SU1701963A1

SU1701963A1 - Engine

Info

Publication number: SU1701963A1
Application number: SU894758519A
Authority: SU
Inventors: Хамидулла Хайруллаевич Махкамов; Ильдар Абдуллаевич Турсунбаев
Original assignee: Физико-Технический Институт Научно-Производственного Института "Физика-Солнце" Ан Узсср
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1991-12-30

Abstract

Изобретение может быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу Стирлинга, и выполнено с целью увеличени мощности двигател путем уменьшени работы сжати и увеличени работы расширени газа в буферной полости. Двигатель содержит полый цилиндр 1, вытесни- тельный 3 и рабочий 5 поршни, размещенные внутри цилиндра и раздел ющие его объем на полость расширени 9, полость сжати 10 и буферную полость. Двигатель снабжен первым радиатором 17, рубашкой , первой 19 и второй 21 группами рекуперативных теплообменников, обратными впускными 22 и выпускными 20 клапанами и вторым радиатором 26. причем рубашка установлена в буферной полости с разделением ее объема на верхнюю 11 и нижнюю 12 части и выполнена в виде первого 7 и второго 8 концентрично расположенных отсеков, имеющих каналы, соедин ющие верхнюю и нижнюю части, в каналах установлены обратные клапаны и рекуперативные теплообменники. При сжатии газа в буферной полости открываютс обратные выпускные клапаны 20, газ перетекает через каналы и первую группу рекуперативных теплообменников 19, в которых происходит отвод теплоты от газа холодным теплоносителем, циркулирующим в первом отсеке рубашки 7,При расширении газа в буферной полости открываютс обратные впускные клапаны 21, и газ перетекает через каналы и вторую группу рекуперативных теплообменников 21, в которых происходит подвод теплоты к газу от гор чего теплоносител , циркулирующего во втором отсеке 8 рубашки. Уменьшение работы сжати газа в буферной полости за счет отвода теплоты от сжимаемого газа и увеличение работы расширени газа в буферной полости за счет подвода к нему теплоты приводит к увеличению мощности двигател . 4 ил. (Л С XI О Ю О CJThe invention can be used to create engines operating in the Stirling cycle, and is made to increase engine power by reducing the compression work and increasing the expansion gas in the buffer cavity. The engine contains a hollow cylinder 1, a displacing 3 and a working 5 pistons located inside the cylinder and dividing its volume into an expansion cavity 9, a compression cavity 10 and a buffer cavity. The engine is equipped with the first radiator 17, the jacket, the first 19 and second 21 groups of recuperative heat exchangers, return inlet 22 and exhaust 20 valves and the second radiator 26. the jacket is installed in the buffer cavity with its volume divided into the upper 11 and lower 12 parts the first 7 and second 8 concentrically located compartments having channels connecting the upper and lower parts, check valves and recuperative heat exchangers are installed in the channels. When gas is compressed in the buffer cavity, backflow valves 20 are opened, gas flows through the channels and the first group of recuperative heat exchangers 19, in which heat is removed from the gas by cold heat carrier circulating in the first compartment of the jacket 7. 21, and the gas flows through the channels and the second group of recuperative heat exchangers 21, in which heat is supplied to the gas from the hot coolant circulating in the second compartment of the 8 shirt . A decrease in the work of gas compression in the buffer cavity due to the removal of heat from the compressible gas and an increase in the work of expansion of gas in the buffer cavity due to the supply of heat to it leads to an increase in engine power. 4 il. (L S XI O S O CJ

Description

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу Стирлин- га.The invention relates to mechanical engineering, namely, engine-building, and can be used to create engines operating on the Stirling cycle.

Цель изобретени - увеличение мощности двигател путем уменьшени работы сжати и увеличени работы расширени газа в буферной полости.The purpose of the invention is to increase the engine power by reducing the compression work and increasing the gas expansion work in the buffer cavity.

На фиг. 1 представлена зависимость работы газа в буферной полости известного двигател ; на фиг. 2 - принципиальна схема предлагаемого двигател Стирлинга; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - зависимость работы газа в буферной полости предлагаемого двигател .FIG. 1 shows the dependence of the gas in the buffer cavity of a known engine; in fig. 2 is a schematic diagram of the proposed Stirling engine; in fig. 3 shows section A-A in FIG. 2; Fig, 4 - the dependence of the gas in the buffer cavity of the proposed engine.

