Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при конструировании двигателей, криогенных газовых машин и тепловых насосов работающих по циклу Стирлинга. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the design of engines, cryogenic gas machines and heat pumps operating on the Stirling cycle.
Аналогом является двигатель Стирлинга с косой шайбой (разновидность роторного привода), например, по книге: Круглов М.Г. (ред.) "Двигатели Стирлинга", М. Машиностроение, 1977, с. 90, рис. 45. An analogue is the Stirling engine with a slanting washer (a kind of rotary drive), for example, according to the book: Kruglov MG (Ed.) "Stirling Engines", M. Mechanical Engineering, 1977, p. 90, fig. 45.
Главным недостатком существующих механизмов привода поршней является неполное прекращение движения поршней в нужных точках, что существенно снижает КПД двигателя. The main drawback of existing piston drive mechanisms is the incomplete cessation of piston movement at the desired points, which significantly reduces engine efficiency.
Цель изобретения повышение КПД четырехцилиндрового двигателя Стирлинга двойного действия путем осуществления прерывистого движения поршней. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the four-cylinder Stirling double-acting engine by intermittent movement of the pistons.
Указанная цель достигается за счет того, что в четырехцилиндровом двигателе Стирлинга двойного действия цилиндры с поршнями, штоками и ползунами расположены в неподвижном корпусе вокруг выходного вала и параллельно ему, ползуны расположены в направляющих, и ротор, жестко посаженный на выходной вал, получил измененный привод поршней. Изменение заключается в том, что на боковой поверхности ротора выполнена замкнутая канавка, а каждый ползун снабжен роликом, размещенным в канавке ротора, при этом геометрическая форма канавки обеспечивает возможность совершения одними противолежащими поршнями возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях вдоль оси ротора при неподвижных других противолежащих поршнях, и наоборот, с одновременной возможностью поворота ротора вместе с выходным валом на четверть оборота при каждом рабочем ходе поршней, так же имеется возможность совместного движения всех поршней вблизи их мертвых точек, что позволяет перекачать сжатое рабочее тело из холодной полости в горячую. Таким образом, каждый поршень имеет возможность совершить два рабочих хода, чередующихся остановками за один оборот ротора (вверх, остановка, вниз, остановка). This goal is achieved due to the fact that in the double-acting four-cylinder Stirling engine, the cylinders with pistons, rods and sliders are located in a stationary housing around the output shaft and parallel to it, the sliders are located in the guides, and the rotor, rigidly mounted on the output shaft, received a modified piston drive . The change consists in the fact that a closed groove is made on the side surface of the rotor, and each slider is equipped with a roller located in the rotor groove, while the geometrical shape of the groove makes it possible to make reciprocal motion in opposite directions along the rotor axis with one opposite piston while the other opposite pistons, and vice versa, with the simultaneous possibility of turning the rotor together with the output shaft by a quarter of a turn with each working stroke of the pistons, also has There is the possibility of joint movement of all pistons near their dead points, which makes it possible to pump a compressed working fluid from a cold cavity to a hot one. Thus, each piston has the ability to make two working strokes alternating with stops for one revolution of the rotor (up, stop, down, stop).
На фиг. 1 представлена принципиальная схема двигателя с роторным приводом поршней; на фиг. 2 роторный привод поршней (упрощенный вид); на фиг. 3 - график, описывающий зависимость смещения боковой поверхности ротора при его вращении от перемещения любого из поршней. Двигатель, оснащенный роторным приводом поршней, содержит четыре цилиндра 1 (фиг. 1), установленных на неподвижном корпусе (на схеме не показан). В каждом цилиндре находятся поршни 2, которые делят цилиндры 1 на холодные 3 и горячие 4 рабочие полости. Холодные 3 и горячие 4 полости соседних цилиндров соединены через нагреватели 5, регенераторы 6 и охладители 7. Снизу поршни 2 соединены со штоками 8, проходящими через уплотнение 9. Свободные концы штоков 8 соединены с роликами 10, которые находятся в канавке 11 ротора 12. Ротор 12 жестко посажен на вал 13. Ползуны и направляющие на схеме не показаны. Цилиндры расположены вокруг выходного вала и параллельно ему. In FIG. 1 is a schematic diagram of a rotary piston engine; in FIG. 2 rotary piston drive (simplified view); in FIG. 3 is a graph describing the dependence of the displacement of the side surface of the rotor during its rotation on the movement of any of the pistons. An engine equipped with a rotary piston drive contains four cylinders 1 (Fig. 1) mounted on a fixed housing (not shown in the diagram). In each cylinder there are pistons 2, which divide the cylinders 1 into cold 3 and hot 4 working cavities. Cold 3 and hot 4 cavities of adjacent cylinders are connected through heaters 5, regenerators 6 and coolers 7. From below, pistons 2 are connected to rods 8 passing through seal 9. The free ends of rods 8 are connected to rollers 10, which are located in the groove 11 of rotor 12. Rotor 12 is firmly seated on the shaft 13. The sliders and guides are not shown in the diagram. Cylinders are located around the output shaft and parallel to it.
Четырехцилиндровый двигатель Стирлинга двойного действия с роторным приводом поршней работает следующим образом: под действием разности давлений рабочего тела два противолежащих поршня 2 (фиг. 1), совершают возвратно-поступательные движения в противоположных направлениях при неподвижных других двух поршнях, и наоборот. Возвратно-поступательное движение поршней 2 преобразуется во вращательное движение вала 13 посредством ротора 12. The double-acting Stirling four-cylinder engine with a rotary piston drive operates as follows: under the influence of the pressure difference of the working fluid, two opposing pistons 2 (Fig. 1) make reciprocating movements in opposite directions when the other two pistons are stationary, and vice versa. The reciprocating movement of the pistons 2 is converted into rotational movement of the shaft 13 by means of the rotor 12.
