RU2076228C1 - Engine with external delivery of heat (stirling engine) - Google Patents
Engine with external delivery of heat (stirling engine) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2076228C1 RU2076228C1 SU915010793A SU5010793A RU2076228C1 RU 2076228 C1 RU2076228 C1 RU 2076228C1 SU 915010793 A SU915010793 A SU 915010793A SU 5010793 A SU5010793 A SU 5010793A RU 2076228 C1 RU2076228 C1 RU 2076228C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- engine
- separation element
- housing
- separation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/057—Regenerators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
- F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
- F03G6/068—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having other power cycles, e.g. Stirling or transcritical, supercritical cycles; combined with other power sources, e.g. wind, gas or nuclear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
- F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
- F02G2243/04—Crank-connecting-rod drives
- F02G2243/06—Regenerative displacers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2254/00—Heat inputs
- F02G2254/30—Heat inputs using solar radiation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2257/00—Regenerators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/30—Displacer assemblies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/42—Displacer drives
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям с внешним подводом тепла (двигателям Стирлинга). The invention relates to engine building, in particular to engines with external heat supply (Stirling engines).
Известны двигатели с внешним подводом тепла, содержащие блок, выполненный в виде полого корпуса с цилиндрической внутренней поверхностью, газопроницаемый разделительный элемент с регенератором, установленный с возможностью качания в полости корпуса с образованием в ней холодной и горячей камер, и рабочий цилиндр, исполнительный элемент которого кинематически связан с рабочим валом и с приводом качания разделительного элемента, а полость
сообщена с полостью корпуса (патент США N 4488402, кл. F 02 G 1/04, 1984). В известном двигателе полость корпуса в поперечном сечении выполнена полукруглой, а ось качания расположена в средней части плоской стенки корпуса. Такое выполнение корпуса для двигателей с высоким рабочим давлением требует дополнительных конструктивных мероприятий для повышения прочностных характеристик стенок корпуса, в частности, применения тяжелых опорных конструкций для усиления плоской стенки корпуса. Кроме того, в известном двигателе рабочий цилиндр попеременно сообщается с горячей и холодной камерами полости корпуса, что снижает надежность работы всего двигателя, и в частности, его разделительного элемента из-за ухудшения условий работы его торцового уплотнения.Known engines with external heat supply, comprising a block made in the form of a hollow body with a cylindrical inner surface, a gas-permeable separation element with a regenerator installed with the possibility of swinging in the body cavity with the formation of cold and hot chambers in it, and a working cylinder, the actuating element of which is kinematically connected with the working shaft and with the swing drive of the separation element, and the cavity
communicated with the cavity of the body (US patent N 4488402, CL F 02 G 1/04, 1984). In the known engine, the body cavity in the cross section is semicircular, and the swing axis is located in the middle of the flat wall of the body. This embodiment of the housing for engines with high working pressure requires additional design measures to increase the strength characteristics of the walls of the housing, in particular, the use of heavy supporting structures to strengthen the flat wall of the housing. In addition, in the known engine, the working cylinder alternately communicates with the hot and cold chambers of the body cavity, which reduces the reliability of the entire engine, and in particular, its dividing element due to the deterioration of the operating conditions of its mechanical seal.
Цель иобретения повышение надежности работы двигателя и упрощение его конструкции. The purpose of the invention is to increase the reliability of the engine and simplify its design.
Для достижения указанного технического результата в двигателе с внешним подводом тепла, содержащем блок, выполненный в виде полого корпуса с цилиндрической поверхностью, газопроницаемый разделительный элемент с регенератором, установленный с возможностью качания в полости корпуса с образованием в ней холодной и горячей камер, и рабочий цилиндр, исполнительный элемент которого кинематически связан с рабочим валом и с приводом качания разделительного элемента, а полость сообщена с полостью корпуса, полость корпуса в поперечном сечении выполнена клиновидной, ось качания разделительного элемента расположена в вершине клиновидного сечения полости, боковые поверхности разделительного элемента выполнены цилиндрическими, а противолежащие им ограничивающие стенки полости корпуса выполнены в форме цилиндрических сегментов, кривизна поверхности которых соответствует кривизне поверхностей разделительного элемента, причем полость рабочего цилиндра сообщена постоянно с холодной камерой полости корпуса. To achieve the specified technical result in an engine with an external heat supply containing a block made in the form of a hollow body with a cylindrical surface, a gas-permeable separation element with a regenerator installed with the possibility of swinging in the body cavity with the formation of cold and hot chambers in it, and a working cylinder, the actuating element of which is kinematically connected with the working shaft and with the swing drive of the separation element, and the cavity is in communication with the cavity of the housing, the cavity of the housing in cross section made wedge-shaped, the swing axis of the separation element is located at the top of the wedge-shaped section of the cavity, the side surfaces of the separation element are made cylindrical, and the opposing boundary walls of the cavity of the housing are made in the form of cylindrical segments whose surface curvature corresponds to the curvature of the surfaces of the separation element, and the cavity of the working cylinder is constantly communicated with cold chamber body cavity.
