SU793416A3 - Свободно-поршневой двигатель компрессор внешним подводом тепла - Google Patents

Description

(54) СВОБОДНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ-КОМПРЕССОР С ВНЕШНИМ

Изобрететшс относитс  к области машиностроени , а именно к двигателестрое1Шю, и может быть использовано при создании свободно-пор1Ш1свого двигател , работающего по циклу Стирлинга и предназначенного, например , дл  жидкостного насоса с пульсирующим давлением нагнетани .

ИзБест1П) свободно-поршневые двигатели с внешним подводом тепла, содержащие цилющр с Д1ШЩЛМИ, свободный поршень, раздел ющий о 61)0 м штиндра на гор чую и холодную полости, соединенные между собой байпасным трубопроводом с включенным в него регенератором, и нагревательную каме-« ру, подключенную трубопроводом к гор чей полости цилиндра 1.

Рабочим телом эт1к двигателей  вл етс  . газ, например гелнй, который заполн ет весь внутреншш объем двигател .

Рабочее тело, нагрепа сь а нагревательной камере, расишр етс , перетекает в гор чую полость и вашнает поднимать поршень вверх, давление в полост х растет. Поднима сь, порПОДВОДОМ ТЕПЛА

шень открывает байпасное отверстне гор чей полостн, н рабочее тело перетекает из холодной полости через байпасный трубопровод и регенератор в гор чую полость, по пути забира  тепло, накопленное в регенераторе . В объеме гор чей полости по мере движени  поршн  температура и давление рабочего тела увеличиваютс . Некоторое количество рабочего тела перед верхней мертвой трчкой поступает и в камеру нагрева. ПоднимаЮ  сь далее вверх, поршень перекрывает байпасное отверстие в холодной полости, вачитет с  процесс холодной отбнвки поршн , т.е. движение вннз. При этом рабочее т«ло перетекает в холодную полость, отдава  свое

I5 тепло регенератору. Давление в полост х постепенно начинает уменьшатьс . При перекрытии гор чего отверсти  байпаса поршень начи-. нает двигатьс  вннз н переталкивает рабочее тело в нагревательную камеру, давлете в

Claims (5)

