UA112910U - STIRLING ENGINE (KM) - Google Patents
STIRLING ENGINE (KM) Download PDFInfo
- Publication number
- UA112910U UA112910U UAU201512681U UAU201512681U UA112910U UA 112910 U UA112910 U UA 112910U UA U201512681 U UAU201512681 U UA U201512681U UA U201512681 U UAU201512681 U UA U201512681U UA 112910 U UA112910 U UA 112910U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- engine
- fuel
- thermal protection
- piston
- cylinder
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Двигун Стірлінга складається з поршневої системи, блока циліндрів, камери реакцій, термозахисту, паливної системи, клапанів, нагнітача. Двигун обладнано принаймні 4-ма камерами реакцій серпоподібної форми у вигляді півкулі з встановленими на кожній з них тензодатчиками для контролю кристалізації. Система термозахисту складається з комбінації порожнин, дві з яких заповнені мінеральною ватою, а третя вакуумно герметична. Система паливопроводу складається з насосів та 2 баків, початково зарядженого та утилізаційного. Як паливо застосовують перенасичені солі. Додатково в двигуні застосовують односторонній клапан охолодження азотного типу.The Stirling engine consists of a piston system, a block of cylinders, a reaction chamber, thermal protection, a fuel system, valves, a supercharger. The engine is equipped with at least 4 crescent-shaped reaction chambers in the form of a hemisphere with strain gauges mounted on each of them to control crystallization. The thermal protection system consists of a combination of cavities, two of which are filled with mineral wool and the third is vacuum-sealed. The fuel system consists of pumps and 2 tanks, initially charged and disposed of. Supersaturated salts are used as fuel. Additionally, a one-way nitrogen-type cooling valve is used in the engine.
Description
Корисна модель належить до машинобудування, а саме до теплових двигунів із зовнішнім підведенням тепла. Дані двигуни працюють за замкненим термодинамічним циклом Стірлінга (англійський патент Мо4081). Незмінна кількість робочої речовини циркулює між двома камерами із різними температурами, де вона по черзі нагрівається та охолоджується. За рахунок цього робоча речовина міняє свій об'єм і рухає робочі поршні.A useful model belongs to mechanical engineering, namely to heat engines with external heat supply. These engines work according to the closed Stirling thermodynamic cycle (English patent Mo4081). A constant amount of the working substance circulates between two chambers with different temperatures, where it is alternately heated and cooled. Due to this, the working substance changes its volume and moves the working pistons.
Відомий двигун а-Стірлінга (модель фірми СМ), в якому використано за основу цикл Карно.The well-known a-Stirling engine (model of the SM company), in which the Carnot cycle is used as a basis.
Робочий цикл в такому двигуні протікає наступним чином. У робочому циліндрі газ (водень або гелій) нагрітий, в іншому, компресійному - охолоджений. При русі поршня в циліндрі вгору газ стискається - такт стиснення. У цей час починає рухатися вниз поршень в циліндрі. Газ з холодного циліндра перетікає в гарячий, проходячи послідовно через охолоджувач, регенератор і підігрівач - такт нагрівання. Гарячий газ розширюється в циліндрі, здійснюючи роботу, - такт розширення. При русі поршня в циліндрі вгору газ перекачується через регенератор і охолоджувач в циліндр - такт охолодження. Така схема "Стірлінга" найбільш зручна для реверсування. В об'єднаному корпусі підігрівача, регенератора і охолоджувача виконані заслінки. Підігрівач являє собою набір трубок з жаростійкої нержавіючої сталі, по яких проходить робочий газ. Трубки нагріваються полум'ям пальника, пристосованого для спалювання різних рідких палив. Тепло від нагрітого газу накопичується в регенераторі. Цей вузол має велике значення для отримання високого ККД. Він виконує свою функцію, і передає в три рази більше тепла, ніж підігрівач. Охолоджувач виконаний у вигляді водяної сорочки на трубопроводі. Потужність двигуна регулюється зміною тиску робочого газу. Задля цієї мети двигун обладнано газовим балоном і спеціальним компресором.The working cycle in such an engine proceeds as follows. In the working cylinder, the gas (hydrogen or helium) is heated, in the other, compression one, it is cooled. When the piston in the cylinder moves up, the gas is compressed - the compression stroke. At this time, the piston in the cylinder begins to move down. The gas from the cold cylinder flows into the hot cylinder, successively passing through the cooler, regenerator and heater - the heating stroke. The hot gas expands in the cylinder, doing work - the expansion stroke. When the piston in the cylinder moves up, the gas is pumped through the regenerator and the cooler into the cylinder - the cooling stroke. This "Stirling" scheme is the most convenient for reversal. Dampers are made in the combined housing of the heater, regenerator and cooler. The heater is a set of tubes made of heat-resistant stainless steel through which the working gas passes. The tubes are heated by the flame of a burner adapted for burning various liquid fuels. The heat from the heated gas accumulates in the regenerator. This node is of great importance for obtaining high efficiency. It performs its function and transmits three times more heat than a heater. The cooler is made in the form of a water jacket on the pipeline. Engine power is regulated by changing the working gas pressure. For this purpose, the engine is equipped with a gas cylinder and a special compressor.