Верхняя ограничивающая стенки полости корпуса, образующая с разделительным элементом горячую камеру, может быть выполнена из прозрачного материала, противолежащая ей поверхность разделительного элемента может быть снабжена газопроницаемым светопоглотителем, поверхность разделительного элемента, обращенная к холодной камере, может быть выполнена охлаждаемой. Двигатель может быть снабжен по меньшей мере одним дополнительным блоком, установленным так, чтоь оси качания разделительных элементов блоков расположены параллельно, а кинематические связи их исполнительных элементов с рабочим валом соединены в противофазе. The upper boundary wall of the body cavity, forming a hot chamber with the separation element, can be made of transparent material, the opposite surface of the separation element can be provided with a gas-permeable light absorber, the surface of the separation element facing the cold chamber can be made cooled. The engine may be equipped with at least one additional unit installed so that the swing axes of the separation elements of the blocks are parallel, and the kinematic connections of their actuating elements with the working shaft are connected in antiphase.
На фиг.1 изображена приниципиальная схема двигателя, поперечное сечение, при минимальном объеме холодной камеры; на фиг.2 то же, при максимальном объеме рабочего цилиндра и промежуточном положении разделительного элемента; на фиг. 3 -то же, при максимальном объеме холодной камеры; на фиг.4 то же, при минимальном объеме рабочей камеры и промежуточном положении разделительного элемента; на фиг.5 конструкция двигателя с несколькими блоками, оси качания разделительных элементов которых расположены параллельно. Figure 1 shows a municipal diagram of the engine, a cross section, with a minimum volume of the cold chamber; figure 2 the same, with the maximum volume of the working cylinder and the intermediate position of the separation element; in FIG. 3 - the same, with the maximum volume of the cold chamber; figure 4 the same, with a minimum volume of the working chamber and the intermediate position of the separation element; figure 5 the design of the engine with several blocks, the swing axis of the separation elements of which are located in parallel.
Двигатель содержит блок 1, выполненный в виде полого корпуса, имеющего в поперечном сечении клиновидную полость, образованную двумя ограничивающими стенками 2 и 3, выполненными в форме цилиндрических сегментов. В полости корпуса с образованием холодной камеры 4 и горячей камеры 5 размещен газопроницаемый разделительный элемент 6 с регенератором, установленный с возможностью качательного движения, причем его ось качания 7 расположена в вершине клинообразного поперечного сечения полости коопуса, а боковые поверхности 8 и 9 разделительного элемента 6 выполнены цилиндрическими. Кривизна боковых поверхностей ограничивающих стенок 2 и 3 соответствует кривизне боковых поверхностей разделительного элемента 6. Рабочий цилиндр 10 имеет полость 11, постоянно сообщенную с холодной камерой 4, и исполнительный элемент 12, выполненный, например, в виде мембраны и кинематически связанный с рабочим валом 13 и с приводом качания 14 разделительного элемента 6. The engine comprises a block 1, made in the form of a hollow body, having in the cross section a wedge-shaped cavity formed by two
Верхняя ограничивающая стенка 2 горячей камеры 5 может быть выполнена из прозрачного материала в тех случаях, когда в качестве источника тепла используется солнечная энергия. Наибольший эффект достигается при использовании покрытия с двойной прозрачностью, которое беспрепятственно пропускает световые лучи в горячую камеру и препятствует излучению тепла наружу. Повышению эффективности использования тепловой энергии способствует также снабжение боковой поверхности 8 разделительного элемента 6 объемным газопроницаемым светопологлотителем 15, а боковой поверхности 9 системой охлаждения 16. The upper bounding
Двигатель может состоять из нескольких блоков 1, расположенных так, что оси качания 7 их разделительных элементов 6 расположены параллельно, а кинематические связи 17 их исполнительных элементов 12 с рабочим валом 13 соединены в противофазе. Рабочий вал 13 имеет маховик 18. The engine may consist of several blocks 1 located so that the swing axes 7 of their dividing elements 6 are parallel, and the
Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.
