RU2519532C2 - External heat supply engine built around parson's oscillating piston engine drive - Google Patents

External heat supply engine built around parson's oscillating piston engine drive Download PDF

Info

Publication number
RU2519532C2
RU2519532C2 RU2012103677/06A RU2012103677A RU2519532C2 RU 2519532 C2 RU2519532 C2 RU 2519532C2 RU 2012103677/06 A RU2012103677/06 A RU 2012103677/06A RU 2012103677 A RU2012103677 A RU 2012103677A RU 2519532 C2 RU2519532 C2 RU 2519532C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
working
engine
pistons
chambers
Prior art date
Application number
RU2012103677/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012103677A (en
Inventor
Александр Васильевич Иванов
Сергей Павлович Столяров
Original Assignee
Александр Васильевич Иванов
Сергей Павлович Столяров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Васильевич Иванов, Сергей Павлович Столяров filed Critical Александр Васильевич Иванов
Priority to RU2012103677/06A priority Critical patent/RU2519532C2/en
Publication of RU2012103677A publication Critical patent/RU2012103677A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2519532C2 publication Critical patent/RU2519532C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to external heat supply engines. This engine comprises working piston and displacer pistons in different cylinders. Output shaft incorporates the crank articulated via con-rod with working piston. Oscillating sleeve with shaft fitted therein are pivoted inside said housing on one axle. Both sleeve and shaft are equipped with cranks articulated via con-rods with displacer pistons. In-cylinder spaces above displacer pistons are hot chambers. In-cylinder spaces under displacer pistons are cold chambers. Working medium is fed from hot chambers into cold chambers via heaters, regenerators and coolers. Cold chambers are communicated via working medium lines with appropriate above-piston and under-piston chambers of the cylinder with working piston. Engine runs with phase shift between working piston and displacer piston.
EFFECT: working cycle approximates to ideal Stirling cycle.
12 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям с внешним подводом теплоты (двигателям Стирлинга) и может быть использовано в их конструкциях.The invention relates to engines with an external supply of heat (Stirling engines) and can be used in their designs.

Известен двигатель с внешним подводом теплоты с ромбическим механизмом преобразования движения [1], отличающийся применением зубчатых колес для синхронизации вращения двух валов, каждый из которых может быть приводным.A known engine with an external supply of heat with a rhombic mechanism for converting motion [1], characterized by the use of gears to synchronize the rotation of two shafts, each of which can be driven.

Недостатком известного двигателя с внешним подводом теплоты является то, что его механизм преобразования движения не обеспечивает оптимального изменения объема горячей полости цилиндра, его термодинамический цикл не приближен к идеальному циклу Стирлинга, в котором должна быть обеспечена возможность ускорения движения вытеснительного поршня в стадиях рабочего процесса, соответствующих расширению и регенеративному возврату рабочего тела из горячей полости в холодную.A disadvantage of the known engine with an external supply of heat is that its motion conversion mechanism does not provide optimal changes in the volume of the hot cylinder cavity, its thermodynamic cycle is not close to the ideal Stirling cycle, in which it should be possible to accelerate the movement of the displacement piston in the stages of the working process corresponding to expansion and regenerative return of the working fluid from a hot cavity to a cold one.

Известен двигатель с внешним подводом теплоты с механизмом преобразования движения на основе эллиптических зубчатых колес [2], обеспечивающий замедление-ускорение вытеснительного поршня в расчетные фазы движения, тем приближая закон изменения объема горячей полости цилиндра к идеальному циклу Стирлинга.A known engine with an external heat supply with a motion conversion mechanism based on elliptical gears [2], which ensures the slowing-down of the displacement piston into the calculated phases of movement, thereby bringing the law of the volume of the hot cavity of the cylinder closer to the ideal Stirling cycle.

Недостаток известного двигателя с внешним подводом теплоты - сложность изготовления эллиптических зубчатых колес, их малая нагрузочная способность, шумность работы и значительные потери мощности в таком зубчатом зацеплении.A disadvantage of the known engine with an external supply of heat is the complexity of manufacturing elliptical gears, their low load capacity, noise operation and significant power losses in such gearing.

