SU1460382A1

SU1460382A1 - Многоцилиндрова теплова машина М сникова и Власенко

Info

Publication number: SU1460382A1
Application number: SU874219579A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Мясников; Андрей Петрович Власенко
Original assignee: В. В. М сников и А. П. Власенко
Priority date: 1987-04-01
Filing date: 1987-04-01
Publication date: 1989-02-23

Abstract

Изобретение относитс к двигателе- строению и позвол ет повысить КПД двигател Стирлинга. Многоцилиндрова теплова машина содержит две группы 1 и 2 вертикально установленных цилиндров, частично заполненных несжимаемой жидкостью с наход щимс над ней газообразным рабочим телом. Газовые полости каждой пары цилиндров подключены друг к другу через нагреватель 4, регенератор 5 и охладитель 6, а жидкостные полости подключены к многолопастному гидромотору 7 с числом полостей 8, равным числу цилиндров, таким образом, что изменение объемов соответствующих газовых полостей цилиндров со сдвигом по фазе, равным четверти оборота ротора гидромотора . При таком фазовом сдвиге реализуетс максимальна мощность тепловой машины, работающей по циклу Стирлинга, заключающемус в подводе теплоты к рабочему телу через нагреватель 4 в процессе расщирени и отвода теплоты от рабочего тела через охладитель 6 в процессе сжати . I з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей Стирлинга с жидкостными поршнями.

Цель изобретения — повышение КПД машины путем замены резонансных колебаний столбов жидкости на вынужденные колебания.

На чертеже представлена принципиальная схема многоцилиндровой тепловой машины.

Многоцилиндровая тепловая машина содержит две группы I и 2 вертикально установленных цилиндров 3ι—Зг, Зз—3₄, З5—Зб, З7—3g, З9—Зю и т. д., частично заполненных несжимаемой жидкостью с находящимся над ней газообразным рабочим телом, газовые полости каждой пары цилиндров подключены одна к другой через нагреватель 4, регенератор 5, охладитель 6 и многолопастной гидромотор 7, число полостей 8 которого равно суммарному числу цилиндров, причем полости гидромотора объединены в пары 8i—82, 83—84, 85—8б и т. д., смещенные одна относительно другой на 90° поворота ротора гидромотора и связанные при помощи соединительных каналов 9 с жидкостными полостями каждой пары цилиндров 3|—З2, Зз—З4, З5—Зб, З7—Зз и т. д., один из которых находится в первой группе I цилиндров, а другой во второй группе 2. На границе раздела жидкого и газообразного тела в цилиндрах могут быть размещены плавающие поршни с уплотнительными кольцами (не показаны) .

Машина работает следующим образом.

Предположим, что эксцентричный ротор гидромотора 7 находится в таком положении, что объем его полости 8 из первой пары, соединенный с жидкостной полостью цилиндра 3| первой группы цилиндров, минимален, следовательно, вся жидкость находится в цилиндре 3ι первой группы и объем его газовой полости минимален, в то же время объем полости 82 гидромотора из пары 8|—82, связанный с жидкостной полостью цилиндра Зг второй группы цилиндров, занимает промежуточное положение между максимальным и минимальным значениями, следовательно, и газовая полость цилиндра Зг занимает промежуточное положение.

При вращении ротора гидромотора по часовой стрелке объем полости 82 уменьшается, соответственно уменьшается объем газовой полости над поршнем в цилиндре З2, при этом рабочее тело вытесняется через соответствующий охладитель, регенератор и нагреватель в газовую полость цилиндра 3|. Проходя через регенератор 5, рабочее тело получает тепло от теплоаккумулирующего материала регенератора,запасенное в предыдущем цикле, затем рабочее тело получает тепло от нагревателя и его давление растет.

