RU2064066C1

RU2064066C1 - Engine with external heat supply

Info

Publication number: RU2064066C1
Application number: RU94004726A
Authority: RU
Inventors: Валерий Никитович Куликов; Рушан Усманович Садеков
Original assignee: Валерий Никитович Куликов; Рушан Усманович Садеков
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1996-07-20
Also published as: RU94004726A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: engine has operating cylinders with pistons, free cylinders arranged coaxially outside crank mechanism, regenerators and heat exchangers with external heat supply source connected to regenerators and heat exchangers. Internal space of operating cylinders is hermetically isolated from free cylinders and power takeoff mechanism. Pistons and free cylinders are intercoupled by magnetic devices. Forked connecting rods, connecting free cylinders with crankshaft, have double-joint links whose axes are perpendicular to shaft axis. Engine operates according to cycle close to ideal Stirling cycle. EFFECT: enhanced reliability of operation. 7 cl, 4 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к машиностроению, а именно к области двигателестроения, и может быть использовано при создании газовых поршневых двигателей с внешним подводом теплоты и отбором мощности, например, через кривошипно-шатунный механизм. The claimed technical solution relates to mechanical engineering, namely to the field of engine building, and can be used to create gas reciprocating engines with external heat input and power take-off, for example, through a crank mechanism.

Широко известны двигатели с внешним подводом теплоты (двигатели Стирлинга) машины, работающие по замкнутому термодинамическому циклу, у которых циклические процессы сжатия и расширения происходят при различных уровнях температур, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема. Widely known are motors with external heat input (Stirling engines) machines operating in a closed thermodynamic cycle, in which cyclic compression and expansion processes occur at various temperature levels, and the flow of the working fluid is controlled by changing its volume.

Известны двигатели с внешним подводом теплоты (а.с. СССР N 855241, МКИ F02C1/04, пат. Великобритании N 777931, НКИ 7(1)С), содержащие корпус, по меньшей мере одну пару цилиндров, в каждом из которых внутренняя полость разделена поршнем на две заполненные рабочим телом камеры, сообщенные с соответствующими камерами соседнего цилиндра через регенератор, и источник подвода тепла. Эти двигатели имеют низкую экономичность при ограниченных объемах камер за счет сравнительно больших сил трения и ухудшения условий теплообмена между внешним теплоносителем и рабочим телом. Known engines with external heat supply (AS USSR N 855241, MKI F02C1 / 04, Pat. UK N 777931, NCI 7 (1) C), containing a housing, at least one pair of cylinders, each of which has an internal cavity It is divided by a piston into two chambers filled with a working fluid, connected to the corresponding chambers of the neighboring cylinder through a regenerator, and a heat supply source. These engines have low efficiency with limited chamber volumes due to the relatively large friction forces and the deterioration of heat transfer conditions between the external coolant and the working fluid.

Известны силовые установки с двигателем Стирлинга (а.с. СССР N 1048150, 1270395, МКИ F02C1/04), снабженные по меньшей мере одной парой цилиндров, сообщенных между собой газовой связью через теплообменные аппараты, и рабочими поршнями, смещенными по фазе и связанными с механизмом отбора мощности. Такие двигатели обладают повышенным КПД и простой системой регулирования мощности. В то же время этим двигателям присущи недостатки, обусловленные связью с механизмом привода и необходимостью надежного уплотнения рабочего тела по поверхности вращающегося вала и штока поршня. Эти недостатки устранимы, однако применяемые для этого меры неизбежно приводят к усложнению конструкции уплотнительных элементов (см. например, а.с СССР N 1273624, заявку ФРГ N 1428009, Пат. США N 3828558, МКИ F02C1/04). Known power plants with a Stirling engine (AS USSR N 1048150, 1270395, MKI F02C1 / 04), equipped with at least one pair of cylinders, interconnected by a gas connection through heat exchangers, and working pistons that are out of phase and associated with power take-off mechanism. Such engines have increased efficiency and a simple power control system. At the same time, these engines have disadvantages due to the connection with the drive mechanism and the need for reliable sealing of the working fluid on the surface of the rotating shaft and piston rod. These disadvantages are removable, but the measures used for this inevitably lead to a complication of the design of the sealing elements (see, for example, AS USSR N 1273624, FRG application N 1428009, US Pat. N 3828558, MKI F02C1 / 04).