Известен двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий рычажно-кулачковый механизм преобразования движения [3], обеспечивающий движения вытеснительного поршня и изменения объема горячей полости цилиндра по закону, близкому к идеальному циклу Стирлинга, отличающийся тем, что рабочий и вытеснительный поршни соединены симметричными шатунами со штоками, которые через кривошипные шатуны вращают двухколейные валы. Двухколейные валы соединены между собой механизмом изменения фазового угла.Known engine with external heat supply, containing a lever-cam mechanism for converting movement [3], providing movement of the displacement piston and changes in the volume of the hot cylinder cavity according to a law close to the ideal Stirling cycle, characterized in that the working and displacement pistons are connected by symmetrical connecting rods to rods that rotate double-shaft shafts through crank rods. Two-track shafts are interconnected by a mechanism for changing the phase angle.

Недостаток известного двигателя с внешним подводом теплоты - малая надежность рычажно-кулачкового приводного механизма и его сложность из-за большого количества элементов, участвующих в преобразовании движения.A disadvantage of the known engine with external heat supply is the low reliability of the lever-cam drive mechanism and its complexity due to the large number of elements involved in the conversion of movement.

Известен четырехзвенный кулисный механизм с регулируемым передаточным отношением [4], содержащий жестко установленный в корпусе, с возможностью смещения, ползун, в оси которого вращается двойная кулиса, в пазах которой скользят и перекатываются ролики, принадлежащие кривошипам равной длины. При одинаковых расстояниях от осей кривошипов до оси ползуна вращение от одного кривошипа передается другому с постоянным передаточным отношением. Если передвинуть ползун, то при вращении ведущего кривошипа ведомый вращается с тем же, но переменным внутри периода отношением.A four-link link mechanism with an adjustable gear ratio [4] is known, comprising a slider rigidly mounted in the housing with the possibility of displacement, in the axis of which a double link rotates, in the grooves of which rollers belonging to cranks of equal length slide and roll. At equal distances from the axis of the cranks to the axis of the slider, the rotation from one crank is transmitted to another with a constant gear ratio. If you move the slider, then when the master crank rotates, the follower rotates with the same ratio, but variable inside the period.

Известен механизм вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5] - прототип, обеспечивающий вращение и вибрацию в цилиндре двух поршней-секторов. Механизм реконструирован и описан ниже.The known mechanism of the Parsons vibrating piston engine [5] is a prototype that provides rotation and vibration in the cylinder of two piston sectors. The mechanism is reconstructed and described below.

Известна тепловая схема двигателя с внешним подводом теплоты, предложенная Робертом и Джеймсом Стирлингами в 1827 г. с рабочим и вытеснительным поршнями в разных цилиндрах [1].There is a known thermal diagram of an engine with an external supply of heat, proposed by Robert and James Stirling in 1827 with a working and displacement pistons in different cylinders [1].

Цель изобретения состоит в применении в двигателе с внешним подводом теплоты компактного, сбалансированного механизма, обеспечивающего замедление-ускорение поршня-вытеснителя в расчетные фазы движения, тем приближая закон изменения объема горячей полости цилиндра к идеальному циклу Стирлинга.The purpose of the invention is to use in a motor with an external heat input a compact, balanced mechanism that ensures deceleration-acceleration of the displacer piston in the design phases of motion, thereby bringing the law of change in the volume of the hot cavity of the cylinder closer to the ideal Stirling cycle.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель с внешним подводом теплоты на основе механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, содержащий рабочий поршень и поршни-вытеснители в разных цилиндрах, отличающийся тем, что выходной вал снабжен кривошипом, имеющим, посредством шатуна, шарнирную связь с рабочим поршнем, а шарнирно установленные в корпусе в одну ось, смещенную по отношению к оси выходного вала, вибрирующие втулка и вал, в нее помещенный, снабжены кривошипами, шарнирно связанными посредством шатунов с поршнями-вытеснителями, внутрицилиндровые пространства над поршнями-вытеснителями являются горячими полостями, а внутрицилиндровые пространства под поршнями-вытеснителями являются холодными полостями, в которые рабочее тело поступает из соответствующих горячих полостей, предварительно пройдя через нагреватели, регенераторы и охладители, при этом холодные полости связаны магистралями рабочего тела с соответствующими надпоршневой и подпоршневой полостями цилиндра, в котором находится рабочий поршень, причем, в двигателе обеспечено наличие фазового сдвига между рабочим поршнем и поршнями-вытеснителями.This goal is achieved in that the engine with an external supply of heat based on the mechanism of the Parsons vibrating piston engine, containing a working piston and displacing pistons in different cylinders, characterized in that the output shaft is provided with a crank, with a connecting rod, articulated with a working piston, and the vibrating sleeve and the shaft placed in it are pivotally mounted in the housing in one axis, offset with respect to the axis of the output shaft, equipped with cranks pivotally connected by means of connecting rods to the pistons Iteli, the inner cylinder spaces above the displacing pistons are hot cavities, and the inner cylinder spaces under the displacing pistons are cold cavities, into which the working fluid comes from the corresponding hot cavities, after passing through heaters, regenerators and coolers, while the cold cavities are connected by the mains of the working fluid with the corresponding over-piston and under-piston cavities of the cylinder in which the working piston is located, and, in the engine, the presence of phase th shift between the working piston and the displacing pistons.

