SU1701964A1 - Силова установка - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу Стирлинга, и выполнено с, целью повышени  компактности силовой установки путем размещени  холодильной газовой машины внутри поршней двигател  Стирлинга . Силова  установка, включающа  двигатель Стирлинга и холодильную газовую машину, содержит полый цилиндр, полый первый вытеснительный поршень, полый рабочий поршень, нагреватель, регенератор , холодильник двигател  Стирлинга, установленные последовательно в магистрали , соедин ющей полость расширени  и полость сжати . Внутри полого первого вы- теснительного поршн  размещены первый дополнительный рабочий поршень, второй вытеснительный поршень, а в полости рабочего поршн  установлены дополнительный вытеснительный поршень и второй дополнительный рабочий поршень таким образом , что в каждой полости образуют камеры расширени  и сжати  холодильной газовой машины. В каждой камере установлены пружины сжати . Камеры расширени  и сжати  сообщены между собой через каналы в стенках , а холодильник, регенератор и нагреватель холодильной газовой машины установлены в этих каналах, причем камеры расширени  холодильной газовой машины в разных поршн х обращены к полости сжати  двигател  Стирлинга. Часть энергии рабочего поршн  двигател  Стирлинга через пружины передаетс  поршн м холодильной газовой машины. 4 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу Стирлинга.

Цель изобретени  - повышение компактности силовой установки путем размещени  холодильной газовой машины внутри поршней двигател  Стирлинга.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема известного двигател  Стирлинга; на фиг 2 - узел силовой установки; на фиг.З - вариант узла силовой установки; на фиг. 4 вариант выполнени  узла силовой установки на фиг. 2.

Силова  установка, включающа  двигатель Стирлинга и холодильную газовую машину , содержит полый цилиндр 1 с верхней торцовой крышкой 2, полый первый вытеснительный поршень 3 со штоком 4, рабочий поршень 5 со штоком 6, нагреватель 7, регенератор 8, холодильник 9 двигател  Стирлинга , штоковое уплотнение 10, картер 11, приводной механизм 12. Шток 6  вл етс  полым и через него проходит шток 4 первого вытеснительного поршн  3. Первый вытесvj

О

ю

о N

нительный поршень 3 и рабочий поршень 5 размещены внутри цилиндра 1 таким образом , что дел т его внутренний объем на три полости: полость расширени  13, полость сжати  14 и буферную полость 15. Полость расширени  13 сообщаетс  с полостью сжати  14 через нагреватель 7, регенератор 8 и холодильник 9 двигател  Стирлинга. Первый вытеснительныи поршень 3 и рабочий поршень 5 св заны с приводным механизмом 12 соответственно через штоки 4 и 6. Буферна  полость 15 изолирована от картера 11 штоковым уплотнением 10.

Внутри полого первого еытеснительно- го поршн  3 размещены дополнительный рабочий поршень 16 и второй вытеснительныи поршень 17 таким образом, что образуют в полости камеру расширени  1В, камеру сжати  19 и буферную камеру 20 холодильной газовой машины. В указанных камерах размещены пружины сжати  21, 22, 23. В боковых стенках полого первого вытесни- т ельного поршн  3 выполнены каналы, в которые установлены холодильник 24, регенератор 5, нагреватель холодильной мэ- шины v, полость 26, циркулирует холодный теплоноситель Нагреватель 27 холодильной газовой машины выполнен в торцовой части полого первого вытеснительного поршн  3 со стороны полости сжати  14. Холо- дильный теплоноситель поступает в полость 26 через канал 28 и вытекает из нее через канал 29.

Внутри полого рабочего поршн  5(внут- ренн   полость рабочего поршн  5  вл етс  цилиндоической кольцевой, так как его центральна  часть  вл етс  направл ющей втулкой дл  штока 4 первого вытеснительного поршн  3) размещены дополнительный вытеснительныи поршень 30 и второй дополнительный рабочий поршень31 --аким образом, что образуют в полости камеру расширени  32, камеру сжати  33 и буферную камеру 34 холодильной газовой машины . В камерах 32, 33 и 34 размещены пружины сжати  35, 36, 37. В боковых стенках полого рабочего поршн  5 выполнены каналы, в которые установлены холодильник 38, регенератор 39, нагреватель холодильной газовой машины и полость 40, в которой циркулирует холодный теплоноситель . Нагреватель 41 холодильной газовой машины выполнен в торцовой части рабочего поршн  5 со стороны полости сжати  14. Холодный теплоноситель поступает в полость 40 по каналу 42 и вытекает из нее по каналу 43.

В цилиндре 1 на участке между буферной полостью 15 и картером 11 выполнены проточка 44. каналы 45 и 46 и проточка 47.

В нижней части полого штока б просверлены каналы 48 и 49, а также выполнены проточки 50 и 51. Через канал 45 под давлением в проточку 44 поступает холодный теплоноситель . Через канал 48 он поступает в канал 42 и в проточку 50, а из нее в канал 28. Из канала 42 холодный теплоноситель поступает в полость 40, где он охлаждает газ, протекающий в холодильнике 38. Холодный

0 теплоноситель, поступающий из канала 28 в полость 26, также охлаждает газ, протекающий в холодильнике 24. Теплоноситель выводитс  через проточку 51, канал 49, проточку 47 и канал 46.