Известны свободнопоршневые двигатели вытеснительного типа, содержащие корпус, рабочие цилиндры, свободные поршни и кривошипно-шатунный механизм. [1]> Характерный особенностью свободно-поршневых двигателей является тот факт, что свободные поршни в процессе работы смещаются от своих положений в направлении общей рабочей полости. При этом движение поршней прекращается на некотором расстоянии от нагреваемого торца двигателя. Попытка использовать механические упругие элементы, например, пружины для удержания поршней в их рабочих положениях, не приводит к положительным результатам, так как пружины вызывают беспорядочные с большой амплитудой перемещения поршней в направлениях, противоположных заданным. Known free-piston displacement type engines comprising a housing, working cylinders, free pistons and a crank mechanism. [1]> A characteristic feature of free piston engines is the fact that free pistons during operation shift from their positions in the direction of the common working cavity. In this case, the movement of the pistons stops at a certain distance from the heated end of the engine. An attempt to use mechanical elastic elements, for example, springs to hold the pistons in their working positions, does not lead to positive results, since the springs cause erratic with a large amplitude of movement of the pistons in the opposite directions.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является техническое решение по патенту СССР N 1403992, принятое за прототип [2]
Двигатель с внешним подводом теплоты, согласно прототипу, содержит герметичный корпус, установленные в нем с возможностью линейных перемещений вытеснительн6ый и рабочий поршни, связанные между собой и разделяющие объем корпуса на горячую, заключенную между корпусом и вытеснительным поршнем, и холодную, заключенную между поршнями, полости, подключенные одна к другой через охладитель, регенератор и нагреватель, к которому подключен внешний источник теплоты.The closest in technical essence to the claimed invention is a technical solution according to USSR patent N 1403992, taken as a prototype [2]
An engine with an external supply of heat, according to the prototype, contains a sealed housing, the displacement and working pistons installed in it with the possibility of linear displacements, interconnected and dividing the body volume into a hot cavity enclosed between the housing and the displacement piston, and a cold cavity enclosed between the pistons connected to each other through a cooler, regenerator and heater, to which an external heat source is connected.

Данный двигатель отличается от других аналогов тем, что в нем связь между поршнями выполнена в виде магнитных или намагничивающихся связывающих устройств, установленных на поршнях и снаружи корпуса с возможностью их линейного перемещения. Благодаря этому двигатель обладает повышенным КПД. This engine differs from other analogs in that in it the connection between the pistons is made in the form of magnetic or magnetizing coupling devices mounted on the pistons and outside the housing with the possibility of their linear movement. Thanks to this, the engine has an increased efficiency.

Вместе с тем, двигатель, предложенный по прототипу, не обеспечивает получение максимально достижимого КПД термодинамического цикла и недостаточно надежен. Так неизбежна перетечка рабочего тела через уплотнения штоков поршней и подпоршневую полость, где размещены внутренние связывающие магнитные устройства, что приводит к потере мощности из-за того, что поршни при движении вниз встречают все возрастающее давление накапливающегося в подпоршневой полости рабочего тела. However, the engine proposed by the prototype does not provide the maximum achievable efficiency of the thermodynamic cycle and is not reliable enough. Thus, the overflow of the working fluid through the piston rod seals and the piston cavity, where the internal magnetic connecting devices are located, is inevitable, which leads to a loss of power due to the fact that the pistons, when moving downward, encounter increasing pressure of the working fluid accumulating in the piston cavity.

Кроме того, обеспечение вращательно-поступательного движения поршней путем установки ролико-кулачкового механизма для уменьшения выдавливания смазки также приводит к снижению КПД из-за трения в кулачковой паре и увеличению суммарного вращательно-поступательного пути поршней в цилиндрах. In addition, providing rotational-translational movement of the pistons by installing a roller-cam mechanism to reduce the extrusion of lubricant also leads to a decrease in efficiency due to friction in the cam pair and an increase in the total rotational-translational path of the pistons in the cylinders.

Более того, при выполнении внутренними связывающими магнитными устройствами, расположенными внутри корпуса, вращательного движения относительно внешних, установленных снаружи корпуса, приводит к смещению магнитного потока с полюсов магнитов и к ослаблению сил магнитного притяжения, что снижает эффективность магнитной смазки между поршнями и, в конечном итоге, уменьшает КПД двигателя. Moreover, when performing internal magnetic binding devices located inside the housing, rotational motion relative to external mounted outside the housing leads to a displacement of the magnetic flux from the poles of the magnets and to a weakening of the forces of magnetic attraction, which reduces the effectiveness of magnetic lubrication between the pistons and, ultimately , reduces engine efficiency.

