RU2549273C1

RU2549273C1 - External combustion engine heat exchange section

Info

Publication number: RU2549273C1
Application number: RU2013148753/06A
Authority: RU
Inventors: Лев Федорович Ростовщиков
Original assignee: Лев Федорович Ростовщиков
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-04-27
Also published as: RU2013148753A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to ECEs. This heat exchange section is composed by two cylinders: hot and cold. Cylinders are equipped with equal-diameter equal-stroke displacement pistons displacing in counter phase and tightly fitted in said cylinders. Cylinders have common working chamber and feature balanced working pressure acting on displacement pistons.

EFFECT: higher engine efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внешнего сгорания типа Стирлинг, в частности двигателям с теплообменными цилиндрами.The invention relates to external combustion engines of the Stirling type, in particular to engines with heat exchange cylinders.

Наиболее близким по технической сути, или прототипом, является теплообменный цилиндр двигателя внешнего сгорания Стерлинга [2, стр. 56, рис.6-1]. В двигателе Стерлинга нагрев рабочего тела, газа происходит при постоянной температуре, это примерно изотермический процесс. Теплообменный цилиндр имеет сложную конструкцию, где есть одновременно горячая половина и холодная, разделенные теплоизолирующим слоем, с поршнем-вытеснителем из теплоизолирующего материала или поршнем-регенератором. Уплотнение штока работает при переменной температуре. Все это делает конструкцию дорогой, малотехнологичной и ненадежной. Кроме того, в классическом двигателе Стерлинга происходит нагревание рабочего тела не только при его перемещении из регенератора в область расширения, но и при обратном движении. Подобным же образом происходит и охлаждение рабочего тела как на входе, так и на выходе из области сжатия [2, стр. 27]. Следовательно, уменьшается удельная мощность в отношении массы двигателя. При нагревании и расширении рабочего тела, газ в рабочий цилиндр проходит через внешний охладитель, что снижает эффективность рабочего хода. Теоретический коэффициент полезного действия двигателей внешнего сгорания может достигать 70% [1, стр. 7].The closest in technical essence, or prototype, is the heat exchange cylinder of the Sterling external combustion engine [2, p. 56, Fig. 6-1]. In the Stirling engine, the heating of the working fluid, gas occurs at a constant temperature, this is approximately an isothermal process. The heat-exchange cylinder has a complex structure, where there is both a hot half and a cold, separated by a heat-insulating layer, with a piston-displacer made of heat-insulating material or a piston-regenerator. The stem seal operates at variable temperature. All this makes the design expensive, low-tech and unreliable. In addition, in the classic Stirling engine, the working fluid is heated not only when it moves from the regenerator to the expansion region, but also when the movement is reverse. In a similar way, the working fluid is cooled both at the inlet and at the outlet of the compression region [2, p. 27]. Therefore, the specific power is reduced in relation to the mass of the engine. When heating and expanding the working fluid, the gas in the working cylinder passes through an external cooler, which reduces the efficiency of the working stroke. The theoretical efficiency of external combustion engines can reach 70% [1, p. 7].