При минимальном объеме холодной камеры 4 весь рабочий газ находится в горячей камере 5 и при его нагревании двление рабочего газа повышается и исполнительный элемент 12, перемещаясь в сторону увеличения полости 11 рабочего цилиндра 10, приводит к движение рабочий вал 13 с маховиком 18. При достижении исполнительным элементом 12 крайнего положения, соответствующего максимальному объему полости 11, начинается перемещение разделительного элемента 6 в направлении верхней ограничивающей стенки 2 (фиг.2). При этом горячий воздух проходит сквозь разделительный элемент и отдает свое тепло в накапливающую среду регенератора и передается в систему охлаждения 16, а давление в камерах 4 и 5 падает. Маховик 18 через кинематическую связь 17 начинает перемещать исполнительный элемент 12 в сторону уменьшения полости рабочего цилиндра 10, снова повышая давление в камерах 4 и 5, то есть производится процесс сжатия воздуха при более низкой его температуре, чем при процессе его расширения, за счет чего и совершается полезная работа. With a minimum volume of
После достижения исполнительным элементом 12 крайнего положения, соответствующего минимальному объему полости 11 рабочего цилиндра 10, разделительный элемент 6 начнет перемещаться в сторону уменьшения объема холодной камеры, вытесняя воздух из холодной камеры 4 в горячую камеру 5. Проходящий через разделительный элемент 6 воздух нагревается в регенераторе, а затем и в горячей камере 5, давление воздуха повышается и снова начинается перемещение исполнительного элемента 12 в сторону увеличения объема полости 11 рабочего цилиндра 10. При многоцилиндровом выполнении двигателя рабочие ходы отдельных цилиндров чередуются, повышая равномерность вращения вала и уравновешенность двигателя. Один из блоков многоцилиндрового двигателя можно использовать в качестве холодильной машины. After the actuating
Claims (5)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4013602 | 1990-04-27 | ||
DEP4013602.7 | 1990-04-27 | ||
DEP4109289.9 | 1991-03-21 | ||
DE4109289A DE4109289A1 (en) | 1990-04-27 | 1991-03-21 | Stirling engine - incorporates housing chamber divided into two part chambers by gas-permeable regenerator plate moving forwards and backwards |
PCT/DE1991/000340 WO1991017352A1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-25 | Stirling engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2076228C1 true RU2076228C1 (en) | 1997-03-27 |
Family
ID=25892643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU915010793A RU2076228C1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-25 | Engine with external delivery of heat (stirling engine) |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4109289A1 (en) |
IL (1) | IL97950A (en) |
OA (1) | OA09408A (en) |
RU (1) | RU2076228C1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4322817A1 (en) * | 1993-07-08 | 1995-01-19 | Hans Josef Janetzko | Stirling engine |
DE4429659A1 (en) * | 1994-08-20 | 1996-02-22 | Eckhart Weber | Flat collector stirling machine |
JP3614861B2 (en) * | 1994-12-08 | 2005-01-26 | 24 ジーベン・テルモパワー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | Device comprising drive device and machine drivable by this drive device |
DE19614359C1 (en) * | 1996-04-11 | 1997-08-28 | Karl Obermoser | Heat engine with moving regenerator |
DE102009017493B4 (en) | 2009-04-16 | 2014-08-21 | Philippe Verplancke | Heat engine |
-
1991
- 1991-03-21 DE DE4109289A patent/DE4109289A1/en not_active Withdrawn
- 1991-04-25 RU SU915010793A patent/RU2076228C1/en active
- 1991-04-25 IL IL9795091A patent/IL97950A/en not_active IP Right Cessation
- 1991-12-06 OA OA60106A patent/OA09408A/en unknown
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
US, патент N 4488402, кл. F 02 G 1/04, 1984. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL97950A0 (en) | 1992-06-21 |
IL97950A (en) | 1995-10-31 |
DE4109289A1 (en) | 1991-10-31 |
OA09408A (en) | 1992-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4444011A (en) | Hot gas engine | |
US6568169B2 (en) | Fluidic-piston engine | |
US7194858B2 (en) | Hydrogen equalization system for double-acting stirling engine | |
US5678406A (en) | Energy generating system | |
AU727778B2 (en) | Stirling Cycle Engine | |
US4455825A (en) | Maximized thermal efficiency hot gas engine | |
WO1993022551A1 (en) | Balanced compound engine | |
US5337563A (en) | Stirling engine with heat exchanger | |
US4077216A (en) | Stirling cycle thermal devices | |
US3807904A (en) | Oscillating piston apparatus | |
US5195321A (en) | Liquid piston heat engine | |
US20100287936A1 (en) | Thermodynamic machine, particular of the carnot and/or stirling type | |
RU2076228C1 (en) | Engine with external delivery of heat (stirling engine) | |
US5337562A (en) | Stirling engine | |
EP0461123B1 (en) | Device of the stirling cycle type | |
JP2005054640A (en) | Stirling engine | |
CN1094172C (en) | Thermal power machine having a moving regenerator | |
US4285197A (en) | Isothermal chamber and heat engines constructed using said chamber | |
US3478511A (en) | Closed-cycle gas engine | |
DE3463551D1 (en) | Heat engine with an internal or external energy source with cylinders of the compressor type or stirling cycle type | |
RU2224129C2 (en) | Stirling engine with hermetically sealed chambers | |
US4432204A (en) | Linear hydraulic drive system for a Stirling engine | |
US4010621A (en) | Stirling cycle heat pump | |
US2990681A (en) | High compression externally fired laminal displacer engine | |
JP2005531708A (en) | Method and apparatus for converting thermal energy into kinetic energy |