Двигатель стирлинга

Двигатель стирлинга

Реферат

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям работающим по циклу Стирлинга, и позволяет повысить надежность двигателя. Двигатель Стирлинга содержит цилиндр 1 с верхней крышкой 2, снабженной емкостью для размещения источника теплоты 4. Вытеснительный 5 и рабочий 6 поршни отделяют в цилиндре горячую 7 и холодную 8 полости, сообщенные между собой через нагреватель 9, регенератор 10 и охладитель 11. Нагреватель 9 выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными пазами 13 и 14, заполненными вставками с прямоугольной, Г-, Т- или П-образной формой сечения. Работа двигателя осуществляется под действием теплофизических процессов. Выполнение нагревателя в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, выполненными в виде пазов, позволяет повысить надежность двигателя за счет исключения малонадежной тепловой трубы и улучшения качества сварных швов путем улучшения доступа к ним. Исключение воздушного зазора между емкостью и источником теплоты за счет их соединения между собой при помощи припоя или сварки, а также увеличение сечения, по которому передается теплота от источника к нагревателю и горячей полости, позволяет повысить надежность двигателя за счет уменьшения теплового сопротивления между источником теплоты и нагревателем. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям, работающим по циклу Стирлинга. Цель изобретения повышение надежности двигателя Стирлинга. На фиг.1 изображен двигатель Стирлинга в разрезе; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 с вставкой прямоугольного сечения; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1 с вставкой Г-образного сечения; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1 с вставкой Т-образного сечения; на фиг.5 разрез А-А на фиг.1 с вставкой П-образного сечения; на фиг.6 разрез А-А на фиг.1 с вставками Г, Т, П и прямоугольного сечения; на фиг. 7 разрез Б-Б на фиг.1 с вставками Т-образного сечения; на фиг.8 разрез Б-Б на фиг.1 с вставками прямоугольного сечения и кольцевым коллектором, объединяющим каналы нагревателя у периферии диска. Двигатель Стирлинга содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с верхней крышкой 2, снабженной емкостью 3 для размещения источника теплоты 4. Вытеснительный 5 и рабочий 6 поршни отделяют в цилиндре 1 горячую 7 и холодную 8 полости. Нагреватель 9, регенератор 10 и охладитель 11 установлены последовательно в магистрали, соединяющей между собой горячую 7 и холодную 8 полости. Рабочий поршень 6 снабжен штоком 12 для передачи движения приводному механизму (на чертеже не показан). Нагреватель 9 выполнен в виде диска с размещенными в нем радикальными каналами, разделенными на пары, в каждой из которых один канал 13 соединяют горячую полость 7 с периферией диска, а другой канал 14 соединяет периферию диска с регенератором 10, причем каналы 13 и 14 каждой пары сообщены между собой у периферии диска нагревателя 9 и выполнены в виде пазов, заполненных вставками 15. Для снижения утечек теплоты от источника 4 в окружающую среду емкость 3 с источником 4 и диск нагревателя 9 окружены тепловой изоляцией 16. Для защиты от механических воздействий емкость 3 с источником 4, диском нагревателя 9 и тепловой изоляцией 16 помещены в кожух 17. Для упрощения технологии изготовления и увеличения теплообменной поверхности радиальные каналы 13 и 14 всех пар нагревателя 9 выполнены в виде пазов, заполненных вставками 15 прямоугольного (см. фиг.2), Г-образного (см. фиг.3), Т-образного (см. фиг.4) или П-образного (см. фиг.5) сечения. Для исключения воздушного зазора между диском нагревателя 9 и емкостью 3 с источником теплоты 4 и уменьшения теплового сопротивления при передаче тепла от источника 4 к нагревателю 9 и горячей полости 7 диск нагревателя 9 и емкость 3 соединены между собой при помощи сварки или припоя. Для упрощения технологии изготовления каналы 13 и 14 всех пар нагревателя 9 соединены между собой по периферии кольцевым коллектором 18 (см. фиг.8). Двигатель Стирлинга работает следующим образом. Тепловая энергия передается от источника теплоты 4 к нагревателю 9 и горячей полости 7 за счет теплопроводности материала емкости 3. При движении вытеснительного поршня 5 вверх рабочее тело из горячей полости 7 через каналы 13 и 14 нагревателя 9, регенератор 10 и охладитель 11 перемещается в холодную полость 8 и охлаждается. Давление в цилиндре 4 при этом понижается, а рабочий поршень 6 за счет усилия, действующего на шток 12 от приводного механизма, перемещается в верхнее положение, осуществляя сжатие рабочего тела. После реверса вытеснительный поршень 5 перемещается вниз. При этом рабочее тело из холодной полости 8 через охладитель 11, регенератор 10 и каналы 13 и 14 нагревателя 9 перемещается в горячую полость 7 и прогревается, а давление в цилиндре 1 повышается и воздействует на рабочий поршень 6, который под действием этого давления начинает двигаться вниз, совершая расширение рабочего тела и полезную работу, передаваемую через шток 12 приводному механизму (на фигурах не показан). После реверса вытеснителя 5 к верхнему положению цикл повторяется. Выполнение нагревателя в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, выполненными в виде пазов, заполненных вставками фигурного сечения, позволило упростить технологию изготовления и повысить КПД двигателя за счет увеличения теплообменной поверхности нагревателя, но и повысить надежность двигателя Стирлинга за счет исключения малонадежной тепловой трубы и улучшения качества сварных швов путем улучшения доступа к ним.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр с верхней крышкой, снабженной емкостью для размещения источника теплоты, вытеснительный и рабочий поршни, размещенные в цилиндре и разделяющие его объем на горячую полость, холодную полость и буферную полость, нагреватель, регенератор и охладитель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей горячую и холодную полости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности двигателя, нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными профилированными каналами, одна часть каналов соединяет горячую полость с периферией диска, где сообщена с другой частью каналов, соединяющих периферию диска с регенератором, причем каналы выполнены в виде пазов, заполненных вставками. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель и емкость с размещенным в ней источником теплоты соединены между собой при помощи припоя. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель и емкость, в которую заключен источник теплоты, соединены между собой при помощи сварки. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, вставки выполнены прямоугольной Г-, Т- или П-образной формы сечения. 5. Двигатель по пп. 1, 4, отличающийся тем, что каналы нагревателя объединены по периферии кольцевым коллектором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8