Заявляемый двигатель с внешним подводом теплоты содержит подвижные цилиндры, кинематически связанные с валом отбора мощности, рабочие цилиндры, внутри которых размещены поршни, связанные с подвижными цилиндрами магнитными связывающими устройствами и образующие рабочие полости, соединенные между собой через регенераторы и теплообменники, к которым подключен внешний источник теплоты. The inventive engine with an external supply of heat contains movable cylinders kinematically connected to the power take-off shaft, working cylinders, inside of which are placed pistons connected to the moving cylinders by magnetic coupling devices and forming working cavities interconnected via regenerators and heat exchangers to which an external source is connected heat.

Заявляемый двигатель с внешним подводом теплоты отличается от аналогов тем, что в нем подвижные цилиндры выполнены из магнитного или намагничивающегося материала и размещены коаксиально снаружи рабочих цилиндров, выполненных из немагнитных материалов, с возможностью линейного перемещения вдоль них, а поршни снабжены обтюраторными поясками-магнитопроводами и размещены в полостях рабочих цилиндров, герметично отделенных от подвижных цилиндров и механизма отбора мощности, с возможностью линейного перемещения вдоль рабочих цилиндров, причем ход подвижных цилиндров больше хода поршней на величину не менее ширины обтюраторных поясков-магнитопроводов поршней. The inventive engine with an external supply of heat differs from analogues in that the movable cylinders are made of magnetic or magnetizable material and placed coaxially outside the working cylinders made of non-magnetic materials, with the possibility of linear movement along them, and the pistons are equipped with obturator belts-magnetic circuits and placed in the cavities of the working cylinders, hermetically separated from the movable cylinders and the power take-off mechanism, with the possibility of linear movement along the working cylinders, moreover, the stroke of the moving cylinders is greater than the stroke of the pistons by an amount not less than the width of the obturator belts-magnetic circuits of the pistons.

Совокупность перечисленных существенных признаков обеспечивает получение максимально достижимого термодинамического КПД цикла Стирлинга и повышение надежности заявленного двигателя во всех случаях его выполнения, так как решает основную задачу заявленного изобретения герметичное разделение внутренней полости рабочих цилиндров от полости механизма отбора мощности двигателя. The combination of these essential features ensures the attainment of the maximum achievable thermodynamic efficiency of the Stirling cycle and increases the reliability of the claimed engine in all cases of its implementation, since it solves the main task of the claimed invention hermetically separating the inner cavity of the working cylinders from the cavity of the engine power take-off.

Герметичное разделение внутренней полости рабочих цилиндров от полости механизма отбора мощности, согласно заявленному техническому решению, исключает потери мощности, обычно связанные с утечкой рабочего тела из полости рабочих цилиндров, например, по штоку поршня, и потери мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения в узлах уплотнения по штоку поршней. Таким образом обеспечивается повышение термодинамического и механического КПД заявляемого двигателя. Кроме того, превышение хода подвижных цилиндров относительно хода соответствующих им поршней обеспечивает прерывистое движение поршней и сдвиг фаз между связывающими устройствами поршней и соответствующих им подвижных цилиндров, необходимые для максимально возможного приближения термодинамического цикла двигателя к идеальному циклу Стерлинга и для перехода при завершении предыдущего цикла в рабочем цилиндре к началу последующего цикла в нем. The tight separation of the inner cavity of the working cylinders from the cavity of the power take-off, according to the claimed technical solution, eliminates power losses, usually associated with the leakage of the working fluid from the cavity of the working cylinders, for example, along the piston rod, and the loss of power spent on overcoming friction in the seal on the piston rod. This provides an increase in thermodynamic and mechanical efficiency of the inventive engine. In addition, an excess of the stroke of the moving cylinders relative to the stroke of the corresponding pistons provides intermittent movement of the pistons and a phase shift between the connecting devices of the pistons and the corresponding movable cylinders, necessary to bring the thermodynamic cycle of the engine as close as possible to the ideal Sterling cycle and to go over at the end of the previous cycle in working cylinder to the beginning of the next cycle in it.

