Свободно-поршневой двигатель стирлинга
Иллюстрации
Реферат
СВОБОДНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положения рабочим поршнем на две камеры; рабочую и буферную, размешенный в рабочей камере поршень-вытеснитель, разделяюш,ий последнюю на примыкающую к рабочему поршню, холодную и горячую полости, сообщенные между собой через охладитель, регенератор и нагреватель, и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко связанный с поршнем-вытеснителем шток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения устойчивого колебательного движения с заданной амплитудой, двигатель снабжен двумя байпасными каналами с противоположно включенными газодинамическими диодами, сообшающими холодную полость рабочей камеры с буферной камерой, причем впускные отверстия байпасных каналов размещены с примыканием к среднему расчетному положению рабочего поршня по разные его стороны, а размешенные в одной и той же камере впускное и выпускное отверстия разных каналов смещены одно относительно другого по ходу поршня.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
g(gg) F 02 С 1/00; F 01 В 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
12
1гг
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К A8TOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3439095/25-06 (22) 18.05.82 (46) 15.10.83. Бюл. № 38 (72) Ю. С. Эндека (53) 621.4 (088.8) (56) 1. Веа1е W. Т. Free Piston Stirling
Engines Some Моде) Tests and Simulations.
SAE, paper № 690230, 1969, с. 1 — 8.
2. Лебедев И. В., Трескунов С. Л., Яковенко В. С. Элементы струйной автоматики.
М., «Машиностроение», 1973, с. 249. (54) (57) СВОБОДНО-ПОРШНЕВОЛ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положения рабочим поршнем на две камеры: рабочую и буферную, размещенный в рабочей камере поршень-вытеснитель, разделяющий послед„„SU„„1048149 A н юю на примыкающую к рабочему поршню, холодную и горячую полости, сообщенные между собой через охладитель, регенератор и нагреватель, и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко связанный с поршнем-вытеснителем шток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения устойчивого колебательного движения с заданной амплитудой, двигатель снабжен двумя байпасными каналами с противоположно включенными газодинамическими диодами, сообшающими холодную полость рабочей камеры с буферной камерой, причем впускные отверстия байпасных каналов размещены с примыканием к среднему расчетному положению рабочего поршня по разные его стороны, а размещенные в одной и той же камере впускное и выпускное Я отверстия разных каналов смещены одно относительно другого по ходу поршня.
1048149
Изобретение относи-,, „тепловым машинам и может быть использовано в качестве привода в автономных источниках, электроэнергии.
Известны свободно-поршневые двигатели
Стирлинга (СПДС), содержащие по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положения рабочим поршнем на две камеры: рабочую и буферную, размещенный в рабочей камере пор10 шень-вытеснитель, разделяющий последнюю нз примыкающую к рабочему поршню холодную и горячую полости, сообщенные между собой через охладитель, регенератор и нагре40 ющими холодную полость рабочей камеры с буферной камерой, причем впускные отверстия байпасных каналов размещены с примыканием к среднему расчетному положению рабочего поршня по разные его стороны, а
45 размещенные в однои и тои же камере впускное и выпускное отверстия разных каналов смещены одно относительно другого по ходу поршня.
На фиг. 1 изображена общая схема
СПДС; на фиг. 2 — диаграммы зависимости положения рабочего поршня от времени.
СПДС содержит по меньшей мере один цилиндр 1, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положения рабочим поршнем 2 на две камеры: рабочую 3 и буферную 4. В 5у рабочей камере размеще" по" шень-вытеснитель 5, разделяющий последнюю на примыкающую и рабочему поршню 2 холодную 6 и ватель и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко связанный с поршнем-вытеснителем шток (1) и (2).
В известных СПДС ограничение хода поршня производится пружинным ограничителем, что снижает надежность из-за возможности разрушения под действием циклических нагрузок при длительной эксплуатации.
Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения устойчивого колебательного движения рабочего поршня с заданной амплитудой.
