SU1403992A3

SU1403992A3 - Двигатель с внешним подводом теплоты

Info

Publication number: SU1403992A3
Application number: SU864008371A
Authority: SU
Inventors: Кляйнвехтер Юрген; Кляйнвехтер Ханс; Клаас Отто
Original assignee: Бомин Солар Гмбх Унд Ко Кг (Фирма)
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1988-06-15
Also published as: JPS61207863A; KR940000338B1; US4631922A; CN1005346B; CN86100467A; JPH086641B2; KR860005961A; EP0188742A3; EP0188742A2

Abstract

Изобретение м.б. использовано при создании свободнопоршневых двигателей с внешним подводом теплоты и отбором мощности через кривошипно- шатунный механизм. Цель изобретени повышение КПД двигател . Вытесни- тельный и рабочий поршни (П) 4 и 2 установлены в корпусе 1 с возможностью линейных перемещений, св заны между собой и раздел ют объем корпу

Description

h-«

СО

са на гор чую и холодную полости 12 и 11, перва из которых заключена между корпусом и П 4, а втора - между П 2 и 4, Полости 11 и 12 подключены одна к другой через охладитель 7, регенератор 6 и нагреватель 5, к которому подключен внешний источник теплоты. Св зь между П 2 и 4 выполнена в виде магнитных или намагничивающихс внешних и внутренних св зывающих устройств (СУ) 8 и 9. Внутренние СУ 9 расположены внутри герметичного корпуса и каждое подключено к одному из П. Внешние СУ 8 установлены снаружи корпуса с возмож ностью линейного перемещени и м.б. снабжены электромагнитом дл подключени к источнику переменного тока, СУ 9 м.б. выполнены в виде колец из магнитом гкого железа, а СУ 8 - в виде магнитов. Кольца и магниты м.б. снабжены выемками 16 и 17, расположенными на обращенных одна к другой поверхност х. Двигатель м.б. снабжен приспособлением дл сдвига фаз между СУ 8 и 9, выполненным в виде кри- вошипно-щатунного механизма. При движении П 2 и 4 мощность им или с них передаетс через внутренние СУ ; внешним СУ посредством силовых электромагнитных линий. Дл уменьшени силы трени П о стенки цилиндра имеетс устройство придани П вращательного движени . 13 з.п. ф-лы,6 ил

1

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к двигателестрое- нию, и может быть использовано при создании свободнопорщневых двигателей с внешним подводом теплоты и отбором мощности через шатунно-кри- вошипный механизм.

Цель изобретени - повьпиение. КПД двигател .

На фиг. 1 представлена принципиальна схема двигател ; на фиг. 2 - конструктивное выполнение двигател на фиг. 3 - возникновение св зей между св зывающими устройствами, схематичный разрез; на фиг. 4 - устройство со св зьшающими средствами, позвол юпщми получить вращательное движение поршней, Продольный разрез-, на фиг. 5 - разрез А-А на.фиг. 4; на фиг. 6 - принципиальна схема устройства с механическими св зывающими средствами.

Двигатель (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1, выполненный в виде цилиндра , наход щегос лод давлением, рабочий поршень 2, линейно перемещающийс вверх и вниз при помощи т ги 3, вытеснительный поршень 4, также перемещающийс при помощи т ги 3, нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель 7.. расположенные последовательно , наружное 8 и внутреннее 9

св зьшающие устройства вытеснител-ьно- го поршн 4, привод 10, холодную полость 11, образованную вытеснитель- ным поршнем 4, рабочим поршнем 2 и

корпусом 1, гор чую полость 12, наход щуюс между корпусом 1 и вытесни- тельным поршнем 4. Нагреватель 5 соединен с внешним источником тепла (подробно не показан).

Вытеснительный поршень 4 св зан т гой 13 с первым внутренним св зывающим устройством 9, в то врем как рабочий поршень 2 св зан т гой 14 с BTopbiM внутренним св зьшающим устройством 15. Оба св зывающие устройства 9 и 15 изготовлены в виде колец из магнитом гкого железа, которые имеют радиальные открытые наружу выемки 16 и 17. Наружное св зывающее

устройство 18 рабочего поршн 2 рас- положено напротив внутреннего св зывающего устройства 15.

Корпус 1 или по меньшей мере часть корпуса вокруг св зывающих

устройств 9 и 15 изготовлена из немагнитного материала. Дл этого может быть применен, например, пластик или немагнитный мета41л, например, алюминий или специальна немагнитна сталь. В последнем случае прихо- дитс миритьс только с неизбежными потер ми вихревых токов.