Заправляемый двигатель с внешним подводом теплоты отличается также тем, что подвижные цилиндры на внутренней поверхности снабжены обтюраторными поясками магнитопроводами, ширина которых равна ширине соответствующих им обтюраторных поясков магнитопроводов поршней, и роликами, выступающими над поверхностью обтюраторных поясков магнитопроводов, при этом ролики выполнены с вогнутой образующей, радиус которой равен радиусу наружной поверхности рабочих цилиндров. Благодаря этому уменьшаются потери мощности на продолжение сил трения при линейном перемещении подвижных цилиндров относительно рабочих цилиндров, а также исключаются перекос и заклинивание цилиндров от усилий взаимодействия с механизмом отбора мощности. A refuelable engine with an external supply of heat is also characterized in that the movable cylinders on the inner surface are equipped with obturator belts of magnetic circuits, the width of which is equal to the width of the corresponding obturator belts of the magnetic circuits of the pistons, and rollers protruding above the surface of the obturator belts of the magnetic circuits, while the rollers are made with a concave generatrix, whose radius is equal to the radius of the outer surface of the working cylinders. Due to this, the power losses due to the continuation of the friction forces during linear movement of the moving cylinders relative to the working cylinders are reduced, and the skew and jamming of the cylinders from the forces of interaction with the power take-off mechanism are eliminated.

Заявляемый двигатель с внешним подводом теплоты отличается также тем, что поршни по наружной поверхности снабжены роликами, выступающими над поверхностью обтюраторных поясков магнитопроводов, при этом ролики выполнены с выпуклой образующей, радиус которой равен радиусу внутренней поверхности рабочих цилиндров, и на поверхности обтюраторных поясков магнитопроводов поршней выполнены кольцевые канавки, в которых размещены уплотнительные элементы. Такое выполнение поршней уменьшает потери мощности на преодоление сил трения при линейном перемещении поршней относительно рабочих цилиндров, исключаются перекос и заклинивание поршней в рабочих цилиндрах, а также уменьшаются перетечки рабочего тела из надпоршневой полости в подпоршневую и обратно при перемещениях поршней в цилиндрах. The inventive engine with an external supply of heat is also characterized in that the pistons on the outer surface are equipped with rollers protruding above the surface of the obturator belts of the magnetic cores, while the rollers are made with a convex generatrix, the radius of which is equal to the radius of the inner surface of the working cylinders, and on the surface of the obturator belts of the magnetic cores of the pistons annular grooves in which the sealing elements are located. This embodiment of the pistons reduces the power loss for overcoming the friction forces when the pistons are linearly moved relative to the working cylinders, the pistons are skewed and jammed in the working cylinders, and the overflow of the working fluid from the over-piston cavity to the under-piston cavity and vice versa when the pistons are moved in the cylinders is reduced.

Поршни по наружной поверхности, а подвижные цилиндры по внутренней поверхности могут быть снабжены ползунами вместо роликов, упруго прижатыми и скользящими по поверхности рабочих цилиндров при перемещениях поршней и подвижных цилиндров. Pistons are on the outer surface, and the movable cylinders on the inner surface can be equipped with sliders instead of rollers, elastically pressed and sliding on the surface of the working cylinders during movements of the pistons and movable cylinders.

Заявляемый двигатель с внешним подводом теплоты отличается также тем, что в крышках и днищах рабочих цилиндров выполнены осевые отверстия, к которым прикреплены, например, трубные газоводы, соединяющие полости расширения и сжатия смежных цилиндров соответственно. Это позволяет поршням перемещаться внутри рабочих цилиндров от упора в крышки до упора в днища рабочих цилиндров, благодаря чему процессы сжатия и расширения в цилиндрах осуществляются полностью. The inventive engine with an external supply of heat is also characterized in that axial holes are made in the covers and bottoms of the working cylinders, to which, for example, pipe gas ducts are connected, connecting the expansion and compression cavities of the adjacent cylinders, respectively. This allows the pistons to move inside the working cylinders from stop in the cap to the stop in the bottom of the working cylinders, due to which the compression and expansion processes in the cylinders are fully implemented.