Недоліками двигуна є використання нафтових продуктів, не ефективне використання тепла, повне нехтування тепловою ізоляцією самого двигуна, неефективного охолоджувача, яким є водяна сорочка, висока температура гарячого циліндра, надлишкова вага двигуна спричинена використанням чавуна, та висока ймовірність вибуху внаслідок використання гелію.The disadvantages of the engine are the use of petroleum products, the inefficient use of heat, the complete neglect of thermal insulation of the engine itself, the inefficient coolant, which is a water jacket, the high temperature of the hot cylinder, the excess weight of the engine caused by the use of cast iron, and the high probability of explosion due to the use of helium.
Відомий двигун чотиритактний дизель, конвертований в альфа варіант двигуна Стірлінга.The famous engine is a four-stroke diesel, converted into an alpha version of the Stirling engine.
Чотиритактний дизель, який має рядне розташування циліндрів з числом кратним чотирьом, або М-подібне розташування циліндрів з числом, кратним двом і розподільним валом, який забезпечений пристроєм його повздовжнього переміщення, відрізняється тим, що вінA four-stroke diesel, which has an in-line arrangement of cylinders with a number that is a multiple of four, or an M-shaped arrangement of cylinders with a number that is a multiple of two and a camshaft that is equipped with a device for its longitudinal movement, is distinguished by the fact that it
Зо оснащується низкою пристроїв, що перетворюють його на конвертований двигун, який забезпечує використання його за місцем експлуатації в залежності від потреб як дизеля, або у варіанті а - Стірлінга з робочим тілом (повітря), або знову дизеля з перемиканням з зупиненого положення в необхідний варіант використання за командою оператора. Двигун для забезпечення конвертованості обладнується наступними пристроями: нагрівачем, регенератором і охолоджувачем, які підключаються до випускних патрубків кришок циліндрів за допомогою двох дистанційно керованих клапанів для кожних двох циліндрів, що працюють на один кривошип при м-подібному розташуванні циліндрів і зміщених по фазі на 90 повороту колінвала за 4 рядним розташуванням циліндрів; розподільним валом з двома комплектами кулачкових шайб для варіанта дизеля та для варіанта Стірлінга, при якому випускний клапан постійно відкритий, впускний закритий і не працюють паливні насоси; системою охолодження циліндрів, розділеної на дві частини - для гарячих і холодних циліндрів у варіанті Стірлінга.Zo is equipped with a number of devices that turn it into a convertible engine, which ensures its use at the place of operation, depending on the needs, as a diesel, or in version a - Stirling with a working body (air), or again a diesel with switching from a stopped position to the required version use at the command of the operator. The engine to ensure convertibility is equipped with the following devices: a heater, a regenerator and a cooler, which are connected to the exhaust pipes of the cylinder covers with the help of two remote-controlled valves for every two cylinders, working on one crank with an m-shaped arrangement of cylinders and shifted in phase by 90 turns crankshaft for 4-row arrangement of cylinders; a camshaft with two sets of cam washers for the diesel variant and for the Stirling variant, in which the exhaust valve is constantly open, the intake valve is closed and the fuel pumps are not working; with a cylinder cooling system divided into two parts - for hot and cold cylinders in the Stirling version.
Недоліками двигуна є використання нафтових продуктів, а саме дизельного палива, не ефективне використання тепла, нехтування тепловою ізоляцією двигуна, застарілою системою охолодження, та неефективним використання як тіла охолодження повітря, високою температурою гарячого циліндра, зависокою вагою двигуна, спричиненою використанням чавуна, високим рівнем шуму.Disadvantages of the engine are the use of petroleum products, namely diesel fuel, inefficient use of heat, neglect of thermal insulation of the engine, outdated cooling system, and inefficient use of air as a cooling body, high temperature of the hot cylinder, excessive weight of the engine caused by the use of cast iron, high noise level .
В основу корисної моделі поставлено задачу по підвищенню екологічності шляхом зменшення викидів шкідливих домішок в повітря, які виникають під час реакції згорання палива в камері згорання.The useful model is based on the task of increasing environmental friendliness by reducing emissions of harmful impurities into the air that occur during the fuel combustion reaction in the combustion chamber.