На фиг. 1 изображена реконструированная модель известного механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5], вид сбоку.In FIG. 1 shows a reconstructed model of the known Parsons vibrating piston engine mechanism [5], side view.

На фиг. 2 изображен разрез А1-А1 на фиг. 1 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих наименьшему углу между рычагами.In FIG. 2 shows a section A1-A1 in FIG. 1 in the position of the elements of the mechanism of the vibrating Parsons piston engine corresponding to the smallest angle between the levers.

На фиг. 3 изображен разрез А2-А2 на фиг. 1 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих биссектральному углу между рычагами.In FIG. 3 shows a section A2-A2 in FIG. 1 in the position of the elements of the mechanism of the Parsons vibrating piston engine corresponding to the bisectral angle between the levers.

На фиг. 4 изображен разрез А3-А3 на фиг. 1 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих наибольшему углу между рычагами.In FIG. 4 shows a section A3-A3 in FIG. 1 in the position of the elements of the mechanism of the vibrating Parsons piston engine corresponding to the largest angle between the levers.

На фиг. 5 изображен разрез А4-А4 на фиг. 1 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих совмещенному положению осей коромысла и рычагов.In FIG. 5 shows a section A4-A4 in FIG. 1 in the position of the elements of the mechanism of the vibrating Parsons piston engine corresponding to the combined position of the rocker arms and levers.

На фиг. 6 изображен упрощенный вид двигателя с внешним подводом теплоты на основе механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5], общий вид.In FIG. 6 shows a simplified view of an engine with an external supply of heat based on the Parsons vibrating piston engine mechanism [5], general view.

На фиг.7 изображен разрез Б1-Б1 на фиг.6 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих нахождению в верхней мертвой точке рабочего поршня.In Fig.7 shows a section B1-B1 in Fig.6 in the position of the elements of the mechanism of the vibrating Parsons reciprocating engine, corresponding to being in the top dead center of the working piston.

На фиг.8 изображен разрез В1-В1 на фиг.7.On Fig shows a section B1-B1 in Fig.7.

На фиг.9 изображен разрез Б2-Б2 на фиг.6 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих нахождению в верхней мертвой точке поршня-вытеснителя, связанного через кривошип с рычагом, имеющим ось вращения в виде втулки.Figure 9 shows a section B2-B2 in figure 6 in the position of the elements of the mechanism of the Parsons vibrating piston engine, corresponding to being in the top dead center of the displacer piston connected through a crank to a lever having a rotation axis in the form of a sleeve.

На фиг.10 изображен разрез В2-В2 на фиг.9.Figure 10 shows a section B2-B2 in figure 9.

На фиг.11 изображен разрез Б3-Б3 на фиг.6 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих нахождению в верхней мертвой точке поршня-вытеснителя, связанного через кривошип с рычагом, имеющим ось вращения в виде вала.In Fig.11 shows a section B3-B3 in Fig.6 in the position of the elements of the mechanism of the Parsons vibrating piston engine, corresponding to being in the top dead center of the displacer piston, connected through a crank with a lever having a rotation axis in the form of a shaft.

На фиг.12 изображен разрез В3-В3 на фиг.11.In Fig.12 shows a section B3-B3 in Fig.11.