Кроме того, в заявляемом двигателе с внешним подводом теплоты механизм отбора мощности содержит шатуны, выполненные в виде вилки, раздвоенные концы которых шарнирно связаны со подвижными цилиндрами, а противоположные одинарные концы снабжены ступицами, связанными с валом отбора мощности, при этом оси шарниров параллельны оси вала отбора мощности. Одинарные концы шатунов связаны с их раздвоенными концами-вилками посредством двухшарнирных звеньев, оси которых перпендикулярны осям шарниров, соединяющих шатуны с подвижными цилиндрами, и оси вала отбора мощности. In addition, in the inventive engine with external heat input, the power take-off mechanism comprises connecting rods made in the form of a fork, the bifurcated ends of which are pivotally connected to movable cylinders, and the opposite single ends are equipped with hubs connected to the power take-off shaft, while the hinge axes are parallel to the shaft axis power take-off. The single ends of the connecting rods are connected to their forked ends-forks by means of two-hinged links whose axes are perpendicular to the axes of the hinges connecting the connecting rods to the movable cylinders and the axis of the power take-off shaft.

Такое выполнение механизма отбора мощности двигателя обеспечивает превращение возвратно-поступательного движения подвижных цилиндров во вращательное движение, например, коленчатого вала отбора мощности, при этом уменьшаются перекашивающие усилия на подвижные цилиндры при маятниковых качаниях шатуна-вилки и исключается заклинивание всего механизма отбора мощности. This embodiment of the engine power take-off mechanism ensures that the reciprocating motion of the moving cylinders is converted into rotational motion, for example, of the crankshaft of the power take-off, while the skew forces on the moving cylinders are reduced during the pendulum swings of the connecting rod-fork and jamming of the entire power take-off mechanism is eliminated.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя; на фиг. 2 разрез А-А, на котором приведен пример конструктивного выполнения роликов подвижных цилиндров; на фиг. 3 размер Б-Б, на котором приведен пример конструктивного выполнения роликов поршней; на фиг. 4 разрез В-В, на котором приведен пример шарнирного соединения шатуна механизма отбора мощности. In FIG. 1 is a schematic diagram of an engine; in FIG. 2 section AA, which shows an example of the structural design of the rollers of the movable cylinders; in FIG. 3 size B-B, which shows an example of the structural design of the piston rollers; in FIG. 4 a section BB, which shows an example of a swivel of the connecting rod of the power take-off mechanism.

Двигатель (фиг. 1) содержит рабочие цилиндры 1 с крышками 2 и днищами 3, внутри которых размещены поршни 4, разделяющие внутренний объем рабочих цилиндров 1 на надпоршневую и подпоршневую полости. Снаружи рабочих цилиндров 1 коаксиально размещены подвижные цилиндры 5. Поршни 4 на наружной поверхности, а подвижные цилиндры 5 на внутренней поверхности снабжены кольцевыми обтюраторными поясками магнитопроводами 6 и 7 соответственно, и роликами 8 и 9 соответственно (фиг. 3 и 4). Вместо роликов 8 и 9 могут быть применимы ползуны, скользящие по ответной поверхности рабочего цилиндра 1. На обтюраторных поясках магнитопроводах 6 выполнены кольцевые канавки, в которых размещены уплотнительные элементы 10, представляющие перетечки рабочего тела двигателя из надпоршневой полости в подпоршневую полость и обратно при соответствующих перемещениях поршней 4. В крышках 2 и днищах 3 рабочих цилиндров 1 выполнены осевые отверстия 11, к которым подсоединены трубные газоводы 12. Нижние торцы подвижных цилиндров 5 посредством шарниров 13 соединены с вилками шатунов 14, одинарные концы которых через ступицу 15 с отверстием соединены с коленвалом 16 отбора мощности (фиг. 4). Шатуны 14 снабжены двухшарнирными звеньями 17, оси которых перпендикулярны оси вала 16 им осям шарниров 13. The engine (Fig. 1) contains working cylinders 1 with caps 2 and bottoms 3, inside of which pistons 4 are placed, dividing the internal volume of the working cylinders 1 into the over-piston and under-piston cavities. Outside of the working cylinders 1, the movable cylinders 5 are coaxially placed. The pistons 4 are on the outer surface, and the movable cylinders 5 on the inner surface are provided with annular obturator belts with magnetic circuits 6 and 7, respectively, and rollers 8 and 9, respectively (Figs. 3 and 4). Instead of rollers 8 and 9, sliders can be used that slide along the counter surface of the working cylinder 1. On the obturator belts of the magnetic circuits 6, annular grooves are made, in which sealing elements 10 are placed, representing the overflow of the working fluid of the engine from the over-piston cavity into the under-piston cavity and back with appropriate movements pistons 4. In the caps 2 and the bottoms 3 of the working cylinders 1, axial holes 11 are made, to which pipe gas ducts 12 are connected. The lower ends of the movable cylinders 5 by means of a hinge 13 are connected to the forks of rods 14, the single ends of which through the hub 15 with an opening connected to the PTO crankshaft 16 (FIG. 4). The connecting rods 14 are provided with double-hinged links 17, the axes of which are perpendicular to the axis of the shaft 16 and to the axes of the hinges 13.