Поставленная цель достигается тем, что свободно-поршневой двигатель Стирлинга, содержащий по меньшей мере один цилиндр, разделенный совершающим колебательное движение относительно среднего расчетного положения рабочим поршнем на две камеры: рабочую и буферную, размещенный в рабочей камере поршень-вытеснитель, разделяющий последнюю на примыкающую к рабочему поршню холодную и горячую полости, сообщенные между собой через охладитель, регенератор и нагреватель, и установленный подвижно в рабочем поршне и жестко связанный с поршнем-вытеснителем шток, дополнительно снабжен двумя байпасными каналами с противоположно включенными газодинамическими диодами, сообща20
35 горячую 7 полости. Полости 6 и 7 сообщены между собой через охладитель 8, регенератор 9 и нагреватель 10. В рабочем поршне 2 подвижно установлен и жестко связан с поршнем-вытеснителем 5 шток 11.
Холодная полость 6 в рабочей камере 3 и буферная камера 4 сообщены между собой при помощи двух байпасных каналов 12 и 13 с противоположно включенными газодинамическими диодами 14. Впускные отверстия 15 и 16 байпасных каналов 12 и 13 размешены с примыканием к среднему расчетному положению рабочего поршня 2 по разные его стороны, а каждое выпускное отверстие 17 и 18 смещено по ходу поршня относительно впускного отверстия 16 и 15, размещенного в одноименной камере. При движении рабочего поршня 2 вверх давление в рабочей камере 3 увеличивается, а в буферной камере 4 уменьшается. Под действием перепада давлений на штоке 11 поршеньвытеснитель 5 перемещается вниз, вытесняя рабочее тело из холодной полости 6 в горячую 7 через охладитель 8, регенератор 9 и нагреватель 10. При этом к сжатому рабочему телу в регенераторе 9 и нагревателе 10 подводится тепло. Далее рабочий поршень 2 движется вниз, совершая работу, и под действием увеличивающегося давления в буферной камере 4 поршень-вытеснитель 5 движется вверх, перекачивая рабочее вещество из горячей полости 7 в холодную 6. При этом от расширившегося рабочего тела тепло отводится в регенератор 9 и охладитель 8. Если среднее расчетное положение колебаний рабочего поршня 2 находится на одинаковом расстоянии от впускных отверстий 15 и 16 байпасных каналов 12 и 13, то время перекрытия этих отверстий одинаково, как видно из графика зависимости координатов рабочего поршня от времени (фиг. 2а). 3а цикл из холодной полости 6 в буферную камеру 4 через байпасный канал 13 течет столько же газа, сколько из буферной камеры 4 в холодную полость 6 через байпасный канал 12.
Если среднее положение колебаний рабочего поршня 2 под действием утечек через уплотнения смещается вверх к холодной полости 6, то время перекрытия за цикл впускного отверстия 16 байпасного канала 13 превышает время перекрытия впускного отверстия 15 байпасного канала 12 (фиг. 2б).
В результате за каждый цикл из буферной камеры 4 в холодную полость 6 через канал 12 поступает больше газа, чем из холодной полости 6 в буферную камеру 4 через канал !3. Среднее давление газа в буферной камере 4 снижается, а среднее положение колебаний рабочего поршня поворачивается к расчетному. При смещении колебаний рабочего поршня 2 вниз к буферной камере 4 увеличится время перекрытия за цикл впускного отверстия 15 байпасного канала 12. Через байпасный канал 13 часть газа перехо1048149
Составитель С. Амандыков
Техред И. Верес Корректор Ю. Макаренко
Тираж 550 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор Т. Митейко
Заказ 7894 38
3 дит из холодной полости 6 в буферную камеру 4, среднее давление в ней повышается, и среднее положение колебаний рабочего поршня 3 смешается вверх, к расчетному положению.
Таким образом, при работе СПДС обеспечивается стабилизация среднего положения рабочего поршня при отсутствии пружинного ограничения хода, что повышает надежность работы СПДС.