Тепловой двигатель

 

Использование: в тепловых машинах и может быть использовано при создании энергосиловых и двигательных установок. Сущность изобретения: тепловой двигатель содержит цилиндр 7 с рабочим поршнем 8, цилиндр 1 с поршнем-вытеснителем 2, выполненные многосекционными и соединенные между собой газовым каналом 10 с установленным в нем регенератором 11, механический привод 9 синхронизации движения поршней 2, 8, при этом каждая секция поршня-вытеснителя 2 образована полудиском и установлена в каждой секции цилиндра 1 на общем валу 3 механического привода, перпендикулярно оси его вращения. 2 ил.

Изобретение относится к тепловым машинам, а точнее к тепловым двигателям и может быть использовано при создании различных энергосиловых и двигательных установок.

Известны роторные газовые двигатели. Они состоят из двух ступеней - вытеснительной и рабочей. Вытеснительная ступень образована цилиндром с расположенным внутри усеченным ротором, играющим роль поршня-вытеснителя. На усеченной части ротора расположены кольца с лопастями, а сам ротор смонтирован на подшипниковых опорах, закрепленных в торцевых крышках цилиндра. Рабочая ступень образована цилиндром с размещенным внутри эксцентричным ротором, выполняющим функцию рабочего поршня. Ротор имеет пазы, в которых установлены две подвижные лопасти под прямым углом друг относительно друга. Ротор смонтирован на валу, установленном на подшипниковых опорах в торцевых крышках цилиндра. Синхронизация работы роторов осуществляется механической передачей. Тепло подводится к вытеснительной ступени, а охлаждение рабочего газа осуществляется с поверхности рабочей ступени. Полости цилиндров сообщаются двумя газовыми каналами.

Из известных тепловых двигателей наиболее близким по технической сущности является двухцилиндровый двигатель одностороннего действия вытеснительного типа с вынесенным регенератором, известный в литературе тепловой двигатель, в котором первый цилиндр является вытеснительной ступенью из цилиндра с поршнем-вытеснителем. Второй цилиндр является рабочей ступенью и состоит из цилиндра и рабочего поршня. Движения поршней синхронизуется механическим приводом. Полости цилиндров сообщаются газовым каналом со встроенным регенератором. Тепло подводится к цилиндру вытеснительной ступени, а сбрасывается с поверхности рабочего цилиндра.

Однако в данном двигателе нагрев рабочего тела производится неэффективно из-за ограниченности площади теплообмена. Целью данного изобретения является повышение удельной мощности двигателя за счет повышения эффективности нагрева рабочего тела путем увеличения площади теплообмена.

Для достижения этой цели тепловой двигатель, состоящий из цилиндра с поршнем-вытеснителем, цилиндра с рабочим поршнем, механического привода, синхронизирующего работу поршней, регенератора, газового соединительного канала, имеет поршень-вытеснитель, выполненный в виде гребенки из плоских полудисков, закрепленных на общем валу, установленном на подшипниковых опорах с уплотнениями в торцевых крышках цилиндра, изготовленного в виде многосекционного тонкостенного плоского цилиндра.

На фиг. 1 изображен предложенный тепловой двигатель, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Внутри плоского многосекционного тонкостенного цилиндра 1 вытеснительной ступени размещена гребенка из плоских полудисков 2 на общем валу 3, установленном на подшипниковых опорах 4 с уплотнениями 5 в торцевых крышках цилиндра 6. В рабочем цилиндре 7 установлен рабочий поршень 8. Синхронизация работы поршней обеспечивается механическим приводом 9. Цилиндры 1 и 7 сообщаются газовым каналом 10 со встроенным регенератором 11.

Двигатель работает следующим образом.

Внутренний объем плоского многосекционного тонкостенного цилиндра 1 можно разделить на зону нагрева, к поверхности которой извне подводится тепло, и зону охлаждения, от поверхности которой тепло отводится от рабочего тела. Когда при вращении полудиски гребенки 2 занимают полость охлаждения, рабочее тело вытесняется в полость нагрева, где нагревается до температуры Тг, расширяется и через газовый канал 10 и регенератор 11 попадает в рабочий цилиндр 7, где совершает работу расширения. Когда полудиски гребенки 2 занимают полость нагрева, рабочее тело вытесняется в холодную полость, где охлаждается до температуры Тх и одновременно сжимается рабочим поршнем 8 в цилиндре 7. Разность работ расширения и сжатия и составляет полезную работу цикла. За счет развития площади поверхности цилиндра вытеснительной ступени 1 теплообмен между рабочим телом и наружным газом существенно увеличивается, а это приводит при прочих равных условиях к увеличению удельной мощности двигателя. (56) Патент США N 3370418, кл. 60-24, 1966.

Двигатели Стерлинга, под ред. М. Г. Круглова, изд. Машиностроение, М. , 1977, с. 21, рис. 10(б).

Формула изобретения

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий цилиндр с рабочим поршнем, цилиндр с поршнем-вытеснителем, соединенные между собой газовым каналом с установленным в нем регенератором, механический привод синхронизации движения поршней, зоны нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что цилиндр с поршнем-вытеснителем выполнены многосекционными и размещены в зонах нагрева и охлаждения, при этом каждая секция порщня-вытеснителя образована полудиском и установлена в каждой секции цилиндра на общем валу механического привода перпендикулярно к оси его вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4