Двигатель Стирлинга содержит полый цилиндр 1 с верхней крышкой 2. вытесни- тельный поршень 3 со штоком 4, рабочий поршень 5 со штоком 6, первый конценгрич- но расположенный отсек рубашки 7, где циркулирует холодный теплоноситель, и второй концентрично расположенный отсек рубашки 8, где циркулирует гор чий теплоноситель , размещенные внутри цилиндра 1 таким образом, что разбивают его объем на четыре полости: полость расширени 9, полость сжати 10, верхн часть 11 и нижн часть 12 буферной полости, причем первый и второй концентрично расположенные отсеки имеют каналы, соедин ющие верхнюю и нижнюю части буферной полости, камеру сгорани 13,-нагреватель 14, регенератор 15, холодильник 16, первый радиатор 17 с холодным теплоносителем, насос 18 дл прокачивани холодного теплоносител , первую группу рекуперативных теплообменников 19, которые расположены в каналах первого отсека рубашки 7 с обратными выпускными клапанами 20 на их входе и выходе, вторую группу рекуперативных теплообменников 21, которые расположены в каналах второго отсека рубашки 8, с обратными впускными клапанами 22 на их входе и выходе, штоковое уплотнение 23, картер 24, в котором расположен приводной механизм 25, второй радиатор 26 с гор чим теплоносителем и насос 27 дл прокачивани гор чего теплоносител .The Stirling engine contains a hollow cylinder 1 with a top cover 2. displacement piston 3 with rod 4, working piston 5 with rod 6, the first concentrically located compartment of jacket 7, where the coolant coolant circulates, and the second concentrically located compartment of jacket 8, where the hot coolant circulates inside the cylinder 1 in such a way that its volume is divided into four cavities: expansion cavity 9, compression cavity 10, upper part 11 and lower part 12 of the buffer cavity, the first and second concentrically located the compartments have channels connecting the upper and lower parts of the buffer cavity, the combustion chamber 13, the heater 14, the regenerator 15, the cooler 16, the first radiator 17 with cold heat carrier, the pump 18 for pumping cold coolant, the first group of regenerative heat exchangers 19, which are located in the channels of the first compartment of the jacket 7 with the exhaust outlet valves 20 on their inlet and outlet, the second group of regenerative heat exchangers 21, which are located in the channels of the second compartment of the jacket 8, with the reverse inlet valves 22 on their entrance e and an outlet, a rod seal 23, a crankcase 24 in which the drive mechanism 25 is located, a second heat-transfer radiator 26 and a pump 27 for pumping hot heat transfer fluid.

Двигатель Стирлинга работает следую щим образом.The Stirling engine works as follows.

В результате теплофизических процессов , а именно процесса подвода теплоты к газу в наг ревателе 14. регенерации теплоты в регенераторе 15. отвода теплоты от газа в холодильнике 16 и процессов сжати и расширени газа в полост х 10 и 9 рабочий поршень 5, соединенный через шток ( с приводным механизмом 25. расположенным в картере 24, совершает возпрлтно-поступательное движение в цилиндре 1 с верхней крышкой 2. Энерги возвратно-поступательного движени рабочего поршн 5 передаетс через приводной механизм 25.As a result of thermophysical processes, namely the process of supplying heat to gas in the heater 14. heat regeneration in the regenerator 15. removal of heat from gas in the refrigerator 16 and processes of compression and expansion of gas in the cavities 10 and 9, the working piston 5 connected through a rod ( with a drive mechanism 25. located in the crankcase 24, performs a continuous-forward movement in the cylinder 1 with the upper cover 2. The reciprocating energy of the working piston 5 is transmitted through the driving mechanism 25.

Вытеснительный поршень 3, соединенный через шток 4 с приводным механизмом 25, опережает рабочий поршень 5 по перемещению на некоторый фазовый угол, переталкива газ из полости сжати 10 в полостьThe displacement piston 3, connected through the rod 4 with the drive mechanism 25, is ahead of the working piston 5 in moving to a certain phase angle, pushing gas from the compression cavity 10 into the cavity

0 расширени 9 и наоборот через нагреватель 1-1, регенератор 15 и холодильник 16. В нагреватель 14 поступает теплота продуктов сгорани топлива, а в холодильнике 16 отбираетс теплота холодным теплоносителем,0 expansion 9 and vice versa through the heater 1-1, the regenerator 15 and the refrigerator 16. The heater 14 receives the heat of the combustion products of the fuel, and in the refrigerator 16, the heat is removed by the cold heat carrier,

5 поступающим из первого радиатора 17.5 coming from the first radiator 17.