За счет эксцентриситета ротора давление рабочего тела образует момент отно сительно оси вращения ротора, за счет которого ротор стремится повернуться по часовой стрелке, при этом рабочее тело в газовой полости цилиндра 3ι расширяется, совершая полезную работу. Повернувшись на четверть оборота, ротор гидромотора занимает положение, при котором объем газовой полости цилиндра Зг минимален и большая часть рабочего тела находится в газовой полости цилиндра 31, однако ее объем в этом положении ротора еще не достиг своего максимального значения. Следовательно, в этой точке цикла давление рабочего тела будет максимальным. При дальнейшем повороте ротора гидромотора происходит одновременное увеличение объемов полостей 81 и 82 гидромотора. Часть рабочего тела продолжает расширяться в газовой полости цилиндра 3|, а часть переходит через нагреватель 4, регенератор 5 и охладитель 6 в газовую полость цилиндра Зо, отдавая теплоту холодному регенератору.

При повороте ротора больше чем на полоборота от исходного положения объем газовой полости цилиндра 3, уменьшается от своего максимального значения, а объем газовой полости цилиндра 3₂ все еще увеличивается. Рабочее тело перемещается в холодную часть тепловой машины, проходя при этом через нагреватель 4 и регенератор 5, оставляя в нем часть полученной от нагревателя теплоты. В газовой полости цилиндра Зг рабочее тело охлаждается, и его давление уменьшается, поэтому противодействующий вращению ротора момент во второй половине оборота значительно меньше по величине момента, действующего по направлению вращения ротора. Совершив полный оборот, ротор снова занимает положение, при котором объем полости 3, гидромотора минимален.

Аналогичные процессы происходят и в остальных пяти парах цилиндров и полостей гидромотора. Общая мощность тепловой машины и крутящий момент на валу гидромотора естественно пропорционально возрастают по сравнению с параметрами цикла для одной пары цилиндров.

Жидкостные полости цилиндров тепловой машины соединены с полостями гидромотора таким образом, что изменения объемов соответствующих газовых полостей цилиндров происходят со сдвигом по фазе, равным четверти оборота ротора гидромотора. При таком фазовом сдвиге реализуется максимальная мощность тепловой машины, работающей по циклу Стирлинга.

Если к предлагаемой тепловой машине подводить механическую энергию, вращая вал гидромотора от внешнего двигателя, то можно обеспечить ее работу в режиме холодильника, кондиционера или теплового насоса.

В тепловой машине используется многолопастной гидромотор, конструкция которо1460382 го имеет специфические особенности. Полости гидромотора образованы цилиндрическими поверхностями ротора и статора и замыкаются подвижными лопатками, подпружиненными в пазах статора. Для того, чтобы лопатки выдерживали давление рабочей жидкости и не заклинивались в пазах статора, в торцовых стенках статора выполнены проточки, в которых, опираясь на игольчатые подшипники, могут перемещаться лопатки. В этом случае при любом выдвижении лопатки она не испытывает консольных нагрузок, а опирается на две скользящие опоры. Такая конструкция гидромотора позволяет ему выдерживать большие давления и развивать высокие обороты. Проблема динамической балансировки может быть легко разрешена блокированием двух гидромоторов на один рабочий вал с относительным разворотом роторов-на 180°.

Claims

Формула изобретения

1. Многоцилиндровая тепловая машина, содержащая по меньшей мере две пары вертикально установленных цилиндров, каждый из которых частично заполнен жидкостью, разделяющей его объем на жидкостную и газовую полости, подключенные друг к другу в каждой паре цилиндров 5 соответственно через гидравлическую магистраль и через газовую магистраль, снабженную нагревателем, регенератором и охладителем, и гидравлическую объемную машину, связанную по меньшей мере с двумя , θ из цилиндров, отличающаяся тем, что, с ' целью повышения КПД, гидравлические магистрали и гидравлическая объемная машина выполнены в виде соединительных каналов и лопастного гидромотора с числом полостей, равным числу цилиндров, при15 чем полости гидромотора объединены в пары, смещенные один относительно другой на 90° поворота ротора гидромотора, и связаны с жидкостными полостями каждой пары цилиндров через соединительные каналы.
2. Машина по π. 1, отличающаяся тем, что число пар цилиндров и связанных с ними объединенных пар полостей гидромотора определяется рядом 2-|-4п, где п — числа натурального ряда.

Редактор Н. Тупица Заказ 446/39 Составитель И. Диконов Техред И. Верес Корректор В. Бчтяга Тираж 482 Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж—35, Раушская наб., д. 4/5

П-роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина. 101