Двигатель стирлинга

 

Сущность изобретения: подвижная обойма 14 торцевого контактного уплотнения двигателя Стирлинга снабжена коническим хвостовиком 16. Хвостовик 16 и частично коленчатый вал 2 охватывает тонкостенная резиновая манжета 13. Неподвижная обойма выполнена заодно с корпусом 17 уплотнения, а ее контактное кольцо 18 изготовлено из кварцевого стекла. Крыльчатка 13 центробежного насоса установлена на каленчатом валу 2 и примыкает импеллером 20, выполненным на ее плоской стороне, к корпусу 17, а в последнем и в коленчатом вале 2 выполнены каналы 21 подвода и отвода охлаждающей жидкости, которая подается к контактным кольцам 15 и 18 при помощи заборников 24, размещенных во всасывающей полости 25 крыльчатки 13, и при помощи импеллера 20, создающего разряжение в каналах 21. Утечки рабочего тела по зазору между подвижной обоймой 14 и коленчатым валом 2 предотвращаются при помощи тонкостенной резиновой манжеты 19, которая, охватывая хвостовик 16, позволяет работать двигателю при значительных давлениях рабочего тела. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом теплоты.

Известны конструкции двигателей Стирлинга, содержащих картеp с коленчатым валом, цилиндр, установленный на картере, поршни размещенные в цилиндре, кинематически связанные с коленчатым валом и разделяющие объем цилиндра на полость расширения и полость сжатия, соединенные между собой магистралью с включенными в нее нагревателем, регенеpатором и охладителем, радиатор охлаждающей жидкости, подключенный трубопроводом через крыльчатку центробежного насоса к охладителю, подвижную обойму торцевого уплотнения с контактным кольцом, охватывающую коленчатый вал с возможностью ее осевого перемещения, неподвижную обойму с контактным кольцом, закрепленную в корпусе уплотнения, и каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости.

Однако такое выполнение двигателя не позволяет эффективно охлаждать и смазывать контактные кольца, из-за чего выбор материала при их изготовлении ограничен, кроме того, ограничено и давление рабочего тела во внутреннем контуре.

Целью изобретения является достижение и сохранение высоких эффективных показателей двигателя в процессе эксплу- атации путем надежной герметизации его внутренних полостей.

Цель достигается тем, что известный двигатель Стиpлинга снабжен тонкостенной резиновой манжетой с буртиками на концах, неподвижная обойма выполнена заодно с корпусом уплотнения, а ее контактное кольцо - из кварцевого стекла, на плоской стороне крыльчатки центробежного насоса выполнен импеллер, подвижная обойма снабжена охватывающим коленчатый вал коническим хвостовиком, каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости выполнены в коленчатом вале и корпусе уплотнения, а на поверхностях основания конического хвостовика и коленчатого вала выполнены радиальные канавки, причем резиновая тонкостенная манжета частично охватывает коленчатый вал и частично хвостовик подвижной обоймы и ее буртики размещены в радиальных канавках последних, крыльчатка центробежного насоса установлена на коленчатом валу и примыкает импеллером к корпусу уплотнения, а каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости подключены с одной стороны к импеллеру, а с другой - к всасывающей полости крыльчатки насоса.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенного двигателя Стирлинга.

Двигатель содержит картер 1 с коленчатым валом 2, цилиндр 3, установленный на картере, поршни 4 и 5, размещенные в цилиндре и разделяющие его объем на полость сжатия 6 и полость расширения 7, магистраль, соединяющую полости, с включенными в нее нагревателем 8, регенератором 9 и охладителем 10, радиатор 11, подключенный трубопроводом 12 через крыльчатку 13 центробежного насоса к охладителю 10, подвижную обойму 14 торцового контактного уплотнения с контактным кольцом 15 и коническим хвостовиком 16, корпус 17 уплотнения, контактное кольцо 18 корпуса, тонкостенную резиновую манжету 19, импеллер 20, выполненный на плоской стороне крыльчатки центробежного насоса, каналы 21 подвода и отвода охлаждающей жидкости, радиальные каналы 22 и 23, выполненные на основании хвостовика и коленчатом вале, заборники 24 охлаждающей жидкости, размещенные во всасывающей полости 25 крыльчатки насоса.