Задачей изобретения является при сохранении достоинства прототипа как высокий теоретический коэффициент полезного действия, конструкцию сделать недорогой, технологичной и надежной. Систему потоков рабочего тела в двигателе Стерлинга с заявляемой теплообменной частью улучшить в сравнении с классическим двигателем Стерлинга. Предусмотреть возможность двойного действия двигателя с заявляемой теплообменной частью. Как следствие, увеличить мощность на единицу массы. Указанный технический результат достигается тем, что теплообменный цилиндр классического двигателя Стерлинга заменяется на два цилиндра, один горячий с нагревом, а другой холодный и охлаждаемый, оба с поршнями-вытеснителями равных диаметров и ходов поршней, плотно подогнанными к цилиндрам и противофазно движущимися, с общим рабочим пространством над поршнями, общей зоной или другим рабочим пространством под поршнями, уравновешенным рабочим давлением над и под поршнями-вытеснителями. Следовательно, так как рабочее давление на поршни уравновешено, то они перекачивают только рабочее тело, газ из холодного в горячий цилиндр и обратно, преодолевая гидравлическое сопротивление и трение. В таком случае технологически проще выполнить поверхности нагрева и охлаждения в цилиндрах, надежней будут работать уплотнения штоков поршней, каждый со своей рабочей температурой. Используя как рабочее пространство объем над и под поршнями-вытеснителями, получим теплообменные цилиндры двойного действия для соответствующего двигателя. Если не применять дополнительного нагревателя кроме нагревателя самого горячего цилиндра, то нагрев рабочего тела произойдет только при перемещении его через регенератор в горячий цилиндр на нагрев, а обратно перемещение рабочего тела через регенератор на охлаждение не произойдет. Если не применять дополнительного охладителя, кроме охлаждения самого холодного цилиндра, то охлаждение рабочего тела произойдет только при перемещении его через регенератор в холодный цилиндр на охлаждение, а обратно перемещение рабочего тела через регенератор на нагрев не произойдет. Произойдет улучшение системы потоков рабочего тела в двигателе. Нагреваемый горячий цилиндр и охлаждаемый холодный цилиндр приближают процесс нагрева и охлаждения к изотермическому [2, стр. 26, 27].The objective of the invention is, while maintaining the dignity of the prototype as a high theoretical efficiency, to make the design inexpensive, technologically advanced and reliable. The system of flows of the working fluid in the Stirling engine with the inventive heat exchange part is improved in comparison with the classic Stirling engine. To provide for the possibility of a dual-action engine with the claimed heat exchange part. As a result, increase power per unit mass. The specified technical result is achieved by the fact that the heat exchange cylinder of the classic Stirling engine is replaced by two cylinders, one hot with heating, and the other cold and cooled, both with displacing pistons of equal diameters and piston strokes, fitted tightly to the cylinders and out of phase moving, with a common working the space above the pistons, the common area or other working space under the pistons, balanced by the working pressure above and under the displacing pistons. Therefore, since the working pressure on the pistons is balanced, they only pump the working fluid, gas from the cold to the hot cylinder and vice versa, overcoming hydraulic resistance and friction. In this case, it is technologically simpler to perform heating and cooling surfaces in the cylinders; piston rod seals will work more reliably, each with its own operating temperature. Using as the working space the volume above and below the displacing pistons, we obtain double-acting heat-exchange cylinders for the corresponding engine. If you do not use an additional heater other than the heater of the hottest cylinder, then the working fluid will only heat up when it is moved through the regenerator to the hot cylinder for heating, and the working fluid does not move through the regenerator to the cooling again. If an additional cooler is not used, except for cooling the coldest cylinder itself, then the working fluid will only cool when it is moved through the regenerator to the cold cylinder for cooling, and the working fluid does not move through the regenerator to heat. There will be an improvement in the flow system of the working fluid in the engine. The heated hot cylinder and the cooled cold cylinder bring the heating and cooling process closer to the isothermal [2, p. 26, 27].

Как следствие, все это сделает двигатель с заявляемой теплообменной частью надежнее, технологически проще в изготовлении даже в случае схемы двойного действия, с более эффективными тепловыми процессами, чем у прототипа, следовательно, увеличится мощность на единицу массы двигателя.As a result, all this will make the engine with the claimed heat exchange part more reliable, technologically simpler to manufacture even in the case of a double-acting circuit, with more efficient thermal processes than the prototype, therefore, the power per unit mass of the engine will increase.

Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая ТЕПЛООБМЕННАЯ ЧАСТЬ обеспечат двигателю Стирлинга выше мощность на единицу массы двигателя в сравнении с прототипом. Автору не известна подобная конструкция теплообменных цилиндров. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».A comparable analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed HEAT EXCHANGE part will provide the Stirling engine with a higher power per unit mass of the engine in comparison with the prototype. The author is not aware of such a design of heat exchange cylinders. Therefore, the claimed solution meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с прототипом позволило выявить в нем признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».Comparison of the proposed solutions with the prototype allowed us to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "Inventive step".