Св зывающие устройства 8 и 18 изготовлены из одного и того же кольцеобразного посто нного магнита, который имеет открытые внутрь кольцевы выемки 19 и 20. Вместо посто нных магнитов могут быть применены электромагниты , причем возможно использование электромагнитов посто нного или переменного тока.

Внешние св зывающие устройства 8 и 18 соединены с одной и той же т гой 21 или 22,причем обе т ги (21 и 22) расположены с возможностью движени в аксиальном направлении независимо одна от другой. Т ги 21 и 22 соединены шарнирами 23, 2 25 26 с приводом 10, который размещен на валу 27 и представлен лишь схематично . Путем выбора углового положени шарниров 24 и 26 задаетс фазо- вый угол между рабочим поршнем 2 и вытеснительным поршнем 4. Св зь между приводом 10 и рабочим поршнем 2 или вытеснительным поршнем 4 обеспечивает жесткое положение фаз между рабочим поршнем 2 и вытеснительным поршнем 4 как при запуске, так и при изменении нагрузки.

На фиг. 3 показано, как на основе геометрии внешних и внутренних св зы вающих устройств 8 и 9, которые обращены друг к другу кольцевыми выемками 20 или 17, возникает при аксиальном относительном движении между св зывающими устройствами 8 и 9 аксиальна составл юща сила,- котора создает требуемую св зывающую силу.

На фиг. 4 иллюстрируетс форма выполнени устройства, с помощью кот торого от колебательно-поступательного движени рабочего поршн 2 или вытеснительного поршн 4, показанных на фиг. 4 условно, этим поршн м сообщают дополнительное вращательное движение- (стрелка 28) вокруг общей продольной оси 29.

Дл достижени одновременного и одинакового вращательного движени поршней предусмотрено соединение 30 в форме сердечника, который вставлен с зазором в выемке 31 или 32 вытеснительного поршн 4 или рабочего поршн 2. так чтобы было возможно свободное движение поршней относително друг друга в осевом направлении. Так как выемки 31 и 32 и соединение 30 сделаны в разрезе квадратными.

0

5

то поршни (несмотр на свободу их осевого движени ) могут вращатьс только вместе.

В качестве св зывающего средства между линейным движением и полученным вращательньш движением служит описывающий при движении косинусоиду вкладьщ 33 вытеснительного поршн 4. выполненный из немагнитного материала , например магнитного железа, в то врем как рабочий поршень 2 имеет соответствующий вкладьш 34, который относительно вкладыша 33 описывает при Движении синусоиду, т.е. имеет фазовое смещение 90 . На стенке кор-t пуса укреплены магниты 35 и 36, которые вступают во взаимодействием с вкладышами 33 или 34 так, что при продольном движении, параллельном оси 29 (на основании описанной в св зи с фиг. 2 магнитной составл ющей силы), поршней 2 или 4 достигаетс непрерывное вращательное движение в

5 направлении стрелки 28. Это вращательное движение может быть отведено магнитным св зывающим устройством, которое в примере выполнени устрой- ства образовано магнитами 37 и 38.

0 При помощи магнитного устройства 37 можно соединить вал 39 с приводным механизмом вторичного агрегата.

На фиг. 5 показано, что относительно корпуса 40 регулировочное кольцо 41, на котором расположены магниты 35 (или 36), может мен ть угловое положение магнитов 35 или 36, как показывает стрелка 42., а также фазовый0

5

40

угол между вытеснительным поршнем 4 и рабочим поршнем 2.

На фиг. 6 представлена форма выполнени устройства, согласно которой внутри стенки корпуса 40 предусмотрено регулировочное кольцо 43, на нем имеетс кулачок 44, на переднем торце которого установлены ролики 45. Последние вход т в синусоидальную или ко синусоидальную кольцевую выемку 46

на вытеснительном или рабочем поршне и служат, таким образом, св зывающим средством дл получени дополнительного вращательного движени при пр молинейном движении поршней. Магнитные пары 47 или 48 допускают фиксацию или изменение углового положени регулировочного кольца 43 и тем са- мым. в свою очередь фазового угла межу рабочим и вытеснительным поршнем.

5

Двигатель работает следующим образом .