Известный механизм вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5] содержит (см. фиг.1 - фиг.5) корпус 1, в котором установлена планка 2, в которой в оси А на валу 3 жестко установлено коромысло 4, каждое из плеч а и b которого посредством звеньев 5 и 6, имеющих плечи с и d, соединено с рычагами 7 и 8, имеющими плечи е и h. Рычаг 7, имеющий шарнир в виде втулки 9, установлен в планке 10 в ось В, смещенную на расстояние g по отношению к оси А. Рычаг 8, имеющий шарнир в виде вала 11, установлен во втулку 9 с совпадением осей втулки 9 и вала 11.The well-known mechanism of the Parsons vibrating piston engine [5] contains (see FIG. 1 - FIG. 5) a housing 1 in which a strap 2 is installed, in which a beam 4 is rigidly mounted in the axis A on the shaft 3, each of which arms a and b are each by means of links 5 and 6 having shoulders c and d, connected to levers 7 and 8 having shoulders e and h. The lever 7, having a hinge in the form of a sleeve 9, is installed in the bar 10 in the axis B, offset by a distance g with respect to the axis A. The lever 8, having a hinge in the form of a shaft 11, is installed in the sleeve 9 with the coincidence of the axes of the sleeve 9 and the shaft 11 .

Двигатель с внешним подводом теплоты на основе механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5] содержит (см. фиг.6 - фиг.12) проставку 12 между корпусом холодного цилиндра 13 и корпусом горячих цилиндров 14, в которой и в крышке корпуса 15 шарнирно в ось А установлен выходной вал 16 с маховиком 17, имеющий посредством кривошипа 18 и шатуна 19 шарнирную связь со штоком рабочего поршня 20, помещенного в холодный цилиндр 21, установленный в корпусе холодного цилиндра 13. На штоке рабочего поршня 20 закреплен направляющий элемент прямолинейного движения 22, взаимодействующий с внутренней поверхностью холодного цилиндра 21 в нижней его части.An engine with an external heat supply based on the Parsons vibrating piston engine mechanism [5] contains (see Fig. 6 - Fig. 12) a spacer 12 between the cold cylinder body 13 and the hot cylinder body 14, in which the axis 15 is hinged in the axis And the output shaft 16 is installed with a flywheel 17, which is articulated by means of a crank 18 and a connecting rod 19 with the rod of the working piston 20 placed in a cold cylinder 21 installed in the housing of the cold cylinder 13. A guide element of a rectilinear motion is fixed to the rod of the working piston 20 tions 22, which interacts with the inner surface of the cold cylinder 21 in its lower part.

Внутрь коренной шейки выходного вала 16 со стороны корпуса горячих цилиндров 14 в ось А жестко установлено коромысло 23, исполненное в виде диска с функцией маховика. Коромысло 23 посредством уравновешенных звеньев 24 и 25 соединено с уравновешенными рычагами 26 и 27. Рычаг 26 имеет шарнир в виде втулки, в которую шарнирно помещен рычаг 27, имеющий шарнир в виде вала. Общей осью рычаги шарнирно установлены в корпус рычагов 28 в ось В, в котором ось рычагов В имеет расчетное смещение g по отношению к оси А выходного вала 16. Корпус рычагов 28 соединен с корпусом горячих цилиндров 14, в который установлены горячие цилиндры 29 и 30 с помещенными в них поршнями-вытеснителями 31 и 32, имеющими по штокам направляющие элементы прямолинейного движения 33, взаимодействующие с внутренними поверхностями цилиндров в нижней их части. Поршни-вытеснители 31 и 32 своими штоками посредством шатунов 34 и 35 шарнирно связаны с кривошипами рычагов 36 и 37, закрепленными на них механически или изготовленными с ними как одно целое под расчетным углом, обеспечивающим движения поршней-вытеснителей 31, 32 и изменения объемов горячих полостей цилиндров 29 и 30 по оптимальному закону, приближающему термодинамический цикл к идеальному циклу Стирлинга. Двигатель с внешним подводом теплоты на основе механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5] также содержит элементы системы теплообмена в графических материалах, не показанные: нагреватель, охладитель, регенератор, магистрали коммуникации рабочего тела. Inside the main neck of the output shaft 16 from the housing side of the hot cylinders 14, a rocker 23 rigidly mounted in the form of a disk with a flywheel function is rigidly mounted in axis A. The beam 23 by means of balanced links 24 and 25 is connected to the balanced levers 26 and 27. The lever 26 has a hinge in the form of a sleeve, in which the lever 27 is pivotally mounted, having a hinge in the form of a shaft. The common axis of the levers is pivotally mounted in the housing of the levers 28 in the axis B, in which the axis of the levers B has a calculated offset g relative to the axis A of the output shaft 16. The housing of the levers 28 is connected to the housing of the hot cylinders 14, in which the hot cylinders 29 and 30 s are installed placed in them by pistons-displacers 31 and 32, having along the rods the guiding elements of rectilinear movement 33, interacting with the inner surfaces of the cylinders in their lower part. The displacer pistons 31 and 32 are pivotally connected with the rods 34 and 35 to the cranks of the levers 36 and 37, mechanically fixed to them or made with them as a whole at a design angle, which ensures the movement of the displacer pistons 31, 32 and changes in the volume of hot cavities cylinders 29 and 30 according to the optimal law, bringing the thermodynamic cycle closer to the ideal Stirling cycle. An engine with an external heat supply based on the Parsons vibrating piston engine mechanism [5] also contains elements of the heat exchange system in graphic materials not shown: heater, cooler, regenerator, working fluid communication lines.

