Силовая установка

Силовая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к силовым установкам, использующим двигатели Стирлинга, для перекачивания жидкости. Целью изобретения является повышение эффективности и надежности установки. Силовая установка содержит поршневой насос 1, цилиндр 2, торцевую перегородку 3, разделяющую цилиндр двигателя на два объема, один из которых является насосной камерой 4. Внутри цилиндра размещен вытеснительный поршень 16 и рабочий поршень 17, связанный с насосным поршнем 11, и разделяют его на полость расширения 18, полость сжатия 19 и буферную полость 20. Полость расширения 18 и полость сжатия 19 соединены установленными последовательно нагревателем 12, регенератором 13 и охладителем выполненным в виде тепловой трубы, установленной в центральное отверстие перегородки и закрепленной на цилиндре. Зона конденсации тепловой трубы размещена в насосной камере 4, а зона испарения тепловой трубы расположена в полости сжатия 19. Насосная камера снабжена клапанами 7, 8, 9 и 10 для впуска и выпуска перекачиваемой жидкости. При движении рабочего поршня 17 вниз также перемещается насосный поршень 11. При этом клапаны 7 и 10 открыты. После того как рабочий поршень 17 начинает двигаться вверх, открываются клапаны 8 и 9. Цикл повторяется. Отвод теплоты из внутреннего контура двигателя осуществляется с помощью тепловой трубы, которая позволяет исключить мертвый объем охладителя, и приводит к повышению эффективности и надежности силовой установки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 02 G 1/043

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О (л)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699590/06 (22) 30,05.89 (46) 23,08,91, Бюл. N 31 (71) МГТУ им, Н.Э,Баумана (72) С.Н.Караваев (53) 621,41 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 11445555002277, кл. F 02 G 1/043, 1987.

Патент США N 3828558, кл. F 02 G 1/04, 1974. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к силовым установкам, использующим двигатели Стирлинга, для перекачивания жидкости. Целью изобретения является повышение эффективности и надежности установки. Силовая установка содержит поршневой насос 1, цилиндр 2, торцевую перегородку 3, разделяющую цилиндр двигателя на два обьема, один иэ которых является насосной камерой 4, Внутри цилиндра размещен вытеснительный поршень 16 и рабочий поршень 17, связанный с насосным поршнем 11, и разделяют его на полость расширения 18. поИзобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам, исгюльзующим двигатели Стирлинга и применяемым для перекачивания жидкостей.

Целью изобретения является повышение эффективности установки, На фиг. 1 приведена схема свободнопоршневой установки; на фиг. 2 — вариант с другой формой вытеснительного поршня; на фиг. 3 — схема дополнительного уплотнительного устройства, ... Ы„„1671930 А1 лость сжатия 19 и буферную полость 20.

Полость расширения 18 и полость сжатия 19 соединены установленными последовательно нагревателем 12, регенератором 13 и охладителем, выполненным в виде тепловой трубы, установленной в центральное отверстие перегородки и закрепленной на цилиндре, Зона конденсации тепловой трубы размещена в насосной камере 4, а зона испарения тепловой трубы расположена в полости сжатия 19. Насосная камера снабжена клапанами 7, 8, 9 и 10 для впуска и выпуска перекачиваемой жидкости. При движении рабочего поршня 17 вниз также перемещается насосный поршень 11. При этом клапаны 7 и 10 открыты. После того как рабочий поршень 17 начинает двигаться вверх, открываются кла. паны 8 и 9. Цикл повторяется. Отвод теплоты из внутреннего контура двигателя осуществляется с помощью тепловой трубы, которая позволяет исключить мертвый обьем охладителя, и приводит к повышению эффективности и надежности силовой установки.2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Силовая установка (фиг. 1) содержит поршневой насос 1 и двигатель Стирлинга, заключенные в цилиндр 2, торцовую перегородку 3 с центральным отверстием, насосную камеру 4, с нижней крышкой 5 и креплением 6, снабженную клапанами 7, 8, 9 и 10 впуска и выпуска перекачиваемой жидкости, насосный поршень 11, нагреватель 12, регенератор 13 и охладитель рабочего тела. выполненный в виде тепловой трубы. которая имеет корпус 14 и прикреп1671930

50 объеме цилиндра и соединен с рабочим ппршнем штоком, проходящим через централь55 ное отверстие торцевой перегородки, ленный к его внутренней поверхности фитиль 15. B цилиндре 2 установлены вытеснительный поршень 16 и рабочий поршень

17, отделяющие в цилиндре 2 полости расширения 18, полость сжатия 19 и буферную полость 20. Рабочий поршень 17 связан с насосным поршнем 11 с помощью полого штока 21. Тепловая труба установлена внутри штока 21 и неподвижно закреплена на крышке 5 насосной камеры 4. Вытеснительный поршень 17 имеет пневматическую пружину 22.