Сущность технического решения подтвеждается чертежами (фиг. 1, фиг. 2) на которых представлены конструкции ТЕПЛООБМЕННОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА. На фиг. 1 представлен один из вариантов конструкции теплообменной части двигателя Стирлинга одинарного действия, где два цилиндра, горячий и нагреваемый 1, холодный и охлаждаемый 2, поршень-вытеснитель с штоком горячего цилиндра 3, поршень-вытеснитель с штоком холодного цилиндра 4 равных диаметров и ходов поршней, плотно подогнанными к цилиндрам 1,2, противофазно движущимися, с общим рабочим пространством, уравновешенным действием рабочего давления на поршни-вытеснители 3,4, нагреватель 5, охладитель 6, регенератор 8, рабочий цилиндр 9, поршень рабочего цилиндра с штоком 10, буферное пространство 11, кривошип 12, шатун поршня горячего цилиндра 13, шатун поршня холодного цилиндра 14, шатун поршня рабочего цилиндра 15, общее пространство под поршнями горячего и холодного цилиндров 7, регенератор 8 позволяют нагревать рабочее тело, поступающее на нагрев в горячий цилиндр 1 из холодного цилиндра 2. Регенератор 8 позволяет запасать тепло при перемещении отработанного газа из горячего цилиндра 1 на охлаждение в холодный цилиндр 2. Нагретый газ, рабочее тело, при рабочем ходе поступает в рабочий цилиндр 9, а у прототипа [2, стр. 56, рис. 6-1] еще и через регенератор и охладитель, что менее эффективно.The essence of the technical solution is confirmed by the drawings (Fig. 1, Fig. 2) which show the designs of the HEAT EXCHANGE PART of the STIRLING ENGINE. In FIG. 1 shows one of the design options for the heat exchange part of a single-acting Stirling engine, where two cylinders, hot and heated 1, cold and cooled 2, a displacing piston with a hot cylinder rod 3, a displacing piston with a cold cylinder rod 4 of equal diameters and piston strokes, tightly fitted to cylinders 1,2, out of phase moving, with a common working space balanced by the action of working pressure on the displacing pistons 3,4, heater 5, cooler 6, regenerator 8, working cylinder 9, working piston about the cylinder with the rod 10, the buffer space 11, the crank 12, the connecting rod of the piston of the hot cylinder 13, the connecting rod of the piston of the cold cylinder 14, the connecting rod of the piston of the working cylinder 15, the total space under the pistons of the hot and cold cylinders 7, the regenerator 8 allows you to heat the working fluid supplied to heating into the hot cylinder 1 from the cold cylinder 2. The regenerator 8 allows you to store heat when moving the exhaust gas from the hot cylinder 1 for cooling to the cold cylinder 2. The heated gas, working fluid, enters the working cylinder during the working stroke 9, and the prototype [2, p. 56, Fig. 6-1] also through the regenerator and cooler, which is less efficient.

