SU1745986A1 - Силова установка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано при создании силовых установок со свободно поршневыми двигател ми Стирлинга. Цель изобретени  - повышение эффективных показателей установки путем линеаризации характеристики газовой пружины. Силова  установка включает свободнопоршневой двигатель Стирлинга и линейный электрический генератор и содержит полый цилиндр 1 с размещенными в нем вытеснительным поршнем 3 и рабочим поршнем 5,  корь 6 генератора, установленный в рабочем поршне , и обмотку 15 генератора, размещенную снаружи цилиндра в зоне перемещени  рабочего поршн . На рабочем поршне установлена обечайка 13 с окнами, а цилиндр

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано при создании силовых установок со свободно-поршневыми двшател ми Стирлинга.

Известна силова  установка, включающа  свободнопоршневой двигатель Стирлинга и линейный электрический генератор, содержаща  по меньшей мере один полый цилиндр двигател  Стирлинга, вытесни- тельный поршень и рабочий поршень, размещенные внутри цилиндра и раздел ющие его объем на полость расширени , полость сжати  и полость газовой пружины, нагреватель , генератор, охладитель, установлен- ные последовательно в магистрали, соедин ющей полость расширени  и полость сжати ,  корь генератора, размещен- ный в рабочем поршне, и обмотку генератора,установленную снаружи цилиндра в зоне перемещени  рабочего поршн .

В известной силовой установке полость газовой пружины двигател  Стирлинга имеет нелинейную характеристику и, следовательно , рабочий поршень не может совершать гармонические колебани , что необходимо дл  эффективной работы линейного электрического генератора. Это снижает эффективные показатели установки .

Цель изобретени  - повышение эффективных показателей установки путем линеаризации характеристики газовой пружины.

Указанна  цель достигаетс  тем, что двигатель Стирлинга дополнительно снабжен обечайкой с окнами, а его цилиндр выполнен с дополнительными камерами в виде проточек на внутренней поверхности в полости газовой пружины, причем обечайка установлена на боковой поверхности рабочего поршн  с возможностью последовательного подключени  дополнительных

камер к полости газовой пружины при перемещении рабочего поршн .

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема силовой установки; на фиг. 2 обечайка , внешний вид; на фиг. 3 -дополнительна  камера с механизмом изменени  объема; на фиг. 4 - характеристика газовой пружины известной силовой установки; на фиг. 5 - то же, предлагаемой силовой установки .

Силова  установка содержит полый цилиндр 1 с днищем 2, вытеснительный поршень 3 со штоком 4 и рабочий поршень 5 с  корем б линейного электрического генератора , размещенные в цилиндре 1 и раздел ющие его объем на полость 7 расширени , полость 8 сжати  и полость 9 газовой пружины . Полость 7 расширени  и полость 8 сжати  соединены между собой через нагреватель 10, генератор 11 и охладитель 12. На рабочем поршне 5 размещена обечайка 13 с окнами. Со стороны внутренней поверхности цилиндра 1, ограничивающей полость 9 газовой пружины, выполнены

дополнительные камеры в виде проточек 14. Съем мощности осуществл етс  с помощью обмотки 15 линейного электрического генератора . Дополнительные камеры, выполненные в виде проточек 14, соединены с

механизмом 16 изменени  объема с помощью магистрали 17. Значени  объемов газовой пружины и дополнительных камер выбирают из соотношени 

35

Рмакс { VMMH-KK+i)Vp-fiVadd n}

k Рмин П, 0 { VMHH-KK-i+IJVp-HVadd }.

40 где Vp (Умакс-Л/мин)/(К+1), a VMHH, VwaKC И

Vadd - соответственно минимальный и максимальный объемы полости газовой пружины и объем дополнительной камеры;

Рмин, Рмакс - минимальное и максимальное значени  давлени  в полости газовой пружины;

К - количество дополнительных камер;

п - показатель политропы процесса.