Силовая установка содержит также уплотнительное устройство 23 и дополнительное уплотнительное устройство 24 (фиг. 2), которые выполнены соответственно в виде сильфона 25 и сильфона 26. Сильфон 25 одним своим торцем герметично присоединен к перегородке 3, а другим — к внешней поверхности штока 21. Сильфон 26 одним своим торцом герметично присоединен к корпусу 14 тепловой трубы, а другим — к внутренней поверхности штока 21 (фиг. 3), На поверхности части корпуса 14тепловой трубы. ограничивающей зону испарения и установленной в полости сжатия 19, имеются интенсификаторы теплоотдачи, которые выполнены в виде многозаходных винтовых канавок (не показаны), Аналогичные интенсификаторы выполнены на поверхности части корпуса 14 тепловой трубы, ограничивающей зону конденсации.

В качестве теплоносителя тепловой трубы может быть использован, например, метиловый спирт.

Установка работает следующим образом, При движении вытеснительного поршня 16 вниз происходит вытеснение рабочего тела из полости 19 через регенератор 13 и нагреватель 12 в полость расширения 18. В нагревателе 12 к рабочему телу подводится теплота от внешнего источника, в реэультате чего давление рабочего тела возрастает и рабочий поршень 17 вместе с вытеснительным поршнем 16 движется вниз и через шток 21 перемещает насосный поршень 11 поршневого насоса 1. При этом клапаны 7 и

10 впуска и выпуска открыты, Через клапан

7 перекачиваемая жидкость поступает в насосную камеру 4, а через клапан 10 подается потребител ю.

При равенстве силы инерции движения вытеснительного поршня 16 и сил давления, действующих на него со стороны полости расширения 18, пневматической пружиной

22 и полости 19 сжатия, вытеснительный поршень 16 останавливается, рабочий поршень 17 продолжает двигаться вниз, т.к, он имеет большую инерционность. При этом

35 давление рабочего тела в полости расширения 18 уменьшается. Вытеснительный поршень 16 начинает дви1эться вверх, переталкивая рабочее тело через нагреватель 12 и регенератор 13 в полость сжатия 19, где осуществляется отвод теплоты через корпус

14 и фитиль 15 тепловой трубы в ее зону испарения, После этого, как сила действующая на рабочий поршень 17 со стороны буферной полости 20 и насосной камеры 4, станет больше суммарной силы давления со стороны полости сжатия 19 и инерции движения, рабочий поршень 17 начинает двигаться вверх. При этом клапаны 7 и 10 выпуска закрыты, а клапаны 8 и 9 выпуска открыты. Жидкость через клапан 8 поступает в насосную камеру 4, а через клапан 9 подается потребителю, Цикл повторяется.

Отвод теплоты из внутреннего контура двигателя осуществляется с помощью ниэкоте лпературной тепловой трубы, зона испарения которой размещена в полости сжатия 19, а зона конденсации охлаждается перекачиваемой жидкостью.

Отвод тепло-,ы непосредственно из полости сжатия с помощью тепловой трубы позволяет снизить мертвый объем охладителя и. Следовательно, повысить эффективностьустановки, а установленная неподвижно тепловая труба и применение основного и дополнительного герметизирующих устройств в виде сильфона позволяет повысить надежность силовой установки.

Формула изобретения

1. Силовая установка, содержащая поршневой насос и двигатель Стирлинга, заключенные в цилиндр с верхней и нижней крышками, торцевую перегородку, разделяющую цилиндр на первый и второй объемы, вытеснительный поршень, рабочий поршень, связанный с насосным поршнем, причем вытеснительный и рабочий поршни размещены внутри цилиндра в первом объеме и разделяют его на полость расширения, полость сжатия и газовую полость, расположенную под рабочим поршнем, нагреватель, регенератор, охладитель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей полость расширения и полость сжатия, причем насосный поршень помещен во втором уплотнительное устройство, установленное между торцевой перегородкой и штоком, впускные и выпускные клапаны, расположенные во втором объеме цилиндра, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения

1671930 установлено между тепловой трубой и внутренней поверхностью дополнительного центрально о отверстия, при этом на внешHpé поверхности тепловой трубы в зоне ис5 парения и зоне конденсации выполнены интенсификаторы теплоо тдачи.

2,Установка поп.1,отл ич а ю ща яс я тем, что интенсификаторы теплоотдэчи выполнены в виде многозэходных винтовых

10 канавок.

3. Установка по пп, 1-2, о т л LI ч а ю ща я с я ем, что, с целью повышения надежности, основное и дополнительное герметизирующие устройства выполнены в виде

15 сил ьфона, IZ. ZZ

77

10 эффективности путем уменьшения мертвого объема охладителя, установка снабжена дополнительным уплотнительным устройством, рабочий порше ь, шток и насосный поршень выполнены с дополнительным центральным отверстием, охладитель выполнен в виде низкотемпературной тепловой трубы, установленной в дополнительное центральное отверстие и закрепленной на крышке цилиндра, причем зона конденсации тепловой трубы размещена во втором объеме цилиндра, а зона испарения тепловой трубы установлена в полости сжатия первого объема цилиндра, дополнительное уплотнительное устройство

19

17

Z1

9. 9

17

21

Ю

2Ф

11

1671930

1Ô

2б

Фиг.3

Составитель Il. Øóêàëîâ

Техред М.Моргентал Корректор M.Кучерявая

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2815 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5