Указаны стрелками и обозначены:Indicated by arrows and marked:

k и l - надпоршневая и подпоршневая полости холодного цилиндра;k and l are the supra-piston and sub-piston cavities of the cold cylinder;

m и n, p и r - надпоршневые и подпоршневые полости горячих цилиндров.m and n, p and r are the over-piston and under-piston cavities of the hot cylinders.

Известный механизм вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5] работает следующим образом (см. фиг.1 - фиг.5).The known mechanism of a vibrating Parsons reciprocating engine [5] works as follows (see figure 1 - figure 5).

В корпусе 1 на планке 2 жестко установленное на валу 3 коромысло 4, вращаясь в оси А посредством звеньев 5 и 6, передает вращение рычагам 7 и 8, имеющим шарниры на планке 10 в оси B в виде втулки 9 и вала 11.In the housing 1 on the bar 2, the rocker 4, rigidly mounted on the shaft 3, rotating in axis A by means of links 5 and 6, transmits rotation to the levers 7 and 8 having hinges on the bar 10 in axis B in the form of a sleeve 9 and a shaft 11.

На фиг.2 изображен разрез А1-А1 на фиг.1 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих наименьшему углу между рычагами. При вращении коромысла 4 по направлению стрелки рычаг 7, замедляя движение, а рычаг 8, ускоряя движение, займут положение, изображенное на фиг.3. В этом положении элементов механизма угловые скорости коромысла 4 и рычагов 7 и 8 равны. При дальнейшем вращении коромысла 4 по направлению стрелки рычаг 7, ускоряя движение, а рычаг 8, замедляя движение, займут положение, изображенное на фиг.4. В этом положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса угловая скорость рычага 7 наибольшая, а угловая скорость рычага 8 наименьшая. Коромысло 4 по отношению к положению, изображенному на фиг.2, повернуто на 180 градусов. Угол между рычагами в этом положении наибольший. При дальнейшем вращении коромысла 4 по направлению стрелки рычаги 7, 8 и само коромысло 4, займут положение, изображенное на фиг.2, совершив полный оборот.In Fig.2 shows a section A1-A1 in Fig.1 in the position of the elements of the mechanism of the vibrating Parsons piston engine corresponding to the smallest angle between the levers. When the rotation of the rocker 4 in the direction of the arrow, the lever 7, slowing down the movement, and the lever 8, accelerating the movement, will occupy the position shown in Fig.3. In this position of the mechanism elements, the angular velocities of the rocker arm 4 and the levers 7 and 8 are equal. With further rotation of the rocker arm 4 in the direction of the arrow, the lever 7, accelerating the movement, and the lever 8, slowing down the movement, will occupy the position shown in figure 4. In this position of the elements of the mechanism of the Parsons vibrating piston engine, the angular velocity of the lever 7 is greatest, and the angular velocity of the lever 8 is the smallest. Rocker 4 in relation to the position depicted in figure 2, rotated 180 degrees. The angle between the levers in this position is the largest. With further rotation of the rocker arm 4 in the direction of the arrow, the levers 7, 8 and the rocker arm 4 itself will occupy the position depicted in figure 2, having made a complete revolution.