Поставлена задача вирішується за рахунок двигуна Стірлінга (К-М), який складається з поршневої системи, блока циліндрів, камери реакцій, термозахисту, паливної системи, клапанів, нагнітача. Двигун обладнано принаймні 4-ма камерами реакцій серпоподібної форми у вигляді півкулі з встановленими на кожній з них тензодатчиками для контролю кристалізації. Система термозахисту складається з комбінації порожнин, дві з яких заповнені мінеральною ватою, а третя вакуумно герметична. Система паливопроводу складається з насосів та 2 баків, початково зарядженого та утилізаційного. Як паливо застосовують перенасичені солі.The task is solved by the Stirling engine (K-M), which consists of a piston system, a cylinder block, a reaction chamber, thermal protection, a fuel system, valves, and a supercharger. The engine is equipped with at least 4 crescent-shaped reaction chambers in the form of a hemisphere with strain gauges installed on each of them to control crystallization. The thermal protection system consists of a combination of cavities, two of which are filled with mineral wool, and the third is vacuum sealed. The fuel line system consists of pumps and 2 tanks, initially charged and disposal. Supersaturated salts are used as fuel.
Додатково в двигуні застосовують односторонній клапан охолодження азотного типу.In addition, a one-way nitrogen type cooling valve is used in the engine.
На фіг. 1 та 2 зображено пара циліндрів двигуна Стірлінга(«К-М) М-8, який складається з 2 циліндрів: 1 гарячого (фіг. 3) і 1 холодного згоряння (фіг. 4). З'єднані між собою двома бо патрубками, в яких циркулює газ (гелій). Патрубок у центрі проходить через охолоджувач та нагнітач. Охолоджувач (фіг. 5) являє собою пропускний клапан односторонньої дії, який складається з корпусу, в який встановлено азотні стрижні, виготовлені з кріостійкого матеріалу через які циркулює рідкий азот. Двигун обладнаний 4-ма камерами реакцій, в яких протікає процеси нагріву та віддачі тепла. Кожна камера має серпоподібну форму у вигляді півкулі, що забезпечує велику площу контакту між хімічним паливом та газом. Камери реакцій обладнані тензодатчиками, що слідкують за температурою, і не дають паливу повністю кристалізуватись в ній. Двигун (К-М) обладнаний системою подачі та виводу пального(фіг. 6) з 2 баками: 1 початково заряджений паливний бак, та 2 утилізуючий бак. Подача пального відбувається за рахунок насосів. Установлений термозахист (фіг. 7), що складається з комбінації порожнин, дві з яких заповнені мінеральною ватою, а інша вакуумно-герметична.In fig. 1 and 2 show a pair of cylinders of the Stirling ("K-M") M-8 engine, which consists of 2 cylinders: 1 hot (Fig. 3) and 1 cold combustion (Fig. 4). They are connected to each other by two nozzles in which gas (helium) circulates. The pipe in the center goes through the cooler and supercharger. The cooler (Fig. 5) is a one-way valve, which consists of a housing in which nitrogen rods made of cryo-resistant material are installed, through which liquid nitrogen circulates. The engine is equipped with 4 reaction chambers in which heating and heat transfer processes take place. Each chamber is crescent-shaped in the form of a hemisphere, which provides a large contact area between the chemical fuel and the gas. The reaction chambers are equipped with strain gauges that monitor the temperature and prevent the fuel from completely crystallizing in it. The engine (K-M) is equipped with a fuel supply and output system (Fig. 6) with 2 tanks: 1 initially charged fuel tank, and 2 disposal tank. Fuel is supplied by pumps. Installed thermal protection (Fig. 7), consisting of a combination of cavities, two of which are filled with mineral wool, and the other is vacuum-sealed.