На фиг. 2 представлен один из вариантов конструкции ТЕПЛООБМЕННОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА двойного действия, где горячий и нагреваемый цилиндр 17, холодный и охлаждаемый цилиндр 18, поршень-вытеснитель с штоком горячего цилиндра 19, поршень-вытеснитель с штоком холодного цилиндра 20 равных диаметров и ходов поршней, плотно подогнанными к цилиндрам 17,18, противофазно движущимися, с общим рабочим надпоршневым пространством 28, с общим подпоршневым пространством 29, уравновешенным действием рабочего давления на поршни-вытеснители 19,20, регенератор 22 надпоршневой области, регенератор 24 подпоршневой области, шатун поршня горячего цилиндра 21, шатун поршня холодного цилиндра 26, рабочий цилиндр 27, поршень рабочего цилиндра с штоком 16, шатун порганя рабочего цилиндра 23, коленчатый вал 25. Регенераторы 22, 24 позволяют запасать тепло при перемещении отработавшего газа из горячего пространства и рабочего цилиндра в холодное пространство и отдавать тепло охлажденному газу при его перемещении из холодного пространства на нагрев. На фиг. 2 над поршнем 19 горячего цилиндра 17 находится большая часть рабочего тела надпоршневого пространства 28, что определит область высокого давления там, и над рабочим поршнем 16 в том числе. Под поршнем 20 холодного цилиндра 18 находится большая часть рабочего тела подпоршневого пространства 29, что определит область низкого давления там, и под рабочим поршнем 16 в том числе. Это режим рабочего хода. Нагретый газ, рабочее тело, при рабочем ходе поступает непосредственно в рабочий цилиндр 27, а у прототипа [2, стр. 56, рис.6-1] еще и через регенератор и охладитель, что менее эффективно. Следовательно, использование заявляемой ТЕПЛООБМЕННОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА позволяет получить простую конструкцию двигателя Стерлинга двойного действия. На фиг. 2 представлена схема, конструкция двигателя без внешних нагревателя и охладителя, а нагреваемый горячий цилиндр и охлаждаемый холодный цилиндр приближают процесс нагрева и охлаждения к изотермическому [2. стр. 26, 27].In FIG. 2 shows one of the design options of the HEAT EXCHANGE PART of the STIRLING ENGINE of double action, where the hot and heated cylinder 17, the cold and cooled cylinder 18, the displacing piston with the rod of the hot cylinder 19, the displacing piston with the rod of the cold cylinder 20 are of equal diameters and piston strokes, densely fitted to cylinders 17.18, out-of-phase moving, with a common working piston space 28, with a common piston space 29, balanced by the action of the working pressure on the displacer pistons 19.20, the regenerator 22 on the piston area, the piston area regenerator 24, the piston rod of the hot cylinder 21, the piston rod of the cold cylinder 26, the working cylinder 27, the piston of the working cylinder with a rod 16, the connecting rod of the working cylinder 23, the crankshaft 25. Regenerators 22, 24 allow you to store heat when moving the exhaust gas from the hot space and the working cylinder into the cold space and give heat to the cooled gas when it moves from the cold space to heat. In FIG. 2 over the piston 19 of the hot cylinder 17 is located most of the working body of the over-piston space 28, which will determine the high-pressure region there, and above the working piston 16 as well. Under the piston 20 of the cold cylinder 18 is a large part of the working body of the piston space 29, which will determine the low pressure area there, and under the working piston 16 as well. This is the stroke mode. The heated gas, the working fluid, during the working stroke enters directly into the working cylinder 27, and for the prototype [2, p. 56, Fig. 6-1] also through the regenerator and cooler, which is less efficient. Therefore, the use of the inventive HEAT EXCHANGE OF THE STIRLING ENGINE allows you to get a simple design of the double-acting Stirling engine. In FIG. 2 shows a diagram, the design of the engine without an external heater and cooler, and a heated hot cylinder and a cooled cold cylinder bring the heating and cooling process closer to isothermal [2. p. 26, 27].

В двигателях Стерлинга с заявляемой ТЕПЛООБМЕННОЙ ЧАСТЬЮ могут быть только внешние нагреватели и охладители, только нагреваемые и охлаждаемые цилиндры, или совместно внешние нагреватели и охладители и нагреваемые и охлаждаемые цилиндры. Применение теплообменной части в виде пары горячего и холодного цилиндров в двигателе Стерлинга позволяет разделить горячую и холодную часть, в большей степени изменять конструкцию в соответствии с требованиями к двигателю, что повысит надежность, снизит стоимость, повысит эффективность тепловых процессов в отношении прототипа. Следовательно, мощность на единицу массы двигателя Стерлинга с заявляемой теплообменной частью больше, чем у прототипа.In Stirling engines with the claimed HEAT EXCHANGE, there can be only external heaters and coolers, only heated and cooled cylinders, or together external heaters and coolers and heated and cooled cylinders. The use of a heat exchange part in the form of a pair of hot and cold cylinders in a Stirling engine allows you to separate the hot and cold part, to a greater extent change the design in accordance with the requirements of the engine, which will increase reliability, reduce cost, increase the efficiency of thermal processes in relation to the prototype. Therefore, the power per unit mass of the Stirling engine with the claimed heat exchange part is greater than that of the prototype.

