SU1048149A1

SU1048149A1 - Свободно-поршневой двигатель Стирлинга

Info

Publication number: SU1048149A1
Application number: SU823439095A
Authority: SU
Inventors: Юрий Сергеевич Эндека
Original assignee: Харьковское Высшее Военное Командно-Инженерное Училище Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И.
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1983-10-15

Abstract

СВОБОДНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положени рабочим поршнем на две камеры; рабочую и буферную, размешенный в рабочей камере поршень-вытеснитель, раздел юш,ий последнюю на примыкающую к рабочему поршню, холодную и гор чую полости, сообщенные между собой через охладитель, регенератор и нагреватель, и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко св занный с поршнем-вытеснителем шток, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности путем обеспечени устойчивого колебательного движени с заданной амплитудой, двигатель снабжен двум байпасными каналами с противоположно включенными газодинамическими диодами, сообшающими холодную полость рабочей камеры с буферной камерой, причем впускные отверсти байпасных каналов размещены с примыканием к среднему расчетному положению рабочего поршн по разные его стороны, а размешенные в одной и той же камере впускное и выпускное отверсти разных каналов смещены одно относительно другого по ходу поршн .

Description

Изобретение относи;,, .ч тепловым машинам и может быть нспо;1ьзовано в качестве привода в автономных источниках, электроэнергии .

Известны свободно-поршневые двигатели Стирлинга (СПДС), содержашие по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершаюшим колебательное движение относительно среднего расчетного положени рабочим поршнем на две камеры: рабочую и буферную , размещенный в рабочей камере поршень-вытеснитель , раздел юш.ий последнюю на примыкаюшую к рабочему поршню -холодную и гор чую нолости, сообшенные между собой через охладитель, регенератор и нагреватель и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко св занный с поршнем-вытеснителем шток 1 и 2.

В известных СПДС ограничение хода поршн производитс пружинным ограничителем , что снижает надежность из-за возможности разрушени под действием циклических нагрузок при длительной эксплуатации .

Цель изобретени - повышение надежности путем обеспечени устойчивого колебательного движени рабочего поршн с заданной амплитудой.

Поставленна цель достигаетс тем, что свободно-поршневой двигатель Стирлинга, содержащий по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положени рабочим поршнем на две камеры: рабочую и буферную, размещенный в рабочей камере поршень-вытеснитель, раздел юндий последнюю на примыкающую к рабочему поршню холодную и гор чую полости , сообщенные между собой через охладитель , регенератор и нагреватель, и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко св занный с поршнем-вытеснителем шток, дополнительно снабжен двум байпасными каналами с противоположно включенными газодина.мическими диодами, сообщающими холодную полость рабочей камеры с буферной камерой, причем впускные отверсти байпасных каналов размещены с примыкание .м к среднему расчетному положению рабочего поршн по разные его стороны, а размещенные в одной и той же камере впускное и выпускное отверсти разных каналов смещены одно относительно другого по ходу порщн .

На фиг. 1 изображена обща схема СПДС; на фиг. 2 - диаграммы зависимости положени рабочего поршн от времени.

СПДС содержит по меньшей мере один цилиндр 1, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднегорасчетного положени рабочим поршнем 2 на две камеры: рабочую 3 и буферную 4. В рабочей ка.мере размещен поршень-вытеснитель 5, раздел ющий последнюю на примыкающую и рабочему порщню 2 холодную 6 и

гор чую 7 полости. Полости 6 и 7 сообщены между собой через охладитель 8, регенератор 9 и нагреватель 10. В рабочем порщне 2 подвижно установлен и жестко св зан с поршнем-вытеснителем 5 шток 11.

Холодна полость б в рабочей камере 3 и буферна камера 4 сообщены между собой при помощи двух байпасных каналов 12 и 13 с противоположно включенными газодинамическими диодами 14. Впускные отверсти 15 и 16 байпасных каналов 12 и 13 размещены с примыканием к средне.му расчетному положению рабочего порщн 2 по разные его стороны, а каждое выпускное отверстие 17 и 18 смещено по ходу поршн относительно впускного отверсти 16 и 15, размещенного в одноименной камере. При движении рабочего поршн 2 вверх давление в рабочей камере 3 увеличиваетс , а в буферной камере 4 уменьшаетс . Под действием перепада давлений на штоке 11 поршеньвытеснитель 5 перемещаетс вниз, вытесн рабочее тело из холодной полости 6 в гор чую 7 через охладитель 8, регенератор 9 и нагреватель 10. При этом к сжатому рабочему телу в регенераторе 9 и нагревателе 10 подводитс тепло. Далее рабочий порщень 2 движетс вниз, соверща работу, и под действием увеличивающегос давлени в буферной камере 4 порщень-вытеснитель 5 движетс вверх, перекачива рабочее вещество из гор чей полости 7 в холодную 6. При этом от расширившегос рабочего тела тепло отводитс в регенератор 9 и охладитель 8. Если среднее расчетное положение колебаний рабочего поршн 2 находитс на одинаковом рассто нии от впускных отверстий 15 и 16 байпасных каналов 12 и 13, то врем перекрыти этих отверстий одинаково, как видно из графика зависимости координатов рабочего порщн от времени (фиг. 2о). За цикл из холодной полости 6 в буферную камеру 4 через байпасный канал 13 течет столько же газа, сколько из буферной камеры 4 в холодную полость 6 через байпасный канал 12.

Если среднее положение колебаний рабочего поршн 2 под действием утечек через уплотнени смещаетс вверх к холодной полости 6, то врем перекрыти за цикл впускного отверсти 16 байпасного канала 13 превыщает врем перекрыти впускного отверсти 15 байпасного канала 12 (фиг. 26). В результате за каждый цикл из буферной камеры 4 в холодную полость 6 через канал 12 поступает больще газа, чем из холодной полости 6 в буферную камеру 4 через -канал 13. Среднее давление газа в буферной камере 4 снижаетс , а среднее положение колебаний рабочего порщн поворачиваетс к расчетному. При смещении колебаний рабочего порщн 2 вниз к буферной камере 4 увеличитс врем перекрыти за цикл впускного отверсти 15 байпасного канала 12. Через байпасный канал 13 часть газа переходит из холодной полости 6 в буферную камеру 4, среднее давление в ней повышаетс , и среднее положение колебаний рабочего поршн 3 смещаетс вверх, к расчетному положению .

Таким образом, при работе СПДС обеспечиваетс стабилизаци среднего положени рабочего поршн при отсутствии пружинного ограничени хода, что повышает надежность работы СПДС.

Фиг.г

Claims

СВОБОДНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положения рабочим поршнем на две камеры: рабочую и буферную, размещенный в рабочей камере поршень-вытеснитель, разделяющий послед- нюю на примыкающую к рабочему поршню, холодную и горячую полости, сообщенные между собой через охладитель, регенератор и нагреватель, и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко связанный с поршнем-вытеснителем шток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения устойчивого колебательного движения с заданной амплитудой, двигатель снабжен двумя байпасными каналами с противоположно включенными газодинамическими диодами, сообщающими холодную полость рабочей камеры с буферной камерой, причем впускные отверстия байпасных каналов размещены с примыканием к среднему расчетному положению рабочего поршня по разные его стороны, а размещенные в одной и той же камере впускное и выпускное отверстия разных каналов смещены одно относительно другого по ходу поршня.