На фиг.5 изображен разрез А4-А4 на фиг.1 в положении элементов механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса, отвечающих совмещенному положению осей А и В коромысла 4 и рычагов 7 и 8. В этом положении осей А и В вращение от коромысла 4 рычагам 7 и 8 передается с постоянным передаточным отношением, равным единице.Figure 5 shows a section A4-A4 in figure 1 in the position of the elements of the mechanism of the Parsons vibrating piston engine, corresponding to the combined position of the axes A and B of the rocker arm 4 and levers 7 and 8. In this position of the axes A and B, rotation from the rocker 4 to levers 7 and 8 is transmitted with a constant gear ratio of one.

Размеры плеч рычагов 7 и 8, коромысла 4, звеньев 5 и 6 и смещение общей оси В рычагов 5 и 6 по отношению к оси А коромысла 4 определяют характер движения рычагов 7 и 8 и, как следствие, - передаточное отношение их скоростей к скорости коромысла 4 внутри периода вращения.The dimensions of the arms of the levers 7 and 8, the rocker 4, links 5 and 6 and the displacement of the common axis B of the levers 5 and 6 with respect to the axis A of the rocker 4 determine the nature of the movement of the levers 7 and 8 and, as a result, the gear ratio of their speeds to the speed of the rocker 4 inside the rotation period.

Двигатель с внешним подводом теплоты на основе механизма вибрирующего поршневого двигателя Парсонса [5] работает следующим образом.An engine with an external supply of heat based on the mechanism of the Parsons vibrating piston engine [5] works as follows.

Внутрицилиндровые пространства m и p над поршнями-вытеснителями 31 и 32 являются горячими полостями, в которые рабочее тело поступает нагретым из специальных теплообменных аппаратов (в графических материалах не показаны). Внутрицилиндровые пространства n и r под поршнями-вытеснителями 31 и 32 являются холодными полостями, в которые рабочее тело поступает из соответствующих горячих полостей, предварительно пройдя через нагреватели, регенераторы и охладители (в графических материалах не показаны). Таким образом, движение поршней-вытеснителей 31 и 32 обеспечивает перераспределение рабочего тела в цилиндрах 29 и 30 между горячими и холодными полостями.The inner cylinder spaces m and p above the displacing pistons 31 and 32 are hot cavities into which the working fluid enters heated from special heat exchangers (not shown in graphic materials). The inner cylinder spaces n and r under the displacing pistons 31 and 32 are cold cavities into which the working fluid enters from the corresponding hot cavities after passing through heaters, regenerators and coolers (not shown in graphic materials). Thus, the movement of the displacing pistons 31 and 32 provides a redistribution of the working fluid in the cylinders 29 and 30 between the hot and cold cavities.

Дополнительно холодные полости n и r цилиндров 29 и 30 связаны магистралями рабочего тела с соответствующими k и l полостями холодного цилиндра 21, в котором находится рабочий поршень 20. Взаимное расположение рычагов с кривошипами 36 и 37 по отношению к кривошипу 18 обеспечивает наличие фазового сдвига между рабочим поршнем 20 и поршнями-вытеснителями 31 и 32. Причем, вследствие зеркальной симметрии в движении поршней-вытеснителей, фазовый сдвиг рабочих процессов в цилиндрах 29 и 30 составляет 180 градусов.Additionally, the cold cavities n and r of the cylinders 29 and 30 are connected by the mains of the working fluid with the corresponding k and l cavities of the cold cylinder 21, in which the working piston 20 is located. The mutual arrangement of the levers with the cranks 36 and 37 with respect to the crank 18 provides a phase shift between the working the piston 20 and the displacing pistons 31 and 32. Moreover, due to mirror symmetry in the movement of the displacing pistons, the phase shift of the working processes in the cylinders 29 and 30 is 180 degrees.

