en) | Method of performing work | |
US4285197A (en) | Isothermal chamber and heat engines constructed using said chamber | |
AU2003266179A1 (en) | Thermohydrodynamic power amplifier | |
US4691515A (en) | Hot gas engine operating in accordance with the stirling principle | |
RU1793086C (en) | Engine | |
US4195482A (en) | Stirling cycle machine | |
US3538706A (en) | Multicylinder hot gas engine with power control | |
US4621497A (en) | Heat engine | |
US5644917A (en) | Kinematic stirling engine | |
US4045978A (en) | Hot-gas reciprocating machine | |
RU2189481C2 (en) | Engine design and method of operation | |
Wong et al. | Experimental comparison of sinusoidal motion and non-sinusoidal motion of rise-dwell-fall-dwell in a Stirling engine | |
RU2196241C1 (en) | Double-acting externally heated engine and method of its operation | |
CA2488241A1 (en) | Method and device for converting thermal energy into kinetic energy | |
EP0985091B1 (en) | Thermal machine | |
RU2131532C1 (en) | External-combustion engine operating process | |
RU2189480C2 (en) | Design and method of operation of engine |