RU2201517C2 - Externally heated engine - Google Patents
Externally heated engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201517C2 RU2201517C2 RU2000115665/06A RU2000115665A RU2201517C2 RU 2201517 C2 RU2201517 C2 RU 2201517C2 RU 2000115665/06 A RU2000115665/06 A RU 2000115665/06A RU 2000115665 A RU2000115665 A RU 2000115665A RU 2201517 C2 RU2201517 C2 RU 2201517C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- engine
- working
- external heating
- pistons
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится в двигателестроению и предназначено для использования в двигателях Стирлинга. The invention relates to engine building and is intended for use in Stirling engines.
Известен двигатель внешнего нагревания по а.с. СССР 855241, заявитель Куйбышевский авиационный институт. Двигатель внешнего нагревания содержит пару двухстенных цилиндров, внутренние оболочки которых выполнены в виде сильфонов, а наружные - в виде цилиндрических оболочек с патрубками для подвода и отвода рабочего тела. Применение сильфонов частично решает проблему герметизации рабочего тела, но они недостаточно долговечны. Учитывая, что двигатель имеет тем больший КПД, чем выше давление и температура рабочего тела, то с увеличением этих параметров ресурс работы сильфонов резко уменьшается. Предложенный двигатель может работать только при низких КПД и ограниченный период времени. После разрушения сильфона стоимость его ремонта соизмерима со стоимостью изготовления нового двигателя. Known engine of external heating by AS USSR 855241, applicant Kuibyshev Aviation Institute. The external heating engine contains a pair of double-walled cylinders, the inner shells of which are made in the form of bellows, and the outer ones are in the form of cylindrical shells with nozzles for supplying and discharging the working fluid. The use of bellows partially solves the problem of sealing the working fluid, but they are not durable enough. Given that the engine has a greater efficiency, the higher the pressure and temperature of the working fluid, then with an increase in these parameters, the life of the bellows decreases sharply. The proposed engine can only work at low efficiency and a limited period of time. After the destruction of the bellows, the cost of its repair is commensurate with the cost of manufacturing a new engine.
Известен двигатель с внешним подводом теплоты по а.с. СССР 1275104, у которого рабочий и вытеснительный поршни расположены в разных цилиндрах. Недостаток: необходимость герметизации штоков обоих поршней. В связи с тем, что никакие уплотнения не обеспечивают абсолютной герметизации, при длительной эксплуатации будет происходить утечка дорогостоящего рабочего тела. Необходима постоянная подпитка цилиндров двигателя рабочим телом. Это делает двигатель неудобным в эксплуатации и снижает его КПД. Known engine with an external supply of heat by AS USSR 1275104, in which the working and displacement pistons are located in different cylinders. Disadvantage: the need to seal the rods of both pistons. Due to the fact that no seals provide absolute sealing, during long-term operation an expensive working fluid will leak. Constant feeding of the engine cylinders with a working fluid is necessary. This makes the engine uncomfortable in operation and reduces its efficiency.
Известен двигатель внешнего нагревания по а.с. СССР 850884 (прототип), содержащий по меньшей мере один цилиндр, нагреватель, регенератор, холодильник, соединяющие их магистрали, рабочий и вытестнительный поршни и механизм преобразования поступательного движения во вращательное, например коленвал. Этот двигатель требует герметизации по штокам поршней для предотвращения утечек рабочего тела в картер двигателя и атмосферу. При высоких давлениях и температурах это довольно проблематично. Known engine of external heating by AS USSR 850884 (prototype), containing at least one cylinder, heater, regenerator, refrigerator, connecting lines, working and displacement pistons and a mechanism for converting translational motion into rotational, for example, a crankshaft. This engine requires sealing on the piston rods to prevent leakage of the working fluid into the crankcase and the atmosphere. At high pressures and temperatures, this is quite problematic.
Задачами создания изобретения является увеличение КПД двигателя за счет полной ликвидации утечек рабочего тела. The objectives of the invention is to increase engine efficiency due to the complete elimination of leaks of the working fluid.
Указанная задача достигнута за счет того, что в двигателе внешнего нагревания, содержащем по меньшей мере один цилиндр, нагреватель, регенератор, холодильник, соединяющие их магистрали, рабочий и вытеснительный поршни и механизм преобразования поступательного движения во вращательное, каждый цилиндр выполнен с возможностью перемещения, установлен внутри магнита или электромагнита и соединен с механизмом преобразования поступательного движения во вращательное. Возможен вариант исполнения, когда рабочий и вытеснительный поршни выполнены как одно целое (комбинированный поршень). This problem was achieved due to the fact that in an external heating engine containing at least one cylinder, a heater, a regenerator, a refrigerator, connecting lines, a working and displacement pistons and a translational to rotational movement conversion mechanism, each cylinder is movable, installed inside a magnet or electromagnet and is connected to a translational to rotational conversion mechanism. A variant is possible when the working and displacement pistons are made as a whole (combined piston).