При передвижении рабочего поршн 5 вниз происходит сжатие газа в буферной полости. При этом открываютс обратные выпускные клапаны 20, и газ перетекает изWhen moving the working piston 5 downwards, gas is compressed in the buffer cavity. This opens the exhaust check valves 20, and gas flows from

0 верхней части 11 в нижнюю часть 12 буферной полости через каналы и первую группу рекуперативных теплообменников 19, в которых происходит отвод теплоты от газа холодным теплоносителем, циркулирующим в0 of the upper part 11 to the lower part 12 of the buffer cavity through the channels and the first group of recuperative heat exchangers 19, in which heat is removed from the gas by cold coolant circulating in

5 первом отсеке рубашки 7, куда он поступает после холодильника 16. Так как процесс сжати газа в буферной полости сопровож- даетс отводом от газа теплоты, то происходит уменьшение работы сжати .5, the first compartment of the jacket 7, where it enters after the cooler 16. Since the process of compressing gas in the buffer cavity is accompanied by heat removal from the gas, the compression work decreases.

0 При передвижении рабочего поршн 5 вверх происходит расширение газа в буферной полости. При этом открываютс обратные впускные клапаны 21 и газ перетекает из нижней части 12 в верхнюю часть 110 When moving the working piston 5 upwards, the gas expands in the buffer cavity. This opens the inlet check valves 21 and the gas flows from the lower part 12 to the upper part 11

5 буферной полости через каналы и вторую группу рекуперативных теплообменников 21, в которых происходит подвод теплоты к газу от гор чего теплоносител , циркулирующего во втором отсеке рубашки 8, куда он5 of the buffer cavity through the channels and the second group of recuperative heat exchangers 21, in which heat is supplied to the gas from the hot coolant circulating in the second compartment of the jacket 8, where it is

0 поступает из второго радиатора 26. Так как процесс расширени газа в буферной полости сопровождаетс подводом к газу теплоты , то происходит увеличение работы расширени . Дл подогрева гор чего тепло5 носител во втором радиаторе 26 дополнительно используетс теплова -энерги продуктов сгорани топлива в камере сгорани 13.0 comes from the second radiator 26. As the process of expansion of the gas in the buffer cavity is accompanied by the supply of heat to the gas, an increase in the expansion work takes place. To heat the hot carrier 5 in the second radiator 26, the heat energy of the combustion products in the combustion chamber 13 is additionally used.

Насос 18 прокачивает холодный тепло0 носитель по замкнутому контуру: первый радиатор 17 - холодильник 16 - первый отсек рубашки 7 - первый радиатор 17. Насос 27 прокачивает гор чий теплоноситель по замкнутому контуру, второй радиатор 26 - вто5 рой отсек рубашки 8 - второй радиатор 26. Дл уменьшени тепловых потерь боковые и торцовые поверхности второго отсека рубашки 8, а также поверхности части трубоп- роводов с гор чим теплоносителем, проход щих через первый отсек рубашки 7,The pump 18 pumps the cold heat carrier around the closed circuit: the first radiator 17 - the refrigerator 16 - the first compartment of the jacket 7 - the first radiator 17. The pump 27 pumps the hot coolant through the closed circuit, the second radiator 26 - the second radiator compartment 8 - the second radiator 26. In order to reduce heat losses, the side and end surfaces of the second compartment of the jacket 8, as well as the surfaces of a portion of the pipelines with a hot coolant passing through the first compartment of the jacket 7,

покрываютс теплоизол ционным материаломcoated with insulating material

Уменьшение работы сжати газа в буферной полости за счет отвода теплоты от сжимаемого газа и увеличение работы рас- ширени газа в буферной полости за счет подвода к нему теплоты позвол ет увеличить мощность двигател .Reducing the work of compressing gas in the buffer cavity due to the removal of heat from the compressible gas and increasing the work of expanding the gas in the buffer cavity due to the supply of heat to it increases the power of the engine.

Claims

Invention Formula

Stirling engine containing a hollow cylinder with a top cover, displacement and working pistons located inside the cylinder and dividing its volume into an expansion cavity, a compression cavity and a buffer cavity, a crankcase separated from the buffer cavity by a rod seal, a drive mechanism installed in the crankcase and connected to the pistons through rods, a heater, a regenerator, a cooler installed in series in a line connecting the expansion cavity and the compression cavity, a combustion chamber, characterized in that, in order to increase Neither does the engine power by reducing the compression work and increasing the expansion work of the gas in the buffer cavity, it is equipped with the first radiator, jacket, the first and second groups of recuperative heat exchangers, reverse intake and exhaust valves and the second radiator, and the jacket is installed in the buffer cavity volume on the upper and lower parts and is made in the form of the first and second concentrically located compartments having channels connecting the upper and lower parts, in the channels are installed check valves and re operative heat exchangers; in the channels of the first compartment of the jacket, backflow valves and the first group of recuperative heat exchangers are successively located; the first compartment of the shirt is connected to the first radiator connected to the cooler; The second compartment of the jacket is connected to the second radiator, and the latter is installed on the release of combustion products from the combustion chamber.

Rig./

p5

Phi. C

go

Fig.Z

Vty