Двигун працює наступним чином: циліндри виконують роботу за протилежно-попарною схемою (1-3-2-4). Під час подачі пального з паливного бака 1 (фіг. 6), воно потрапляє у камеру З (фіг. 1), де відбувається реакція кристалізації хімічного палива (перенасичена сіль) під час якої виділяється тепло. Виділене тепло нагріває газ, що знаходиться в поршневій порожнині 4 (фіг. 1) та розширює його штовхаючи поршень 5 (фіг. 1) вниз (такт гарячого поршня). Після нагріву гарячий газ по патрубку 2 (фіг. 1) нагнітається до охолоджувача 1 (фіг. 1), де частково втрачає температуру відаючи її азоту, який відводить Її від двигуна. Частково охолоджений газ всмоктується в міжпоршневу порожнину холодного поршня та штовхає його вниз (такт холодного поршня). Після такта холодного поршня в міжпоршневій порожнині гарячого поршня 4 (фіг. 1) утворюється вакуум. За рахунок вакууму створюється всмоктувальний ефект, що всмоктує газ по холодній магістралі 1 (фіг. 2) в гарячу міжпоршневу порожнину та цикл повторюється знову. Після проходження деякого часу реакції, за показниками тензодатчиків, паливо відводиться до бака утилізацій 2 (фіг. 6) де повністю кристалізується.The engine works as follows: the cylinders work according to the opposite-pair scheme (1-3-2-4). During the supply of fuel from the fuel tank 1 (Fig. 6), it enters the chamber C (Fig. 1), where a chemical fuel crystallization reaction (supersaturated salt) takes place during which heat is released. The released heat heats the gas in the piston cavity 4 (Fig. 1) and expands it pushing the piston 5 (Fig. 1) down (hot piston stroke). After heating, the hot gas is pumped through the nozzle 2 (Fig. 1) to the cooler 1 (Fig. 1), where it partially loses its temperature, giving it to nitrogen, which takes it away from the engine. Partially cooled gas is sucked into the interpiston cavity of the cold piston and pushes it down (stroke of the cold piston). After the stroke of the cold piston, a vacuum is formed in the interpiston cavity of the hot piston 4 (Fig. 1). Due to the vacuum, a suction effect is created, which sucks the gas through the cold line 1 (Fig. 2) into the hot interpiston cavity and the cycle repeats again. After passing some reaction time, according to the strain gauges, the fuel is diverted to the disposal tank 2 (Fig. 6) where it is completely crystallized.
Застосування нового коструктивного рішення в порівнянні з існуючими дає змогу покращити екологічні показники, зменшення шуму і тепловтрат при роботі двигуна.The use of a new design solution compared to the existing ones makes it possible to improve environmental performance, reduce noise and heat loss during engine operation.
Перелік фігур кресленняList of drawing figures
Фіг. 1.--Загальний вигляд переріз 1Fig. 1.--General view of section 1
Фіг. 2 - Загальний вигляд переріз 2Fig. 2 - General view of section 2
Фіг. З - Гарячий циліндрFig. C - Hot cylinder
Фіг. 4 - Холодний циліндрFig. 4 - Cold cylinder
Фіг. 5 - ОхолоджувачFig. 5 - Cooler
Фіг. 6 - Система подачі та відведення паливаFig. 6 - Fuel supply and removal system
Фіг. 7 - ТермозахистFig. 7 - Thermal protection
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201512681U UA112910U (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | STIRLING ENGINE (KM) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201512681U UA112910U (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | STIRLING ENGINE (KM) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA112910U true UA112910U (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58050176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201512681U UA112910U (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | STIRLING ENGINE (KM) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA112910U (en) |
-
2015
- 2015-12-22 UA UAU201512681U patent/UA112910U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101509437B (en) | Highly effective high temperature external combustion engine | |
RU2506443C2 (en) | Ice with interconnected pistons | |
WO2009066178A4 (en) | Heat engines | |
KR20080112362A (en) | Piston steam engine having internal flash vapourisation of a working medium | |
JP4580247B2 (en) | Engine system | |
CN102985664A (en) | Thermocompression motor | |
CN103047044A (en) | Low temperature cold source heat engine | |
US20070101717A1 (en) | Energy recuperation machine system for power plant and the like | |
KR101018379B1 (en) | External combustion engine and output method thereof | |
JP2010285964A (en) | Internal combustion stirling engine | |
KR102640548B1 (en) | Efficient heat recovery engine | |
CN203717159U (en) | External-heating engine | |
CN103726950A (en) | Double-loop waste heat recovery system of two-stroke internal combustion engine | |
UA112910U (en) | STIRLING ENGINE (KM) | |
RU2565933C1 (en) | Closed-cycle piston engine | |
RU159659U1 (en) | COMBINED POWER PLANT WITH STEAM POWER UNIT | |
CN201367951Y (en) | Efficient high-temperature external combustion engine | |
RU68067U1 (en) | HEAT ENGINE (OPTIONS) | |
RU78527U1 (en) | PISTON ENGINE | |
RU2741168C1 (en) | Stirling engine with controlled output power | |
RU2269668C1 (en) | Heat machine | |
RU146383U1 (en) | EXTERNAL HEATING ENGINE WITH V-PISTON POSITION | |
RU2477375C2 (en) | Method of piston engine cycling and piston engine | |
RU2007142388A (en) | ADVANCED STEAM DOUBLE-PISTON ENGINE | |
RU167598U1 (en) | Stirling engine using a liquid-gas phase transition of a working fluid |