Для понимания сущности технического решения предлагаемого автором приведу подробное описание ТЕПЛООБМЕННОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА. На фиг. 1 представлен один из вариантов конструкции теплообменной части двигателя Стерлинга одинарного действия, где горячий и нагреваемый цилиндр 1, холодный и охлаждаемый цилиндр 2, поршень-вытеснитель с штоком горячего цилиндра 3, поршень-вытеснитель с штоком холодного цилиндра 4 равных диаметров и ходов поршней, плотно подогнанными к цилиндрам 1, 2, противофазно движущимися, с общим рабочим пространством, уравновешенным действием рабочего давления на поршни-вытеснители 3, 4, нагреватель 5, охладитель 6, регенератор 8, рабочий цилиндр 9, поршень рабочего цилиндра с штоком 10, буферное пространство 11, кривошип 12, шатун поршня горячего цилиндра 13, шатун поршня холодного цилиндра 14, шатун поршня рабочего цилиндра 15, общее пространство под поршнями горячего и холодною цилиндров 7. Регенератор 8 позволяет запасать тепло при перемещении отработанного газа из горячего цилиндра 1 на охлаждение в холодный цилиндр 2, а при перемещении газа из холодного цилиндра 2 в горячий цилиндр 1 нагревать его. Нагретый газ, рабочее тело, при рабочем ходе поступает в рабочий цилиндр 9, а у прототипа [2, стр. 56, рис. 6-1] еще и через охладитель, что менее эффективно. На фиг. 1 поршень 4 холодного цилиндра 2 находится в нижней мертвой точке, а поршень 3 горячего цилиндра 1 в верхней мертвой точке, следовательно, большая часть рабочего тела в зоне охлаждения. Рабочий поршень 10 двигается к верхней мертвой точке, происходит сжатие охлажденного газа. При достижении рабочим поршнем 10 верхней мертвой точки, окончание сжатия, происходит перемещение газа поршнем 4 холодного цилиндра 2, двигающимся к верхней мертвой точке, через регенератор 8, где он нагревается, в горячий цилиндр 1 и нагреватель 5. При достижении поршнем 4 холодного цилиндра 2 верхней мертвой точки, поршень 3 горячего цилиндра 1 будет в нижней мертвой точке, и большая часть рабочего тела окажется в зоне нагрева. Нагретый газ своим давлением двигает рабочий поршень 10 к нижней мертвой точке, происходит рабочий ход, одновременно, запасается энергия для возврата механизма в буферном пространстве 11. При возврате рабочий поршень 10 двигается к верхней мертвой точке и выталкивает отработанный газ, а поршень 3 горячего цилиндра 1 перемещает его в холодный цилиндр 2 на охлаждение через регенератор 8, где запасается тепло для последующего нагрева газа после сжатия.To understand the essence of the technical solution proposed by the author, I will give a detailed description of the HEAT EXCHANGE PART of the STIRLING ENGINE. In FIG. 1 shows one of the design options for the heat exchange part of a single-acting Stirling engine, where a hot and heated cylinder 1, a cold and a cooled cylinder 2, a displacing piston with a hot cylinder rod 3, a displacing piston with a cold cylinder rod 4 of equal diameters and piston strokes fitted to cylinders 1, 2, out of phase moving, with a common working space balanced by the action of working pressure on the displacing pistons 3, 4, heater 5, cooler 6, regenerator 8, working cylinder 9, piston slave of which the cylinder with the rod 10, the buffer space 11, the crank 12, the connecting rod of the piston of the hot cylinder 13, the connecting rod of the piston of the cold cylinder 14, the connecting rod of the piston of the working cylinder 15, the total space under the pistons of the hot and cold cylinders 7. The regenerator 8 allows you to store heat when moving the exhaust gas from the hot cylinder 1 for cooling to the cold cylinder 2, and when moving gas from the cold cylinder 2 to the hot cylinder 1, heat it. Heated gas, the working fluid, during the working stroke enters the working cylinder 9, and the prototype [2, p. 56, Fig. 6-1] also through the cooler, which is less effective. In FIG. 1, the piston 4 of the cold cylinder 2 is at the bottom dead center, and the piston 3 of the hot cylinder 1 is at the top dead center, therefore, most of the working fluid is in the cooling zone. The working piston 10 moves to the top dead center, the chilled gas is compressed. When the working piston 10 reaches the top dead center, the compression ends, the gas moves by the piston 4 of the cold cylinder 2, moving to the top dead center, through the regenerator 8, where it is heated, into the hot cylinder 1 and the heater 5. When the piston 4 reaches the cold cylinder 2 top dead center, piston 3 of hot cylinder 1 will be at bottom dead center, and most of the working fluid will be in the heating zone. The heated gas by its pressure moves the working piston 10 to the bottom dead center, a working stroke occurs, at the same time, energy is stored to return the mechanism in the buffer space 11. When the working piston 10 is returned, it moves to the top dead center and pushes the exhaust gas, and the piston 3 of the hot cylinder 1 moves it into a cold cylinder 2 for cooling through a regenerator 8, where heat is stored for subsequent heating of the gas after compression.