Поршни 4 и их обтюраторные пояски 6 могут быть изготовлены из магнитомягкого железа или электротехнической стали. Подвижные цилиндры 5 - изготовлены из кольцеобразного постоянного магнита или в виде электромагнитного соленоида. Рабочие цилиндры 1 и другие детали двигателя должны быть изготовлены из немагнитных материалов. На поверхностях трения ползунов нанесены антифрикционные покрытия, например, в виде полимерной композиции на основе диселенида вольфрама. Pistons 4 and their obturator belts 6 can be made of soft magnetic iron or electrical steel. Movable cylinders 5 - made of an annular permanent magnet or in the form of an electromagnetic solenoid. The working cylinders 1 and other engine parts must be made of non-magnetic materials. Antifriction coatings are applied on the friction surfaces of the sliders, for example, in the form of a polymer composition based on tungsten dyslenide.

Заявляемый двигатель с внешним подводом теплоты работает по циклу, максимально приближенному к идеальному циклу Стерлинга. Полезная работа, получаемая при осуществлении цикла Стерлинга, реализуется в прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней 4 и подвижных цилиндров 5, преобразуемое шатуном 14 во вращательное движение вала 16 отбора мощности. Максимально возможное приближение к идеальному циклу Стерлинга в предлагаемом двигателе обеспечивается за счет того, что в гнем осуществлено прерывистое движение поршней 4, практически исключен мертвый объем в рабочих цилиндрах 1, а также максимально уменьшены потери при передаче работы расширения рабочего тела на вал 16 отбора мощности. The inventive engine with an external supply of heat operates in a cycle as close as possible to the ideal Stirling cycle. The useful work obtained during the implementation of the Stirling cycle is realized in the rectilinear reciprocating motion of the pistons 4 and the movable cylinders 5, converted by the connecting rod 14 into the rotational movement of the power take-off shaft 16. The maximum possible approximation to the ideal Stirling cycle in the proposed engine is ensured by the fact that the pistons 4 are intermittently displaced in the rot, the dead volume in the working cylinders 1 is practically eliminated, and the losses when transferring the work of expanding the working fluid to the power take-off shaft 16 are minimized.

Работа, например, двухцилиндрового двигателя с противоположно расположенными поршнями, имеющими общий коленчатый вал, у которого объемы сжатия и расширения размещены в полостях над и под поршнями и связаны между собой каналом с имеющимися в нем регенератором и теплообменниками, осуществляется в соответствии с заявленным изобретением следующим образом. The operation of, for example, a two-cylinder engine with opposing pistons having a common crankshaft, in which the compression and expansion volumes are located in the cavities above and below the pistons and connected by a channel with the regenerator and heat exchangers contained in it, is carried out in accordance with the claimed invention as follows .

В исходном положении первый поршень 4 вплотную прилегает торцем к крышке 2 первого рабочего цилиндра 1 и неподвижен. А в это время второй поршень 4 перемещается во втором рабочем цилиндре 1 сжимая рабочее тело в полости сжатия. Это возможно благодаря тому, что при движении поршней 4 мощность им, или с них передается на подвижные цилиндры 5 или с них посредством силовых магнитных линий между обтюраторными поясками-магнитопроводами 6 и 7 на поршнях 4 и подвижных цилиндрах 5 соответственно. In the initial position, the first piston 4 is closely adjacent to the end cap 2 of the first working cylinder 1 and is stationary. And at this time, the second piston 4 moves in the second working cylinder 1 compressing the working fluid in the compression cavity. This is possible due to the fact that when the pistons 4 move, power is transferred to or from them to or from the moving cylinders 5 through magnetic lines of force between the obturator belts-magnetic circuits 6 and 7 on the pistons 4 and the movable cylinders 5, respectively.