При положении поршня-вытеснителя 31 вблизи верхней мертвой точки рабочее тело в цилиндре 29 сосредоточено, в основном, в холодной полости. При этом движением рабочего поршня 20 обеспечивается сжатие холодного рабочего тела. Одновременно в цилиндре 30 поршень-вытеснитель 32 находится вблизи нижней мертвой точки, рабочее тело в этом цилиндре сосредоточено, в основном, в горячей полости. Соответственно, движение рабочего поршня 20 обеспечивает в этом цилиндре расширение горячего рабочего тела. Таким образом, обеспечивается протекание рабочего процесса по принципу двигателя Стирлинга.When the piston-displacer 31 is located near the top dead center, the working fluid in the cylinder 29 is concentrated mainly in the cold cavity. In this case, the movement of the working piston 20 provides compression of the cold working fluid. At the same time, in the cylinder 30, the piston-displacer 32 is located near the bottom dead center, the working fluid in this cylinder is concentrated mainly in the hot cavity. Accordingly, the movement of the working piston 20 provides in this cylinder the expansion of the hot working fluid. Thus, the flow of the working process is ensured according to the principle of the Stirling engine.

Наличие механизма, обеспечивающего ускорение и замедление вращения рычагов 36 и 37 относительно кривошипа 18, обеспечивает возможность ускорения движения поршней-вытеснителей 31 и 32 в стадиях рабочего процесса, соответствующих расширению и регенеративному возврату рабочего тела из горячей полости в холодную, тем самым приближая рабочий процесс к идеальному циклу Стирлинга.The presence of a mechanism that accelerates and slows down the rotation of the levers 36 and 37 relative to the crank 18, provides the possibility of accelerating the movement of the displacing pistons 31 and 32 in the stages of the working process, corresponding to the expansion and regenerative return of the working fluid from the hot cavity to the cold, thereby bringing the working process closer to perfect Stirling cycle.

Источники информацииInformation sources

1. Г. Уокер. Двигатели Стирлинга. Пер. с англ. - М. Машиностроение, 1985, стр.84-87, 234, 235.1. G. Walker. Stirling engines. Per. from English - M. Mechanical Engineering, 1985, pp. 84-87, 234, 235.

2. Патент Украины без экспертизы по существу 12513А. - Привод двигателя с внешним подводом теплоты, опубл. 28.02.1997, бюл. №1.2. Patent of Ukraine without substantive examination 12513A. - Motor drive with external heat input, publ. 02/28/1997, bull. No. 1.

3. Патент Украины на полезную модель UA 34284. - Механизм привода двигателя внешнего сгорания (Стирлинга), опубл. 11.08.2008, бюл. №15.3. Patent of Ukraine for utility model UA 34284. - The drive mechanism of an external combustion engine (Stirling), publ. 08/11/2008, bull. No. 15.

4. И.И. Артоболевский, "Механизмы в современной технике" в 7 томах, Москва, "Наука", 1979, стр.49, механизм 936.4. I.I. Artobolevsky, "Mechanisms in modern technology" in 7 volumes, Moscow, "Science", 1979, p. 49, mechanism 936.

5. http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/vibratory/vibrate.htm Parson's Engine ANIMATED5.http: //www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/vibratory/vibrate.htm Parson's Engine ANIMATED

Claims (1)

Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий рабочий поршень и поршни-вытеснители в разных цилиндрах, отличающийся тем, что выходной вал снабжен кривошипом, имеющим посредством шатуна шарнирную связь с рабочим поршнем, а шарнирно установленные в корпусе в одну ось, смещенную по отношению к оси выходного вала, вибрирующие втулка и вал, в нее помещенный, снабжены кривошипами, шарнирно связанными посредством шатунов с поршнями-вытеснителями, внутрицилиндровые пространства над поршнями-вытеснителями являются горячими полостями, а внутрицилиндровые пространства под поршнями-вытеснителями являются холодными полостями, в которые рабочее тело поступает из соответствующих горячих полостей, предварительно пройдя через нагреватели, регенераторы и охладители, при этом холодные полости связаны магистралями рабочего тела с соответствующими надпоршневой и подпоршневой полостями цилиндра, в котором находится рабочий поршень, причем в двигателе обеспечено наличие фазового сдвига между рабочим поршнем и поршнями-вытеснителями. An engine with an external heat supply, comprising a working piston and displacing pistons in different cylinders, characterized in that the output shaft is provided with a crank, which is pivotally connected to the working piston via a connecting rod, and pivotally mounted in the housing in one axis, offset from the axis of the output the shaft, the vibrating sleeve and the shaft inserted into it are provided with cranks pivotally connected by means of connecting rods to the displacing pistons, the inner cylinder spaces above the displacing pistons are hot cavities, and the inside the cylinder spaces under the displacing pistons are cold cavities, into which the working fluid comes from the corresponding hot cavities, after passing through heaters, regenerators and coolers, while the cold cavities are connected by the working fluid lines to the corresponding supra-piston and under-piston cavities of the cylinder in which the working piston is located moreover, the presence of a phase shift between the working piston and the displacing pistons is ensured in the engine.
RU2012103677/06A 2012-02-02 2012-02-02 External heat supply engine built around parson's oscillating piston engine drive RU2519532C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103677/06A RU2519532C2 (en) 2012-02-02 2012-02-02 External heat supply engine built around parson's oscillating piston engine drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103677/06A RU2519532C2 (en) 2012-02-02 2012-02-02 External heat supply engine built around parson's oscillating piston engine drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012103677A RU2012103677A (en) 2013-08-10
RU2519532C2 true RU2519532C2 (en) 2014-06-10

