Силовая установка

Силовая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу Стирлинга, и выполнено с, целью повышения компактности силовой установки путем размещения холодильной газовой машины внутри поршней двигателя Стирлинга . Силовая установка, включающая двигатель Стирлинга и холодильную газовую машину, содержит полый цилиндр, полый первый вытеснительный поршень, полый рабочий поршень, нагреватель, регенератор , холодильник двигателя Стирлинга, установленные последовательно в магистрали , соединяющей полость расширения и полость сжатия. Внутри полого первого вытеснительного поршня размещены первый дополнительный рабочий поршень, второй вытеснительный поршень, а в полости рабочего поршня установлены дополнительный вытеснительный поршень и второй дополнительный рабочий поршень таким образом , что в каждой полости образуют камеры расширения и сжатия холодильной газовой машины. В каждой камере установлены пружины сжатия. Камеры расширения и сжатия сообщены между собой через каналы в стенках , а холодильник, регенератор и нагреватель холодильной газовой машины установлены в этих каналах, причем камеры расширения холодильной газовой машины в разных поршнях обращены к полости сжатия двигателя Стирлинга. Часть энергии рабочего поршня двигателя Стирлинга через пружины передается поршням холодильной газовой машины. 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s F 02 G 1/043

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.ь.ю, „f- ;tf1$

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766251/06 (22) 08.12.89 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (71) Физико-технический институт Научнопроизводственного объединения "ФизикаСолнце" АН УЗССР (72) Х. Х. Махкамов (53) 621.41(088.8) (56) Уокер Г. Машины, работающие по циклу

Стирлинга. М.: Энергия, 1978, с. 108. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение может быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу Стирлинга, и выполнено с, целью повышения компактности силовой установки путем размещения холодильной газовой машины внутри поршней двигателя Стирлинга. Силовая установка, включающая двигатель Стирлинга и холодильную газовую машину, содержит полый цилиндр, полый первый вытеснительный поршень, полый рабочий поршень, нагреватель, регенератор, холодильник двигателя Стирлинга, Изобретение относится к машиностроению и мох<ет быть использовано при создании двигателей, работающих по циклу

Стиолинга, Цель изобретения — повышение компактности силовой установки путем размещения холодильной газовой машины внутри поршней двигателя Стирлинга.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема известного двигателя Стирлинга; на фиг. 2 —; на фиг.3 — вариант узла силовой Установки; на фиг. 4—

„„ 4 „„1701964 А1 установленные последовательно в магистрали, соединяющей полость расширения и полость сжатия. Внутри полого первого вытеснительного поршня размещены первый дополнительный рабочий поршень, второй вытеснительный поршень, а в полости рабочего поршня установлены дополнительный вытеснительный поршень и второй дополнительный рабочий поршень таким образом, что в каждой полости образуют камеры расширения и сжатия холодильной газовой машины. В каждой камере установлены пружины сжатия. Камеры расширения и сжатия сообщены между собой через каналы в стенках, а холодильник, регенератор и нагреватель холодильной газовой машины установлены в этих каналах, причем камеры расширения холодильной газовой машины в разных поршнях обращены к полости сжатия двигателя.Стирлинга. Часть энергии рабочего поршня двигателя Стирлинга через пружины передается поршням холодильной газовой машины. 4 ил. вариант выполнения узла силовой установки на фиг. 2.

Силовая установка, включающая двигатель Стирлинга и холодильную газовую машину, содержит полый цилиндр 1 с верхней торцовой крышкой 2, полый первый вытеснительный поршень 3 со штоком 4, рабочий поршень 5 со штоком 6, нагреватель 7, регенератор 8, холодильник 9 двигателя Стирлинга, штоковое уплотнение 10, картер 11, приводной механизм 12. Шток 6 является полым и через него проходит шток 4 первого вытеснительного поршня 3, Первый e rec10

25

ЗО двигателя Стирлинга. нительный поршень 3 и рабочий поршень 5 размещены внутри цилиндра 1 таким образом, что делят его внутренний объем на три полости; полость расширения 13, полост;, сжатия 14 и буферную полость 15. Полость расширения 13 сообщается с полостью сжатия 14 через нагреватель 7, регенератор 8 и холодильник 9 гателя Стирлинга. Первый вытеснительный поршень 3 и рабочий поршень 5 связаны с приводным механизмом 12 соответственно через штоки 4 и 6.