Поэтому, когда первый поршень 4 стоит упертым в крышку 2 первого рабочего цилиндра 1, а второй поршень 4 перемещается во втором рабочем цилиндре 1, вращая своим шатуном 14 коленчатый вал 16 отбора мощности и перемещая через первый шатун 14 первый подвижный цилиндр 5. Первый подвижный цилиндр 5, преодолевая силы магнитного притяжения к неподвижному первому поршню 4, перемещается по поверхности первого рабочего цилиндра 1 выше неподвижного поршня 4 на длину не менее ширины обтюраторного пояска-магнитопровода 6 первого поршня 4, до верхнего крайнего положения (ВМТ) первого шатуна 14. Также при неподвижном первом поршне 4 первый подвижный цилиндр 5 начинает возвратное поступательное движение и перемещается до уровня неподвижного первого поршня 4. За время, когда первый поршень 4 находится без движения в крайнем верхнем положении, рабочее тело от нагревателя через осевое отверстие 11 в крышке 2 первого рабочего цилиндра 1 поступает в надпоршневую полость расширения, где расширяясь толкает поршень 4, перемещая его до упора в днище 3 первого рабочего цилиндра 1. В этом положении при неподвижном поршне 4, первый подвижный цилиндр 5 имеет возможность опуститься ниже уровня неподвижного поршня 4 до крайнего нижнего положения первого шатуна 14 (НМТ). Далее процессы расширения и сжатия чередуются попеременно то на первом, то на втором рабочих цилиндрах 1. Therefore, when the first piston 4 stands abutted in the cover 2 of the first working cylinder 1, and the second piston 4 moves in the second working cylinder 1, turning the crankshaft 16 of the power take-off with its connecting rod 14 and moving the first movable cylinder 5. through the first connecting rod 14. 5, overcoming the forces of magnetic attraction to the stationary first piston 4, moves along the surface of the first working cylinder 1 above the stationary piston 4 by a length not less than the width of the obturator belt-magnetic circuit 6 of the first piston 4, to the upper extreme position (TDC) of the first connecting rod 14. Also, when the first piston 4 is stationary, the first movable cylinder 5 starts reciprocating and moves to the level of the stationary first piston 4. During the time when the first piston 4 is not in motion in its highest position, the working fluid from the heater through the axial hole 11 in the cover 2 of the first working cylinder 1 enters the supra-piston expansion cavity, where, expanding, pushes the piston 4, moving it all the way to the bottom 3 of the first working cylinder 1. In this position, when stationary piston 4, the first movable cylinder 5 has the ability to fall below the level of the stationary piston 4 to the extreme lower position of the first connecting rod 14 (BDC). Further, the expansion and compression processes alternate alternately on the first or second working cylinders 1.

Благодаря тому, что полости сжатия и расширения обоих рабочих цилиндров 1 соединены между собой посредством осевых отверстий 11, выполненных в крышках 2 и днищах 3 рабочих цилиндров 1, поршни 4 перемещаются в рабочих цилиндрах 1 от упора в крышку, до упора в днище и обратно, исключая полностью мертвые объемы в рабочих цилиндрах. Due to the fact that the compression and expansion cavities of the two working cylinders 1 are interconnected by means of axial holes 11 made in the caps 2 and the bottoms 3 of the working cylinders 1, the pistons 4 move in the working cylinders 1 from the stop to the cover, to the stop in the bottom and back, excluding completely dead volumes in working cylinders.

Силы радиального магнитного притяжения между обтюраторными поясками-магнитопроводами 6 и 7 поршней 4 и подвижных цилиндров 5 прижимают ролики 8 и 9 к стенкам рабочих цилиндров 1. Перемещаясь, магнитное поле стремится увлечь за собой ответный магнитопровод и, поскольку силы трения скольжения превосходят силы трения качения, поршни 4 и подвижные цилиндры 5 катятся на роликах по стенкам рабочих цилиндров 1. Экономичность двигателя увеличивается, вследствие снижения потерь мощности на преодоление сил трения при перемещениях поршней 4 и подвижных цилиндров 5. The forces of radial magnetic attraction between the obturator belts-magnetic circuits 6 and 7 of the pistons 4 and the movable cylinders 5 press the rollers 8 and 9 against the walls of the working cylinders 1. Moving, the magnetic field tends to entrain the reciprocal magnetic circuit and, since the sliding friction forces exceed the rolling friction forces, the pistons 4 and the movable cylinders 5 roll on rollers along the walls of the working cylinders 1. The efficiency of the engine increases, due to the reduction of power losses due to overcoming friction when moving the pistons 4 and are movable x cylinders 5.