Все цилиндры выполнены абсолютно герметично и установлены в направляющих. Предпочтительно механизм преобразования поступательного движения во вращательное выполнить в виде коленвала. All cylinders are absolutely hermetically sealed and installed in guides. Preferably, the mechanism for converting translational motion into rotational motion is in the form of a crankshaft.
В магистрали, соединяющей нагреватель, регенератор и холодильник, могут быть установлены сильфоны. In the line connecting the heater, regenerator and refrigerator, bellows can be installed.
Электромагнит может питаться электроэнергией от генератора, установленного на одной оси с коленвалом. The electromagnet can be powered by electricity from a generator mounted on the same axis as the crankshaft.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где
на фиг. 1 приведен одноцилиндровый двигатель,
на фиг. 2 - трехцилиндровый двигатель.The invention is illustrated in the drawings, where
in FIG. 1 shows a single cylinder engine,
in FIG. 2 - three-cylinder engine.
Двигатель внешнего нагревания (фиг. 1) содержит цилиндр 1, нагреватель 2, регенератор 3, холодильник 4, соединительные магистрали 5, рабочий поршень 6, вытеснительный поршень 7, механизм преобразования поступательного движения во вращательное (коленвал) 8, магнит или электромагнит 9, направляющие цилиндра 10. The external heating engine (Fig. 1) contains a
На фиг. 2 приведен вариант трехцилиндрового двигателя, содержащий дополнительно сильфоны 11 в соединительных магистралях 5 и генератор 12, соединенный силовыми кабелями 13 с электромагнитами 9. Кроме того, вместо рабочего и вытеснительного поршней 6 и 7 использован один (для каждого цилиндра) универсальный поршень 14. In FIG. 2 shows a variant of a three-cylinder engine, which additionally contains
Двигатель внешнего нагревания работает следующим образом (фиг. 1). The external heating engine operates as follows (Fig. 1).
При подводе тепла к нагревателю 2 горячее рабочее тело толкает цилиндр 1 вверх, т.к. рабочий поршень 6 удерживается на месте магнитом (электромагнитом) 9. После вытеснения рабочего тела из холодной полости в горячую массивный вытеснительный поршень 7 перекрывает каналы соединительной магистрали 5 и отсекает доступ рабочего тела в холодильник 4. Далее вытеснительный поршень 7 какое-то время движется с цилиндром 1 вверх и сжимает рабочее тело, размещенное между рабочим 6 и вытеснительным 7 поршнями. Цилиндр 1 достигает своей верхней мертвой точки ВМТ и начинает идти вниз, а массивный вытеснительный поршень 7 продолжает двигаться вверх и сжимает рабочее тело, в котором накапливается реактивная энергия. Рабочий поршень 6 идет в относительном движении вверх (на самом деле он стоит) и достигает нижней мертвой точки НМТ цилиндра. При этом он вытесняет рабочее тело из горячей полости через нагреватель 2, рененератор 3 и холодильник 4 в холодную (нижнюю) полость цилиндра 1. When heat is supplied to the
Затем вытеснительный поршень 7 движется в относительном движении (по отношению к цилиндру) вниз. Then the displacement piston 7 moves in relative motion (with respect to the cylinder) down.
Затем цикл повторяется. Then the cycle repeats.
Двигатель (фиг. 2) работает аналогично, но циклы каждого цилиндра сдвинуты на 120 градусов. Сильфоны 11 позволяют не перемещать нагреватель 2, регенератор 3 и холодильник 4 вместе с цилиндром 1. Генератор 12 по силовым кабелям осуществляет питание электромагнитов 9. Кроме того, как уже отмечалось, вместо рабочего и вытеснительного поршней 6 и 7 применен универсальный поршень 14. The engine (Fig. 2) works similarly, but the cycles of each cylinder are shifted by 120 degrees. The
В предложенной конструкции (во всех вариантах) цилиндры абсолютно герметичны, благодаря этому достигается предотвращение утечек рабочего тела и повышается КПД двигателя. Отпадает необходимость подпитки рабочим телом, т. е. двигатель упрощается в эксплуатации и может работать годами без присутствия обслуживающего персонала. In the proposed design (in all versions), the cylinders are absolutely tight, due to this, leakage of the working fluid is prevented and engine efficiency is increased. There is no need to recharge with a working fluid, that is, the engine is simplified in operation and can work for years without the presence of maintenance personnel.