На фиг. 2 представлен один из вариантов конструкции ТЕПЛООБМЕННОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА двойного действия, где горячий и нагреваемый цилиндр 17, холодный и охлаждаемый цилиндр 18, поршень-вытеснитель с штоком горячего цилиндра 19, поршень-вытеснитель с штоком холодного цилиндра 20 равных диаметров и ходов поршней, плотно подогнанными к цилиндрам 17,18, противофазно движущимися, с общим рабочим надпоршневым пространством 28, с общим подпоршневым пространством 29, уравновешенным действием рабочего давления на поршни-вытеснители 19,20, регенератор 22 надпоршневого пространства 28, регенератор 24 подпоршневого пространства 29, шатун поршня горячего цилиндра 21, шатун поршня холодного цилиндра 26, рабочий цилиндр 27, поршень рабочего цилиндра с штоком 16, шатун поршня рабочего цилиндра 23, коленчатый вал 25. Регенераторы 22, 24 позволяют запасать тепло при перемещении отработавшего газа из горячего пространства и рабочего цилиндра в холодное пространство, и отдавать тепло охлажденному газу при его перемещении из холодного пространства на нагрев. На фиг. 2 над поршнем 19 горячего цилиндра 17 находится большая часть рабочего тела надпоршневого пространства 28, что определит область высокого давления там и над рабочим поршнем 16 в том числе. Под поршнем 20 холодного цилиндра 18 находится большая часть рабочего тела подпоршневого пространства 29, что определит область низкого давления там и под рабочим поршнем 16 в том числе. Это режим рабочего хода, где рабочий поршень 16 поворачивает коленчатый вал 25, при этом, поршень 19 горячего цилиндра 17 вытесняет рабочее тела надпоршневого пространства 28 в холодный цилиндр 18, а поршень 20 холодного цилиндра 18 рабочее тело подпоршневого пространства 29 вытесняет в горячий цилиндр 17 на нагрев, подготавливая следующий рабочий ход при обратном ходе рабочего поршня 16 и повышенном давлении в подпоршневом пространстве 29 и пониженном в надпоршневом 28. Нагретый газ, рабочее тело, при рабочем ходе поступает непосредственно в рабочий цилиндр 27, а у прототипа [2, стр. 56, рис.6-1] еще и через регенератор и охладитель, что менее эффективно. Следовательно, использование заявляемой ТЕПЛООБМЕННОЙ ЧАСТИ ЛВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА позволяет получить простую конструкцию двигателя двойного действия. На фиг. 2 представлена схема, конструкция двигателя без внешних нагревателя и охладителя, а нагреваемый горячий цилиндр и охлаждаемый холодный цилиндр приближают процесс нагрева и охлаждения к изотермическому [2. стр. 26, 27]. В двигателях с заявляемой теплообменной частью могут быть только внешние нагреватели и охладители, только нагреваемые и охлаждаемые цилиндры, или совместно внешние нагреватели и охладители и нагреваемые и охлаждаемые цилиндры. Применение заявляемой теплообменной части позволит сделать рабочий цилиндр двигателя с ней обогреваемым или, обратное, охлаждаемым подобно классическому Стирлингу альфа-типа [2, стр. 56, рис. 6-1].In FIG. 2 shows one of the design options of the HEAT EXCHANGE PART of the STIRLING ENGINE of double action, where the hot and heated cylinder 17, the cold and cooled cylinder 18, the displacing piston with the rod of the hot cylinder 19, the displacing piston with the rod of the cold cylinder 20 are of equal diameters and piston strokes, densely fitted to cylinders 17.18, out-of-phase moving, with a common working piston space 28, with a common piston space 29, balanced by the action of the working pressure on the displacer pistons 19.20, the regenerator 22 on the piston space 28, the piston space regenerator 24, the connecting rod of the piston of the hot cylinder 21, the connecting rod of the piston of the cold cylinder 26, the working cylinder 27, the piston of the working cylinder with a rod 16, the connecting rod of the piston of the working cylinder 23, the crankshaft 25. Regenerators 22, 24 allow you to store heat when moving the exhaust gas from the hot space and the working cylinder into the cold space, and to transfer heat to the cooled gas when it is moved from the cold space to heat. In FIG. 2 over the piston 19 of the hot cylinder 17 is located most of the working body of the over-piston space 28, which will determine the high-pressure region there and above the working piston 16 as well. Under the piston 20 of the cold cylinder 18 is a large part of the working body of the sub-piston space 29, which will determine the low pressure area there and under the working piston 16 as well. This is the working stroke mode, where the working piston 16 rotates the crankshaft 25, while the piston 19 of the hot cylinder 17 displaces the working body of the over-piston space 28 into the cold cylinder 18, and the piston 20 of the cold cylinder 18 displaces the working body of the under-piston space 29 into the hot cylinder 17 by heating, preparing the next working stroke with the reverse stroke of the working piston 16 and increased pressure in the sub-piston space 29 and lowered in the supra-piston 28. The heated gas, working fluid, during the working stroke enters directly into the working cylinder 27, and the prototype [2, p. 56, Fig. 6-1] also through the regenerator and cooler, which is less efficient. Therefore, the use of the inventive HEAT EXCHANGE ENGINE STIRLING allows you to get a simple design of a double-acting engine. In FIG. 2 shows a diagram, the design of the engine without an external heater and cooler, and a heated hot cylinder and a cooled cold cylinder bring the heating and cooling process closer to isothermal [2. p. 26, 27]. In engines with the claimed heat exchange part, there can be only external heaters and coolers, only heated and cooled cylinders, or together external heaters and coolers and heated and cooled cylinders. The use of the inventive heat-exchange part will make the working cylinder of the engine with it heated or, conversely, cooled like the classic alpha-type Stirling [2, p. 56, Fig. 6-1].