1. 20 ней и в гор чей полости растет, а в холодной полости падает. Начинаетс  процесс гор чей отбивки поршн , т.е. его движение вверх. Процесс повтор етс . Таким образом, за счет попеременюго нагрева и охлаждени  рабочего тела осуществл  етс  периодическое движение пориш  и .изменение давлени  в полост х, которое и используетс  дл  привода какого-либо i агрегата , .Недостатком известного двигател , снижаю щим его КПД,  вл етс  тот факт, что течени рабочего тела из байпасного отверсти  гор чей полости в камеру нагрева и обратно осуществл етс  через весь объем гор чей полости, в результате чего каждый цикл зна чительное количество рабочего тела из байпасного отверсти  не входит в камеру нагрева . Целью изобретени   вл етс  повышение КГЩ двигател . Указанна  цель достигаетс  тем, что днище со стороны гор чей гюлости цилиндра снабжено внутренним выступом с впускным трубопроводом, проход щим через выступ от нагревательной камеры в сторону конца байпаса -гор чей полости, а порщень выполнен в форме, позвол ющей охватывать высту при блокировании им гор чего ко1ща байпаса во врем  процесса гор чей отбивки, кр ме того, выступ может быть выполнен в виде стержн  с внутренним каналом, а поверхность поршн , обращенна  к гор чей полости, иметь чащеобразную форму, причем нагревательна  камера снабжена выпускным трубопроводом, проход щим, через выступ в гор чую полость, а рассто ние между отвер стием гор чего конца байпаса и отверстием впускного трубопровода, помещенным в гор  чую полость, меньще, чем 0,1 радиуса цилинд На фиг. 1 дана принципиальна  схема свободно-поршневого двигател  с внещним подв дом тепла; на фиг 2 - представлен вариант подключени  нагревательной камеры к гор чей полости цилиндра двигател . Двигатель содержит цилиндр 1 с дашцем 2 и днищем 3, снабженным выступом 4, образующим со стенкой цилиндра зазор 5, порщень 6 с тонкостенным сегментом 7, свободн заход щим в зазор, холодную 8 и гор чую 9 полости цилиндра, разделенные поршнем и соединенга 1е между собой через байпасный трубопровод 10 с холодным концом И, заканчивающимс  отверстием 12 в холодной полости, и гор чим концом 13, заканчивай щимс  отверстием 14 в гор чей полости, ХО лодильник 15 и регенератор 16, включенные в байпасный трубопровод, впускной тру бопровод 17 с отверстием 18 в кольцевой зазор гор чей полости и выпускной трубопровод 19 с дополнительным патрз ком 20, размещенными в выступе днища и подключенными к нагревательной камере 21, котор одогреваетс  извне штоком или тепловой рубой 22, имеет дисковые нагревательные 23, образующие газовые камеры 24 дл  нагрева рабочего тела, и содержит гребень 25, расположешай против одного из ребер и проход щий примерно по середине их комплекта, стартерное устройство 26 и патрубок 27 дл  подключени  потребител  . Двигатель работает следующим образоМ. Камера подогрева 21 за счет введенного в нее тепла через трубу 22 передает тепло через ребра 23 рабочему телу, заполн ющему внутренний объем далиндра 1, давление начинает расти. Дл  запуска двигател  поршню б через стартерное устройство 26 дают первоначальный импульс давлени , в результате увеличени  давлени  рабочего тела в гор чей по: лости 9 .поршень начинает двигатьс  вверх с энергией достаточной дл  вытеснени  рабочего тела из холодной полости 8 через байпаоный трубопровод 10, холодильник 15 и регенератор 16 в гор чий конец 13 байпасного трубопровода. Рабочее тело вытекает из отверсти  14 в виде струи, котора  пересекает зазор 5 и вытекает в расположенное напротив отверсти  14, выходное отверстие 18 впускного трубопровода 17 и по нему в камеру 21 нагрева, а нагретый газ свободно течет в гор чую полость 9 из камеры 21 подогрева через выпускной трубопровод 19, когда поршень все еще перемещаетс  вверх. В результате нагрева газа в регенераторе и камере нагрева давление возрастает, что заставл ет холодньШ газ течь из холодной полости 8 к потребителю через патрубок 27. После того, как поршень перекроет отверстие 12 холодного конца 11 байпасного трубопровода и отверстие патрубка 27, которые ггаход тс  на одном уровне, начинаетс  сжатие газа, запертого между днищем 2 и поршнем 6, газ срабатывает как пружина, отбрасыва  поршень 6 вниз и не дава  ему ударитьс  о днище 2. На этом заканчиваетс  первый процесс 1Щ1сла и наступает холодна  отбойна  часть цикла, После того, как поршень отбиваетс  книзу, его бокова  поверхность разблокирует стие 12 и отверстие Патрубка 27, заканчиваетс  процесс холодной отбивки и начинаетс  процесс второго перемещени  в цикле. Во врем  перемещени  порцпм вниз подогретый газ устремл етс  по байпасному трубопроводу 10 через регенератор 16 и холодильник 15 из гор чей полости 9 в холодную полость 8. В результате охлаждени  газа в регенераторе и холодильнике давление во внут.реннем контуре падает, это падение давлени  5 заставл ет холодный газ выходить обратно от нагрузки в холодную полость 8 через патрубок нагрузки 27. Регенератор 16, накапливающий и освобождающий тепло газа в каждом цикле, увеличивает амплитуду колебани  давлени , увеличива  тем самым КПД цикла. При продолжении движени  пориш  вниз тонкостенный сегмент 7 поршн  6, вход  в зазор S, охватывает выступ 4 днища 3 и блокирует отверстие 14 гор чего конца 13 байпаса . Заканчиваетс  второй процесс перемещени  в цикле и начинаетс  процесс гор чей отбивкн . Гор ча  отбивка получаетс  за счет зашфани  и сжати  поршнем 6 в кольцевом зазоре S н в камере подогрева 21. Камарл подогрева 21 обеспечивает тепловую знертню газу во врем  гор чей отбнвкн псф н , необходимую ш  поддержанн  возвратн поступательного движени  порцш  и привода нагрузки , а наличие выступа 4 в котором проходит впускной трубопровод 17 позвол ет снизит потери при перетекании газа из байпаса в камеру подогрева, так как перетекание газа в зтом случае происходит через узкий зазор н стру  газа не успевает заметно размытьс , что позвол ет увеличить КПД двигател . Формула изобретени  L Свободно-порцшевой двигатель-компрессор с внешним подводом тепла, содержащий цилиндр с днищем, свободный поршень, ра дел ющий объем шишндра на гор чую и холодну1о полости, соединенные между собой байпасным трубопроводом с включенным в него регенератором, н нагревательную камеру, подключенную трубопроводом к гор чей полости пилн дра, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  КПД, днище со стороны гор че 1 полости цилиндра снабжено внутренним выступом с впуск1шм трубопроводом , 1ФОХОДЯЩНМ через выступ от нагревательной камеры в сторону конца байпаса гор чей полости, а поршень снабжен тонкостенным сегментом, охватывающим выступ при блокировании гор чего конца байпаса во врем  процесса гор чей отбнвкн.
2. 2.Двнгатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс   тем, что выступ выполнен в виде стержн  с внутренним каналом.
3. 3.Двигатель 1юп. 1, отличающийс   тем, что поверхность поршн , обращенна  к гор чей полости, имеет чашеобразную форму.
4. 4.Двигатель по п. 1,отличающийс   тем, что нагревательна  камера снабжена выпускным трубопроводом, проход щим через выступ в гор чую полость.
5. 5.Двжатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс   тем, что рассто ние между отверстием гор чего конца байпаса и отверстием впускного трубопровода, помещенным п гор чую полость, меньше, чем 0,1 радиуса цилиндра. Источники информашш, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США V 4012910, кл. 60-515, 1977..