Работа двигателя осуществляется следующим образом.

Объем картера 1 и цилиндра 3 заполнены рабочим телом (водород, гелий, воздух и др. ) под высоким давлением. При движении поршней 4 и 5 происходит попеременное сосредоточение основной массы рабочего тела то в нагревателе 8 и полости расширения 7, то в охладителе 10 и полости сжатия 6. Подвод теплоты к рабочему телу осуществляется непрерывно через стенки нагревателя 8. Когда основная масса рабочего тела сосредоточена в нагревателе и полости расширения, то она получает максимальное количество теплоты, ее температура и давление растут. Начинается процесс расширения с одновременным переталкиванием рабочего тела в полость сжатия 6, аккумулированием теплоты в регенеpаторе 9 и отводом теплоты в охладитель 10. Когда основная масса рабочего тела сосредоточивается в полости сжатия начинается процесс сжатия с одновременным переталкиванием рабочего тела в полость расширения, отводом теплоты в охладителе 10 и подводом теплоты в регенераторе 9 и нагревателе 8. Разница работы расширения, происходящей при высокой температуре рабочего тела, и сжатия, происходящей при низкой его температуре, позволяет полезную работу на валу двигателя. В данной конструкции двигателя при его работе в картере устанавливается определенное колеблющееся, в результате движения поршня 4, давление рабочего тела. При давлении рабочего тела в полости сжатия 6 большем, чем в полости картера, происходят его утечки через уплотнения поршня 4 в картер, а при обратной картине, рабочее тело подается из картера в полость сжатия 6 по отводной магистрали одностороннего действия (не показана).

Мощность двигателя Стирлинга прямо пропорциональна давлению рабочего тела и его потери из внутренних полостей двигателя приводят к потере мощности. В торцовом контактном уплотнении основные потери рабочего тела идут по месту контакта колец 15 и 18, поэтому чистота обработки их контактирующих поверхностей, коэффициент трения, наличие охлаждения и смазки играют первостепенную роль в надежности работы уплотнения. Подвод охлаждения и смазки к кольцам 15 и 18 осуществляется при помощи заборников 24, набегающих на поток охлаждающей жидкости и стремящихся подать ее в каналы 21 подвода охлаждающей жидкости, в которых при помощи импеллера 20 крыльчатки 13 насоса создается разряжение. Утечки рабочего тела по зазору между подвижной обоймой и коленчатым валом 2 предотвращаются при помощи тонкостенной резиновой манжеты 19, а наличие конического хвостовики 16 на обойме 14 позволяет ей свободно перемещаться вдоль коленвала 2 без повреждений манжеты 19 и выдерживать последней значительные давления рабочего тела. (56) Г. Уокер. Двигатели Стирлинга. М. : Машиностроение, 1985, с. 180-182.

Формула изобретения

ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий картер с коленчатым валом, по меньшей мере один цилиндр, установленный на картере, поршни, размещенные в цилиндре, кинематически связанные с коленчатым валом и разделяющие объем цилиндра на полость расширения и полость сжатия, соединенные между собой при помощи магистрали с включенными в нее нагревателем, регенератором и охладителем, радиатор охлаждающей жидкости, подключенный трубопроводом через крыльчатку центробежного насоса с всасывающей и нагнетающей полостями к охладителю, торцевое уплотнение, имеющее подвижную обойму с контактным кольцом, охватывающую коленчатый вал с возможностью ее осевого перемещения, и неподвижную обойму с дополнительным контактным кольцом, закрепленную в корпусе уплотнения, и каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективных показателей в процессе эксплуатации путем улучшения герметизации внутренних полостей, он снабжен резиновой манжетой с буртиком на концах, неподвижная обойма выполнена заодно с корпусом уплотнения, а дополнительное контактное кольцо - из кварцевого стекла, крыльчатка центробежного насоса установлена на коленчатом валу и снабжена импеллером, примыкающим к корпусу уплотнения, подвижная обойма снабжена охватывающим коленчатый вал коническим хвостовиком, на поверхности основания последнего и на поверхности коленчатого вала выполнены радиальные канавки, резиновая манжета выполнена охватывающей хвостовик и частично коленчатый вал, ее буртики размещены в радиальных канавках, каналы подвода выполнены в коленчатом вале и подключены к всасывающей полости крыльчатка насоса, а каналы отвода выполнены в корпусе уплотнения и подсоединены в импеллеру.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить долговеч15 ность привода при ограниченной мощности двигателя