Family

ID=49159225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012103677/06A RU2519532C2 (en) 2012-02-02 2012-02-02 External heat supply engine built around parson's oscillating piston engine drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2519532C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415171A (en) * 1981-05-05 1983-11-15 Edwards Linton A Control system and shaft seal for Stirling cycle machine
SU1270395A1 (en) * 1985-02-22 1986-11-15 Харьковское Высшее Военное Командно-Инженерное Училище Ракетных Войск Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И. Method of operation of stirling engine
RU2439333C1 (en) * 2007-12-04 2012-01-10 Евгений Фёдорович Драчко Rotary piston machine of volumetric expansion

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415171A (en) * 1981-05-05 1983-11-15 Edwards Linton A Control system and shaft seal for Stirling cycle machine
SU1270395A1 (en) * 1985-02-22 1986-11-15 Харьковское Высшее Военное Командно-Инженерное Училище Ракетных Войск Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И. Method of operation of stirling engine
RU2439333C1 (en) * 2007-12-04 2012-01-10 Евгений Фёдорович Драчко Rotary piston machine of volumetric expansion

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012103677A (en) 2013-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4255929A (en) Hot gas engine with dual crankshafts
CN102434279A (en) Combustion engine without crank shaft connection rod
US3994136A (en) Hot gas engine
EP2138740A1 (en) Drive mechanism for an oscillating piston rotor
JP2017508911A (en) Reciprocating engine compressor with built-in Stirling engine
RU2387844C2 (en) Rotary piston engine with heat fed from outside
Romanelli Alternative thermodynamic cycle for the Stirling machine
RU2519532C2 (en) External heat supply engine built around parson's oscillating piston engine drive
WO2019012490A1 (en) Double-acting stirling engines with optimal parameters and waveforms
CN104806376A (en) Beta-type Stirling engine with three-crank crankshaft for magnetic driving
EP2872755B1 (en) Piston arrangement and engine
Nicol-Seto et al. Experimental evaluation of piston motion modification to improve the thermodynamic power output of a low temperature gamma Stirling engine
US5644917A (en) Kinematic stirling engine
Shendage et al. Dynamic balancing and experience during the development of a single cylinder Beta-configuration Stirling engine using rhombic drive
EA003724B1 (en) Conversion of rectilinear reciprocating motion into rotational motion
US3853014A (en) Improvement in the transmission mechanism of an oscillating engine
RU2134795C1 (en) Method of and volumetric expansion (displacement) machine for conversion of motion
US9982597B2 (en) Compact non-vibrating endothermic engine
Wang et al. Design of synchronous drive mechanism of opposed-piston hydraulic-output engine
RU2443888C2 (en) Multi-cylinder thermal machine with controlled output and with external heat supply
RU2467174C2 (en) Piston machine
RU2035607C1 (en) Drive for engine with external heat supply
Huo et al. Improved design of the transmission mechanism of the of 4‑cylinder double‑acting Stirling engine
Mou et al. A numerical model on thermodynamic analysis of free piston Stirling engines
RU2196241C1 (en) Double-acting externally heated engine and method of its operation