Заявленный двигатель можно выполнить с нагрузкой на коленчатый вал, а не на систему шестеренок, шатунов и рычагов, как это всегда делалось. А это уже сердце для автомобильного двигателя!
Теоретически рассчитанный КПД почти вдвое превышает КПД ДВС. Конструкцию можно выполнить компактно, что является важнейшим условием ее установки на автомашину. Опытные образцы двигателей Стирлинга ведущих зарубежных фирм хотя и работоспособны, но они занимают все подкапотное пространство моторного отсека легкового автомобиля и тяжелее ДВС в 2 раза.The claimed engine can be performed with a load on the crankshaft, and not on the system of gears, connecting rods and levers, as has always been done. And this is the heart for the car engine!
Theoretically calculated efficiency is almost double the efficiency of internal combustion engines. The design can be performed compactly, which is the most important condition for its installation on the car. Although prototypes of Stirling engines of leading foreign companies are functional, they occupy the entire engine compartment of the engine compartment of a passenger car and are 2 times heavier than ICE.
Перспективно также использование двигателя для производства электроэнергии в отдаленных районах при работе на местном сырье или в качестве резервных станций в больницах, радио- и телецентрах, в аэропортах и военных объектах. It is also promising to use an engine to produce electricity in remote areas when working on local raw materials or as backup stations in hospitals, radio and television centers, in airports and military facilities.
Предложенная схема позволяет повысить мощность и скорость вращения коленвала, надежность двигателя за счет уменьшения градиента температур по длине цилиндра и рабочего поршня, уменьшения утечек через уплотнения между поршнями и полостями цилиндров и полной ликвидации внешних утечек рабочего тела. The proposed scheme allows to increase the power and speed of rotation of the crankshaft, engine reliability by reducing the temperature gradient along the length of the cylinder and the working piston, reducing leaks through the seals between the pistons and cylinder cavities and completely eliminating external leaks of the working fluid.
Новая конструкция обеспечивает демпфирование ударных нагрузок. The new design provides shock damping.
Основное преимущество разработанной конструкции - это высокий КПД. Повышение КПД в свою очередь уменьшает эмиссию токсичных продуктов (окислов азота и углерода) на единицу мощности. Двигатель способен работать и при малых степенях сжатия, создает меньше шума и вибраций, проще в эксплуатации и изготовлении, пожаро- и взрывобезопасен, имеет колоссальный, практически безграничный ресурс работы. The main advantage of the developed design is its high efficiency. An increase in efficiency, in turn, reduces the emission of toxic products (nitrogen and carbon oxides) per unit capacity. The engine is able to operate at low compression ratios, creates less noise and vibration, is easier to operate and manufacture, fire and explosion-proof, has a huge, almost unlimited service life.
Автором заявлено бесчисленное множество вариантов конструктивного выполнения двигателя как по количеству цилиндров, так и по конструкции в объеме 5 пунктов формулы изобретения. The author has claimed countless options for constructive execution of the engine both in the number of cylinders and in design in the amount of 5 claims.
Возможна, например, установка нагревателя, регенератора и холодильника жестко на цилиндре. Проработан также вариант неподвижного размещения нагревателя, регенератора и холодильника на основании двигателя (основание не показано) и применение связи этих агрегатов с цилиндром при помощи сильфонов. It is possible, for example, to install a heater, a regenerator and a refrigerator rigidly on the cylinder. A variant of the fixed placement of the heater, regenerator and refrigerator on the base of the engine (the base is not shown) and the use of the connection of these units with the cylinder using bellows have also been developed.
Возникают различные варианты при использовании в двигателях постоянных магнитов или электромагнитов. В первом варианте двигатель будет компактнее, но необходимы очень сильные магниты. Various options arise when using permanent magnets or electromagnets in motors. In the first version, the engine will be more compact, but very strong magnets are needed.