5Дл  предотвращени  утечек теплоносител  и газа из силовой установки используютс  уплотнени  52-56.

Дл  устранени  перетечки теплоты по первому вытеснмтельному поршню 3 внутри

0 вытеснительного поршн  можно разместить второй дополнительный вытеснительныи поршень 57, св занный с вторым вытеснительным поршнем 17 штоком 58 таким образом, что образуютс  дополнитель5 ные камеры сжати  59 и расширени  60. Внутри камеры сжати  59 установлена дополнительна  пружина сжати  61, а в стенках первого вытеснительного поршн  3 могут быть дополнительно выполнены кана0 лы. в которые установлены холодильник 62, регенератор 63, нагреватель.холодильной « газовой машины. В полости 64 циркулирует холодный теплоноситель, полость 64 сообщаетс  с полостью 26 каналами 65 и 66.

5 Нагреватель 67 выполнен в торцовой части пологб поршн .

Силова  установка работает следующим образом.

В результате теплофизических процес0 сов: процесса подвода теплоты к газу в нагревателе 7, регенерации теплоты в регенераторе 8, отвода теплоты от газа в холодильнике 9 двигател  Стирлинга, процессов сжати  и расширени  газа в поло5 ст х 14 и 13 - рабочий поршень 5, соединенный через шток 6 с приводным механизмом 12, совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 1 с верхней торцовой крышкой 2. Энерги 

0 возвратно-поступательного движени  рабочего поршн  5 передаетс  через приводной механизм 12. Первый вытеснительныи поршень 3, соединенный через шток 4 с приводным механизмом 12, опережает по

5 перемещению рабочий поршень 5 на некоторый определенный фазовый угол, переталкива  газ из полости расширени  13 в полость сжати  14 и наоборот через нагреватель 7, регенератор 8 и холодильник 9 двигателр Стирлинга.

В буферной полости 15 происходит ежа тие газа при передвижении рабочего поршн  5 вниз (аккумулирование части энергии возвратно-поступательного движени  рабочего поршн  5) и расширение газа при его перемещении вверх (возврат аккумулированной энергии).

Часть энергии возвратно-поступательного движени  рабочего поршн  5 двигател  Стирлинга через пружины 35, 36 и 37 передаетс  второму дополнительному рабочему поршню 31 и дополнительному вы- теснительному поршню 30 холодильной газовой машины.

Массы дополнительного вытеснитель- ного поршн  30 и второго дополнительного рабочего поршн  31 холодильной газовой машины, а также жесткости пружин 35, 36 и 37 рассчитываютс  и подбираютс  таким образом, что дополнительный вытеснитель- ный поршень 30 опережает второй дополнительный рабочий поршень 31 при перемещении на некоторый определенный фазовый угол, амплитуды колебаний поршней 30 и 31 согласованы между собой и вписываютс  в габариты внутренней полости рабочего поршн  5.

Теплота, выдел юща с  при сжатии газа в камере сжати  33, сбрасываетс  холодному теплоносителю, циркулирующему в полости 4С при протекании газа через холодильник 38.

Работа сжати  газа в камере сжати  19 сбрасываетс  холодному теплоносителю, циркулирующему в полости 26, при протекании газа через холодильник 24,

Размещение холодильной газовой машины внутри поршней двигател  Стирлинга позвол ет повысить компактность силовой установки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Силова  установка, включающа  двигатель Стирлинга и холодильную газовую машину , содержаща  полый цилиндр с верхней и нижней торцовыми крышками, два внтеснитепьных поршн : первый и второй и один рабочий поршень, нагреватель, реге- 5 нератор и холодильник двигател  Стирлинга , установленные последовательно в магистрали, соедин ющей полость расширени , образованную между верхней торцовой крышкой и первым вытеснительным

   0 поршнем, и полость сжати , расположенную между первым вытеснительным поршнем и рабочим поршнем, негреватель, регенератор, холодильник холодильной газовой машины, установленные последова5 тельно в магистрали, соедин ющей et. камеры расширени  и сжати , отличающа с  тем, что, с цель,ю повышени  компактности силовой установки путем размещени  холодильной газовой машины

   0 внутри двигател  Стирлинга, установка выполнена с двум  дополнительными рабочими поршн ми и с дополнительным вытеснительным поршнем, первый вытес- нительный поршень и рабочий поршень вы5 полнены полыми и с каналами в стенках, второй вытеснительный поршень и один дополнительный рабочий поршень помещены в полость первого вытеснительного поршн , а дополнительный вытеснительный пср0 шень и второй дополнительный рабочий поршень установлены в полости рабочего поршн  и образуют с каждой полости камеры расширени  и сжати  холодильной газовой машины, в каждой камере установлены

   5 пружины, а камеры расширени  и сжати  сообщены между собой через каналы в стенках , холодильник, регенератор и нагреватель холодильной газовой машины установлены в этих каналах, причем камеры

   0 рабширени  холодильной газовой машины в разных поршн х обращены к полости сжати  двигател  Стирлинга.

   а

   Гч

   /

   8 2в м

   «