Шатуны 14 одним концом ступицей 15 одеты на шейку коленвала 16, а двойным концом-вилкой прикреплены к подвижным цилиндрам 5 при помощи шарниров 13, оси которых параллельны осям шеек вала. Кроме того, одинарный конец шатунов 14 соединен с двойным концом при помощи двухшарнирного звена, оси 18 которого перпендикулярны осям шарниров 13 и шеек вала 16. Наличие шарнирных связей в шатунах 14 исключает перекашивающие воздействия на подвижные цилиндры 5 и возможность их заклинивания при перемещениях по поверхности рабочих цилиндров 1. Это свойство заявленного двигателя также уменьшает потери при передаче мощности с поршней 4 на коленвал отбора мощности, тем самым повышает его экономичность. The connecting rods 14 at one end with the hub 15 are dressed on the neck of the crankshaft 16, and the double end-fork is attached to the movable cylinders 5 using hinges 13, the axes of which are parallel to the axes of the shaft necks. In addition, the single end of the connecting rods 14 is connected to the double end using a double-hinged link, the axes 18 of which are perpendicular to the axes of the hinges 13 and the necks of the shaft 16. The presence of hinge connections in the rods 14 eliminates the distortion of the movable cylinders 5 and the possibility of them jamming when moving along the surface of the workers cylinders 1. This property of the claimed engine also reduces losses in power transmission from the pistons 4 to the power take-off crankshaft, thereby increasing its economy.

Источники информации. Sources of information.

1. Уокер Г. Двигатели Стирлинга. М. "Машиностроение", 1985, с.с. 209,222. 1. Walker G. Stirling engines. M. "Engineering", 1985, S.S. 209,222.

2. Патент СССР N 1403992, МКИ F02G1/04, 1988. ЫЫЫ2 2. USSR patent N 1403992, MKI F02G1 / 04, 1988. YYY2

Claims

1. An engine with an external supply of heat, containing movable cylinders kinematically connected to the power take-off shaft, working cylinders, inside of which are placed pistons connected to the movable cylinders by magnetic coupling devices and forming working cavities interconnected via regenerators and heat exchangers to which are connected external heat source, characterized in that the movable cylinders are made of magnetic or magnetizable material and placed coaxially outside the working cylinders of non-magnetic materials, with the possibility of linear movement along them, and the pistons are equipped with obturator belts-magnetic circuits and are placed in the cavities of the working cylinders, hermetically separated from the movable cylinders and the power take-off, and the stroke of the movable cylinders is greater than the piston stroke by an amount not less than the width of the obturator belts - Magnetic conduits for pistons.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the movable cylinders on the inner surface are equipped with obturator belts-magnetic circuits, the width of which is equal to the width of the corresponding obturator belts of the pistons, and rollers protruding above the surface of the obturator belts-magnetic circuits, while the rollers are made with concave generatrix, the radius of which is equal to the radius of the outer surface of the working cylinders.

3. The engine according to claims 1 and 2, characterized in that the pistons on the outer surface are equipped with rollers protruding above the surface of the obturator belts-magnetic cores, while the rollers are made with a convex generatrix, the radius of which is equal to the radius of the inner surface of the working cylinders, and on the surface of the obturator The piston belts are provided with annular grooves in which the sealing elements are located.

4. The engine according to claim 1, characterized in that the pistons are on the outer surface, and the movable cylinders on the inner surface are provided with sliders protruding above the surface of the obturator belts-magnetic circuits, sliding on the surface of the working cylinders.

5. The engine according to claims 1 to 4, characterized in that axial openings are made in the covers and bottoms of the working cylinders to which gas ducts are attached connecting the expansion and compression cavities of adjacent working cylinders.

6. The engine according to claims 1-5, characterized in that the connecting rods of the power take-off mechanism are made in the form of a fork, the bifurcated ends of which are pivotally connected to the movable cylinders, and the opposite ends are equipped with hubs connected to the power take-off shaft, the hinge axes being parallel to the shaft axis power take-off.

7. The engine according to claim 6, characterized in that the connecting rods of the power take-off mechanism are equipped with intermediate two-hinged links, the axes of which are perpendicular to the axis of the power take-off shaft.