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при создании конструкции двигателей Стирлинга

Изобретение относится к области силовых установок и двигателей объемного вытеснения, в частности к двигателям, работающим при расширении и сжатии массы рабочего газа, который нагревается и охлаждается в одной или нескольких постоянно сообщающихся камер, например, двигателей, работающих по циклу Стирлинга

Изобретение относится к области силовых установок и двигателей объемного вытеснения, в частности к двигателям, работающим при расширении и сжатии массы рабочего газа, который нагревается и охлаждается в одной или нескольких постоянно сообщающихся камерах, например, двигателей, работающих по циклу Стирлинга

Изобретение относится к области энергетики

Изобретение относится к двигателестроению

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, занимающемся двигателями с внешним подводом теплоты

Изобретение относится к двигателям с внешним подводом теплоты. Двигатель содержит рабочий поршень и поршни-вытеснители в разных цилиндрах. Выходной вал снабжен кривошипом, имеющим посредством шатуна шарнирную связь с рабочим поршнем. Шарнирно установленные в корпусе в одну ось, смещенную по отношению к оси выходного вала, вибрирующие втулка и вал, в нее помещенный, снабжены кривошипами, шарнирно связанными посредством шатунов с поршнями-вытеснителями. Внутрицилиндровые пространства над поршнями-вытеснителями являются горячими полостями. Внутрицилиндровые пространства под поршнями-вытеснителями являются холодными полостями. В холодные полости рабочее тело поступает из соответствующих горячих полостей, предварительно пройдя через нагреватели, регенераторы и охладители. Холодные полости связаны магистралями рабочего тела с соответствующими надпоршневой и подпоршневой полостями цилиндра, в котором находится рабочий поршень. В двигателе обеспечено наличие фазового сдвига между рабочим поршнем и поршнями-вытеснителями. Изобретение направлено на приближение рабочего процесса двигателя к идеальному циклу Стирлинга. 12 ил.

Изобретение относится к генератору переменного тока, приводимому в движение двигателем внешнего сгорания. Экспедиционный генератор содержит теплообменный корпус. Теплообменный корпус выполнен в виде полого герметичного цилиндра. Вдоль продольной оси герметичного цилиндра, с внутренней стороны, находятся генератор переменного тока, рабочий цилиндр с поршнем и вытеснитель. Вытеснитель выполнен в виде полого цилиндра. Одна торцевая стенка вытеснителя имеет цилиндрическое углубление, повторяющее по форме рабочий цилиндр. В самой глубокой части углубления стенка вытеснителя имеет отверстия для обмена рабочим телом между рабочим цилиндром и буферной емкостью. Буферная емкость располагается внутри вытеснителя. Обмотка статора генератора может быть расположена внутри стенок рабочего цилиндра или теплообменного цилиндра. Подвижные магнитные полюса генератора расположены на рабочем поршне. Вытеснитель может содержать в себе регенератор. Теплообменный корпус может содержать в себе регенератор. Техническим результатом является снижение габаритов и массы генератора при сохранении рабочего объема и давления рабочего тела. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к устройству сжатия газообразной текучей среды, в частности к двигателям Стирлинга. Техническим результатом является увеличение срока службы устройства. Сущность изобретений заключается в том, что устройство содержит первую камеру (21), термически связанную с горячим источником (6), вторую камеру (22), термически связанную с холодным источником (5), подвижный поршень (7), перемещаемый штоком (8), регенеративный теплообменник (9), устанавливающий пневматическую связь между первой и второй камерами, при этом шток расположен в цилиндрической гильзе (17) и шток направляется в осевом поступательном движении линейной направляющей системой (3), чтобы направлять поршень без контакта относительно рубашки. При этом цилиндрическое уплотнительное кольцо (18), закрепленное в цилиндрической гильзе, окружает шток с очень незначительным радиальным зазором для ограничения прохождения газообразной текучей среды вдоль подвижного тока. Кроме того, раскрыты моноблочный холодный картер с механически обработанными отверстиями, тепловой экран в горячем картере и самоприводящаяся система с возвратным упругим средством. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом теплоты

Наверх