В зависимости от назначения двигатель может быть изготовлен или очень малых размеров, например для игрушек и моделей, или очень большим: для кораблей, подводных лодок и тепловых электростанций. Возможно создание ДВН с поршнями диаметром в несколько метров. ДВС с такими размерами в принципе не могут быть созданы, так как процесс горения в них носит взрывной характер и сопровождается ударными нагрузками. В двигателях внешнего нагревания тепло подводится медленно и процесс его подвода легко регулируется. Процесс сжигания независимо от режима работы двигателя можно осуществлять в оптимальном с точки зрения полноты сгорания режиме. Это потребует усложнения топливных форсунок и использования ЭВМ для управления соотношением расходов топлива и воздуха, но в современных условиях технически осуществимо. Depending on the purpose, the engine can be made either of very small sizes, for example for toys and models, or very large: for ships, submarines and thermal power plants. It is possible to create DVN with pistons several meters in diameter. ICE with such dimensions, in principle, cannot be created, since the combustion process in them is explosive and is accompanied by shock loads. In external heating engines, heat is supplied slowly and its supply is easily regulated. The combustion process, regardless of the operating mode of the engine, can be carried out in an optimal mode in terms of completeness of combustion. This will require the complication of fuel injectors and the use of computers to control the ratio of fuel to air consumption, but in modern conditions it is technically feasible.
Один из вариантов двигателя может работать и без топлива, например на энергии солнечных лучей или на разнице температур на поверхности воды и в глубине водоема. А это - бесплатная энергия, причем полученная в результате экологически чистых процессов. One of the engine options can work without fuel, for example, on the energy of sunlight or on the temperature difference on the surface of the water and in the depths of the reservoir. And this is free energy, and obtained as a result of environmentally friendly processes.
Наибольший интерес представляет применение "Стирлингов" для выработки электроэнергии, то есть в качестве мотор-генератора. Of greatest interest is the use of Stirling to generate electricity, that is, as a motor generator.
Хочется отметить, что в этом случае двигатель конструктивно проще, чем дизель-генератор. I would like to note that in this case the engine is structurally simpler than a diesel generator.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000115665/06A RU2201517C2 (en) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | Externally heated engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000115665/06A RU2201517C2 (en) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | Externally heated engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000115665A RU2000115665A (en) | 2002-04-27 |
RU2201517C2 true RU2201517C2 (en) | 2003-03-27 |
Family
ID=20236341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000115665/06A RU2201517C2 (en) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | Externally heated engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2201517C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2501705C1 (en) * | 2012-12-11 | 2013-12-20 | Николай Борисович Болотин | Submarine and submarine propulsion system |
RU2502631C1 (en) * | 2012-12-11 | 2013-12-27 | Николай Борисович Болотин | Submarine and submarine propulsion system |
-
2000
- 2000-06-15 RU RU2000115665/06A patent/RU2201517C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2501705C1 (en) * | 2012-12-11 | 2013-12-20 | Николай Борисович Болотин | Submarine and submarine propulsion system |
RU2502631C1 (en) * | 2012-12-11 | 2013-12-27 | Николай Борисович Болотин | Submarine and submarine propulsion system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2263727C (en) | Thermal hydraulic engine | |
RU2142568C1 (en) | Engine, heat pump and engine cooling device | |
JP4638943B2 (en) | 4-cycle Stirling engine with two double piston units | |
US7000389B2 (en) | Engine for converting thermal energy to stored energy | |
US4413474A (en) | Mechanical arrangements for Stirling-cycle, reciprocating thermal machines | |
Erol et al. | A review development of rhombic drive mechanism used in the Stirling engines | |
US5916140A (en) | Hydraulic engine powered by introduction and removal of heat from a working fluid | |
US5678406A (en) | Energy generating system | |
CN102797589B (en) | Supercritical fluid-type external-combustion heat engine | |
US20140238012A1 (en) | Stirling Engine | |
US4306414A (en) | Method of performing work | |
CN110131070A (en) | A kind of combined power and cooling system and its working method based on free piston stirling engine | |
JP2023082139A (en) | Efficient heat recovery engine | |
US20050268607A1 (en) | Thermohydrodynamic power amplifier | |
US10221808B2 (en) | Stirling engine and methods of operations and use | |
RU2201517C2 (en) | Externally heated engine | |
EP0078848B1 (en) | Mechanical arrangements for stirling-cycle, reciprocating, thermal machines | |
CN1659371A (en) | Method and device for converting thermal energy into kinetic energy | |
KR101656214B1 (en) | Generator unit using renewable energy | |
LT6906B (en) | Energy conversion device and method | |
RU2109156C1 (en) | Mobile heat-electric power plant for ambulances | |
US20120260648A1 (en) | Heat engine | |
EA035912B1 (en) | External heat supply engine | |
JPS5917261B2 (en) | Stirling engine generator | |
WO1986006439A1 (en) | Method and arrangement in heat engines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060616 |