Буферная полость 15 изг>лирована от картера 1 I штоковым уплотнением 10.

Внутри полого первого вытеснительного поршня 3 размещены дополнительный рабочий поршень 16 и второй вытеснительный поршень 17 таким образом, что образуют в полости камеру расширения 18, камеру сжатия 19 и буферную камеру 20 холодильной газовой машины. В указанных камерах размещены пружины сжатия 21, 22, 23. В боковых стенках пологе первого вьггеснлтельного поршня 3 выполнены каналы, в которые установлены холодильник 24., регенератор 25, нагреватель холодильной машины и полость 26, циркулирует холодный теплоноситель, Нагреватель 27 холодильной газовой машины выполнен в торцовой части полого первого вытеснительного поршня 3 со стороны полости сжатия 14, Холодильный теплоноситель поступает в полость 26 через канал 28 и вытекает из нее через канал 29.

Внутри полого рабочего поршня 5 (внутренняя полость рабочего поршня 5 является цилиндоической кольцевой, тBK как его центральная часть является напр.вляющей втулкой для штока 4 первого вытеснительно о поршня 3) размещены дополнительный вытеснительный поршень ЗО и второй дополнительный рабочий поршень 31,аким образом, что образуют в полости камеру расширения 32, камеру сжатия 33 и буферную камеру 34 холодильной газовой машины, В камерах 32, 33 и 34 размешены пружины сжатия 35, 36, 37. В боковых стенках полого рабочего поршня 5 выполнены каналы, в которые установлены холодильник 38, регенератор 39, нагреватель холодильной газовой vашины и полость 40, в которой циркулирует холодный теплоноситель, Нагреватель 41 холодильной газовой машины выполнен в торцовой части рабочего поршня 5 со стороны полости сжатия 14.

Холодный теплоноситель поступает в полость 40 по каналу 42 и вытекает из нее по каналу 43.

В цилиндре 1 на участке между буферной полосгью 15 и кар ером 11 выполнены проточка 44, каналы 45 и 46 и проточка 47.

В нижней части полого штока 6 просверлены каналы 48 и 49, а также вь|полнены проточки 50 и 51, Через канал 45 под давлением в проточку 44 поступает холодный теплоноситель. Через канал 48 он поступает в канал

42 и в проточку 50, а из нее в канал 28. Из канала 42 холодный теплоноситель поступает в полость 40, где он охлаждает газ, протекающий в ".îëîäèëü.íè.êå 38. Холодный теплоноситель, поступающий из канала 28 в полость 26, также охлаждает газ, протекающий в холодильнике 24, Теплоноситель выводится через проточку 51, канал 49, проточку 47 и канал 46.

Для предотвращения утечек теплоносителя и газа из силовой установки используются уплотнения 52 — 56.

Для устранения перетечки теплоты по первому вытеснительному поршню 3 внутри вытеснительного поршня можно разместить второй дополнительный вытеснительный поршень 57, связанный с вторым вытеснительным поршнем 17 штоком 58 таким образом, что образуются дополнительные камеры сжатия 59 и расширения 60.

Внутри камеры сжатия 59 установлена дополнительная пружина сжатия 61, э в стенках первого вытеснительного поршня 3 могут быть дополнительно выполнены кэналы, в которые установлены холодильник 62, регенератор 63, нагреватель, холодильной газовой машины. В полости 64 циркулирует холодный теплоноситель, полость 64 сооб.дается с полостью 26 каналами 65 и бб, Нагреватель 67 выполнен в торцовой части полого поршня.