Поршень-вытеснитель, двига сь от верхней .мертвой точки вниз, переталкивает рабочее тело из холодной полости 11 в гор чую полость 12. При

этом рабочее тело, проход через охладитель 7, регенератор 6 и нагреватель 5, нагреваетс . Когда больша часть массы рабочего тела сосредоточиваетс в гор чей полости, а рабочий поршень 2 находитс в верхней точке, начинаетс процесс расширени Работа расширени через рабочий поршень 2 передаетс на вал отбора мощности . При движении рабочего поршн 2 к верхней мертвой точке поршень- вытеснитель 4 сосредоточивает основную массу рабочего тела в холодной полости 11, переталкива его из гор чей полости 12 через нагреватель 5. регенератор -6 и охладитель 7. Происходит процесс сжати рабочего тела при низкой температуре. При движении поршей 2 и 4 мощность им или с них передаетс через внутренние устройства 9 и 15 внешним устройствам 8 и 18„посредством силовых электромагнитных линий. Дл изменени фазового угла между поршн ми смещают угол заклепки кривошипов в кривошип но-шатунном механизме и поршни благодар магнитной св зи между уст- . ройствами 8., 18 и 9, 15 мен ют свое фазовое положение. Дл уменьшени силы трени поршней о стенки цилиндра имеетс устройство придани поршн м вращательного движени .

Claims

1. Двигатель .с внешним подводом теплоты, содержащий герметичный корпус , установленные в нем с возможностью линейных перемещений вытесни- тельный и рабочий поршни, св занные между собой и раздел ющие объем корпуса на гор чую, заключенную между корпусом и вытеснительным поршнем, и холодную, заключенную между поршн ми , полости, подключенные одна к другой через охладитель, регенератор и нагреватель, к которому подключен внешний источник теплоты, отличающийс тем, что, с целью повьш ени КПД, св зь между поршн ми выполнена в виде магнитных или намагничивающихс св зывающих устройств: внутренних, расположенных внутри герметичного корпуса, каждое из которых подключено к одному из поршней, и внешних, установленных снаружи корпуса с возможностью их линейного перемещени .

2.Двигатель по п. 1, отличающийс тем, что внутренние

св зывающие устройства выполнены в

виде колец из магнитом гкого железа, а внешние - в виде магнитов.

3.Двигатель по п. 2, отли- чающийс тем, что кольца из магнитом гкого железа и магниты снабжены выемками, расположенными на обращенных одна к другой поверхност х.

4.Двигатель по пп. 1-3, о т л и- чающийс тем, что наружные

св зывающие устройства снабжены электромагнитом дл подключени к источнику переменного тока.

5.Двигатель по пп. 1-4, о т л и- чaющийc. тем, что он снабжен

приспособлением сдвига фаз между | внутренними и внешними св зывающими устройствами.

6.Двигатель по п. 5, о т л и ч а- ю щ и и с тем, что приспособление

сдвига фаз эьтолнено в виде криво- шипно-шатунного механизма.

7.Двигатель по пп. 1-6. отличающийс тем, что он снабжен механизмом преобразовани линейного

движени поршней в дополнительное вращательное движение поршней вокруг их осей.

8.Двигатель по п. 7, отличающийс тем, что он снабжен

дополнительным соединением между поршн ми, жестким относительно их вращательного движени и подвижным относительно их линейных перемещений.

9.Двигатель по п. 7, о т л и ч а- ю щ и и с тем, что механизм.преобразовани линейного движени поршней выполнен в виде двух св зывающих средств, одно из которых размещено

на стенке корпуса, а другое - на поршн х, причем одной из св зывающих средств выполнено синусоидальной формы.

10.Двигатель по п. 9, отличаю щ и и с тем, что св зывающие средства механизма преобразовани линейного движени поршней выполнены механическими.

J1. Дви -атель по пп. 9 и 10, о т- личающийс тем, что св зывающие средства, размещенные на поршн х , выполнены синусоидальной формы.

12. Двигатель по пп. 9-11, о т - личающийс тем, что св зывающие средства, размещенные на поршн х , выполнены в виде выемок, а св зывающие средства, размещенные на стенке корпуса - в виде кулачков, вход щих в выемки.

13. Двигатель по п. 9, отличающийс тем, что св зывающие средства механизма преобразовани

линейного движени поршней выполнены магнитными.

14. Двигатель по пп. 11 и 13, отлич.ающий с тем,что св зывающие средства выполнены из намагничивающихс материалов.

П р

там

иоритет по пунк25 .01.85 по пп. 1-6, 12.03.85 по пп. 7-14.

3/

срие.Ъ

сриг.

3ff

сриг.5

5