Применение заявляемой теплообменной части в двигателе Стирлинга позволяет разделить горячую и холодную часть, в большей степени изменять конструкцию в соответствии с требованиями к двигателю, что повысит надежность, снизит стоимость, повысит эффективность тепловых процессов в отношении прототипа. Следовательно, мощность на единицу массы двигателя Стирлинга с заявляемой теплообменной частью больше, чем у прототипа. Заявляемая теплообменная часть с рабочим цилиндром могут работать отдельно или объединяться в схемы компановки двигателей внутреннего сгорания [3, стр. 9-13]. Для привода теплообменной части с рабочим цилиндром может использоваться не только кривошипно-шатунный механизм, но и бесшатунный привод двигателя Баландина, современный бесшатунный поршневой привод, приспособлен ромбический привод [1, стр. 14, рис.4].The use of the inventive heat exchange part in a Stirling engine allows you to separate the hot and cold part, to a greater extent change the design in accordance with the requirements of the engine, which will increase reliability, reduce cost, increase the efficiency of thermal processes in relation to the prototype. Therefore, the power per unit mass of the Stirling engine with the claimed heat exchange part is greater than that of the prototype. The inventive heat exchange part with a working cylinder can be operated separately or combined into layout schemes of internal combustion engines [3, p. 9-13]. To drive the heat exchange part with a working cylinder, not only a crank mechanism, but also a Balandin engine rodless drive, a modern rodless piston drive, and a rhombic drive can be used [1, p. 14, Fig. 4].

Следовательно, призводство двигателей Стирлинга с заявляемой теплообменной частью будет экономически эффективнее, чем классического двигателя Стирлинга.Therefore, the production of Stirling engines with the claimed heat exchange part will be more cost-effective than the classic Stirling engine.

Источники информацииInformation sources

1. Г.В. Смирнов. Двигатели внешнего сгорания. - М.: Знание, 1967. 30 с.1. G.V. Smirnov. Engines of external combustion. - M.: Knowledge, 1967.30 s.

2. Г. Уокер. Машины, работающие по циклу Стирлинга. - М.: Энергия, 1978. 152 с.2. G. Walker. Stirling cycle machines. - M .: Energy, 1978. 152 p.

3. А.С. Орлин, М.Г. Круглов и др. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. - М.: Машиностроение, 1984. 382 с.3. A.S. Orlin, M.G. Kruglov et al. Internal combustion engines. Design and strength analysis of piston and combined engines. - M.: Mechanical Engineering, 1984. 382 p.

Claims

The heat exchange part of the Stirling engine, characterized in that it consists of two cylinders, hot and cold, with displacing pistons of equal diameters and piston strokes, antiphase moving, fitted tightly to the cylinders, with a common working space and balanced working pressure on the displacing pistons.