Силовая установка работает следующим образом, В результате теплофизических процессов: процесса подвода теглоты к газу в нагревателе 7, регенерации теплоты в регенераторе 8, отвода теплоты от газа в холодильнике 9 двигателя Стирлинга, процессов сжатия и расширения газа в полостях 14 и 13 — рабочий поршень 5, соединенный через шток 6 с приводным механизмом 12, совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 1 с верхней торцовой крышкой 2. Энергия возвратно-поступательного движения рабочего поршня 5 передается через приводной механизм 12. Первый вытеснительный поршень 3, соединенный через шток 4 с и риводным механизмом 12, опережает по пeðåìåùåíèþ рабочий поршень 5 на некоторый определенный фазовый угол, переталкивая газ из полости расширения 13 в полость сжатия 14 и наоборот через нагреватель 7, регенерэтор 8 и холодильник 9

1701964

В буферной полости 15 происходит сжатие газа при передвижении рабочего поршня 5 вниз (аккумулирование части энергии возвратно-поступательного движения рабочего поршня 5) и расширение газа при его 5 перемещении вверх (возвра аккумулированной энергии).

Часть энергии возвратно-поступательного движения рабочего поршня 5 двигателя Стирлинга через пружины 35, 36 и 37 10 передается второму дополнительному рабочему поршню 31 и дополнительному вытеснительному поршню 30 холодильной газовой машины.

Массы дополнительного вытеснитель- 15 ного поршня 30 и второго дополнительного рабочего поршня 31 холодильной газовой машины, а также жесткости пружин 35, 36 и

37 рассчитываются и подбираются таким образом, что дополнительный вытеснитель- 20 ный поршень 30 опережае второй дополнительный рабочий поршень 31 при перемещении на некоторый определенный фазовый угол, амплитуды колебаний порыней 30 и 31 согласованы между собой и 25 вписываются в габариты внутренней полости рабочего поршня 5.

Теплота, выделяющаяся при сжатии газа в камере сжатия 33, сбрасывается холодному теплоносителю,. циркулирующему в 30 полости 40, при протекании газа через холодильник 38.

Работа сжатия газа в камере сжатия 19 сбрасывается холодному теплоносителю, циркулирующему в полости 26, при проте- 35 кании газа через холодильник 24.

Размещение холодильной газовой машины внутри поршней двигателя Стирлинга позволяет повысить компактность силовой установки. 40

Формула изобретения

Силовая установка, включающая двигатель Стирлинга и холодильную газовую машину, -одержащая полый цилиндр с верхней и нижней торцовыми крышками, два вытеснительных поршня: первый и второй и один рабочий поршень, нагреватель, регенератор и холодильник двигателя Стирлинга, установленные последовательно в магистрали, соединяющей полость расширения, образованную между верхней торцовой крышкой и первым вытеснительным поршнем, и полость сжатия, расположенную между первым вытеснительным поршнем и рабочим поршнем, негреватель, .регенератор, холодильник холодильной газовой машины, установленные последовательно в магистрали, соединяющей ее камеры расширения и сжатия, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения компактности силовой установки путем размещения холодильной газовой машины внутри двигателя Стирлинга, установка выполнена с двумя дополнительными рабочими поршнями и с дополнительным вытеснительным поршнем, первый вытеснительный поршень и рабочий поршень выполнены полыми и с каналами в стенках, второй вытеснительный поршень и один дополнительный рабочий поршень помещены в полость первого вытеснительного поршня, а дополнительный вытеснительный поршень и второй дополнительный рабочий поршень установлены в полости рабочего поршня и образуют с каждой полости камеры расширения и сжатия холодильной газовой машины, в каждой камере установлены пружины, а камеры расширения и сжатия сообщены между собой через каналы в стенках, холодильник., регенератор и нагреватель холодильной газовой машины установлены в этих каналах, причем камеры расширения холодильной газовой машины в разных поршнях обращены к полости сжатия двигателя Стирлингэ.

1701964 l

Составитель П.Шукалов

Техред М.Моргентал Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Редактор M. TosTplH

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

Заказ 4523 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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