Силова  установка работает следующим образом.

Вытеснительный поршень 3 движетс  вниз и переталкивает рабочее тело из полости 8 сжати  через охладитель 12, регенератор 11 и негреватель 10 в полость 7 расширени . Давление рабочего тела возрастает , и рабочий поршень 5 движетс  вниз. При перемещении рабочего поршн  5 вниз установленна  на нем обечайка 13 через выполненные в ней окна последователь- но подключает к полости 9 газовой пружины. дополнительные камеры, выполненные в виде проточек 14, что приводит к линеаризации характеристики газовой пружины . При равенстве силы инерции движени  вытеснительного поршн  3 и сил давлени , действующих на него со стороны полости 7 расширени , полости 8 сжати  и полости 9 газовой пружины, вытеснитель- ный поршень 3 останавливаетс . Рабочий поршень 5 продолжает двигатьс  вниз, так как он обладает большей инерционностью. При этом давление рабочего тела уменьшаетс . Вытеснительный поршень 3 начинает двигатьс  вверх, переталкива  рабочее тело через нагреватель 10, регенератор 11 и охладитель 12 в полость 8 сжати , что приводит к дальнейшему уменьшению давлени .

После того, как сила, действующа  на рабочий поршень 5 со стороны полости 9 газовой пружины, становитс  больше суммарной силы давлени  со стороны полости 8 сжати  и инерции движени , рабочий поршень 5 начинает двигатьс  вверх. При этом установленна  на рабочем поршне 5 обечайка 13 последовательно отключает от полости 9 газовой пружины дополнительные камеры, выполненные в виде проточек 14, что приводит к линеаризации характеристики газовой пружины. Цикл повтор етс . Возвратно-поступательное движение рабочего поршн  5 с выполненным в нем  корем 6 линейного электрического генератора индуцирует в его обмотка 15 электродвижущую силу.

Изменение дополнительного объема, подсоедин емого к полости 9 газовой пру- 5 жины и отсоедин емого от нее, осуществл етс  с помощью механизма 16 изменени  объема, подсоедин емого к проточкам 14 через магистраль 17.

Изобретение может быть использовано

0 также и при наличии индивидуальных газовых пружин дл  вытеснительного и рабочего поршней.

Использование подсоединени  к полости газовой пружины и отсоединени  от нее

5 дополнительного объема позвол ет линеаризовать характеристику газовой пружины как при движении рабочего поршн  вниз, так и при его движении вверх, что обеспечивает гармонические колебани  рабочего

Claims (1)

1. 0 поршн  с  корем линейного электрического генератора и, следовательно, повышает эффективные показатели силовой установки. Формула изобретени  Силова  установка, включающа  сво5 боднопоршневой двигатель Стирлинга и линейный электрический генератор, содержаща  по меньшей мере один полый цилиндр двигател  Стерлинга, вытеснитель:: ный поршень и рабочий поршень, разме0 щенные внутри цилиндра и раздел ющие его объем на полость расширени , полость сжати  и полость газовой пружины, нагреватель , регенератор, охладитель, установленные последовательно в магистрали,

   5 соедин ющей полость расширени  и полость сжати ,  корь генератора, размещенный в рабочем поршне, и обмотку генератора, установленную снаружи цилиндра в зоне перемещени  рабочего поршн ,

   0 отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности показателей установки путем линеаризации характеристики газовой пружины, двигатель Стирлинга дополнительно снабжен обечайкой с окна5 ми, а его цилиндр выполнен с дополнительными камерами в виде проточек на внутренней поверхности в полости газовой пружины, причем обечайка установлена на боковой поверхности рабочего поршн  с

   0 возможностью последовательного подключени  дополнительных камер к полости газовой пружины при перемещении рабочего поршн .

   Фиг. 2

   i 1

   t

   1Q

   1

   g

   s

   ч

   перемещение fобъем) Фиг.4

   1 I

   4

   u Ч

   II ||

   l