Привод для двигателя с внешним подводом теплоты

 

Использование: область двигателестроения, занимающаяся двигателями с внешним подводом теплоты с замкнутым циклом. Сущность изобретения: привод для двигателя с внешним подводом теплоты содержит два вала 4 и 5 с синхронным вращением, кинематически связанных с рабочим поршнем 2 и поршнем-вытеснителем 3, промежуточное колесо 17, выполненное с двумя зубчатыми венцами, внутренним и внешним, из которых внутренний венец связан с шестерней 6 одного вала, а внешний - с шестерней 7 другого вала, причем связь валов с рабочим поршнем выполнена через кривошипы 11 и 12, каждый из которых связан через шатуны 13 и 14 с пальцем траверсы 15 рабочего поршня. Связь валов с поршнем-вытеснителем выполнена в виде кулачков 8 и 9, каждый из которых расположен на одном из валов и взаимодействует с поршнем-вытеснителем через соответствующую подпружиненную опорную пластину 19 и 20 и коромысло, соединенное со штоком поршня-вытеснителя. Применение кулачков, опорной пластины и коромысла для связи валов с поршнем-вытеснителем позволяет обеспечить оптимальный закон изменения объма горячей полости цилиндра двигателя и тем самым повысить эффективность. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, занимающейся двигателями с внешним подводом теплоты (ДВПТ).

Известны двигатели с внешним подводом теплоты, содержащие два вала с синхронным вращением, связанных при помощи шестерен и снабженных кривошипами, каждый из которых связан через шатуны с пальцами траверс соосных поршней: рабочего и поршня-вытеснителя, смещенных по фазовому углу.

Этим двигателям присущи повышенные механические потери, связанные с тем, что при работе двигателя в определенный момент времени давление под поршнем становится выше давления над поршнем и крутящий момент меняет свой знак. Шестерня одного из коленчатых валов, не связанная с зубчатым колесом вала отбора мощности, поворачивается в сторону, противоположную его вращению, выбирая зазор между зубчатыми колесами на коленчатых валах. Шестерня, связанная с валом отбора мощности, остается в прежнем положении за счет инерции маховика. При этом произойдет перекос траверс, вызывая повышенное трение в узлах ДВПТ, тем самым снижая механический КПД.

Кроме того, эти двигатели обладают сравнительно низким ресурсом работы в связи с неодинаковым износом шестерен на коленчатых валах, так как одно из них дополнительно входит в зацепление с зубчатым колесом вала отбора мощности, при этом сила, передаваемая в этом зацеплении, вдвое превышает силу между шестернями на коленчатых валах.

Известен также двигатель с внешним подводом теплоты, снабженный промежуточным колесом, выполненным с двумя зубчатыми венцами: внутренним и внешним, причем внутренний венец связан с шестерней одного вала, а внешний с шестерней другого вала (прототип).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет обеспечить оптимальный закон изменения объема горячей полости цилиндра двигателя, а следовательно, понижает эффективность его работы. Это объясняется тем, что устройство в виде рычажного ромбического механизма не в состоянии точно воспроизвести требуемое движение вытеснителя, соответствующее оптимальному закону изменения объема горячей полости. Кроме того, устройство имеет сложную конструкцию, поскольку снабжено большим количеством шатунов и шарниров, что увеличивает габариты, особенно по высоте.

Целью изобретения является повышение эффективности путем обеспечения оптимального закона изменения объема горячей полости цилиндра двигателя, а также упрощение конструкции и уменьшение габаритов.

Для достижения поставленной цели в приводе для двигателя с внешним подводом теплоты, содержащем два вала с синхронным вращением, кинематически связанных с рабочим поршнем и поршнем-вытеснителем, промежуточное колесо, выполненное с двумя зубчатыми венцами, при этом внутренний венец связан с шестерней одного вала, а внешний с шестерней другого вала, связь валов с рабочим поршнем выполнена через кривошипы, каждый из которых связан через шатун с пальцем траверсы рабочего поршня, связь валов с поршнем-вытеснителем выполнена в виде кулачков, каждый из которых расположен на одном из валов и взаимодействует с поршнем-вытеснителем через подпружиненную опорную пластину и коромысло, шарнирно соединенное со штоком поршня-вытеснителя, кулачки снабжены ограничительными буртиками, а опорные пластины соприкасаются с поверхностью между буртиками.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 2.

Двигатель состоит из цилиндра 1, в котором размещены рабочий поршень 2 и поршень-вытеснитель 3. Привод содержит валы 4 и 5, на которых жестко закреплены шестерни 6 и 7, а также кулачки 8 и 9 с ограничительными буртиками 10. Валы 4 и 5 снабжены кривошипами 11 и 12, каждый из которых связан через шатуны 13 и 14 с пальцами траверсы 15 и штоком 16 рабочего поршня 2. Шестерни 6 и 7 находятся в зацеплении с промежуточным зубчатым колесом 17, выполненным с двумя зубчатыми венцами, внутренним и внешним, причем внутренний венец связан с шестерней 6, а внешний с шестерней 7. Зубчатое колесо 17 установлено на валу 18 отбора мощности. С кулачками 8 и 9 взаимодействуют опорные пластины 19 и 20, жестко связанные с коромыслом 21, которое соединено со штоком 22 поршня-вытеснителя 3. Опорные пластины 19 и 20 подпружинены к профильным поверхностям кулачков 8 и 9 посредством пружины 23, установленной между упорным кронштейном 24 и коромыслом 21. Валы 4, 5 и 18 установлены в подшипниковых опорах 25. Коромысло 21 соединено со штоком 22 поршня-вытеснителя 3 посредством шарнира 26.

Двигатель работает следующим образом. При расширении нагретого газа поршень 2 и поршень-вытеснитель 3 движутся вниз, причем работу совершает только поршень 2, так как давление газа с обеих сторон вытеснителя приблизительно одинаково. Возвратно-поступательное движение поршня 2 преобразуется через траверсу 15, шатуны 13 и 14 и кривошипы 11 и 12 во вращательное движение валов 4 и 5, которые через шестерни 6 и 7 и промежуточное зубчатое колесо 17 передают вращение валу 18 отбора мощности. Во время такта сжатия газа поршень 2 будет перемещаться вверх, при этом соответствующие движения будут совершать соединенные с ним перечисленные выше звенья. Необходимый оптимальный закон изменения объема горячей полости цилиндра обеспечивается кулачковым механизмом, поскольку поршень-вытеснитель 3 через шток 22 связан с коромыслом 21 опорных пластин 19 и 20, контактирующих с профильными поверхностями кулачков 8 и 9, задающих необходимый закон движения поршня-вытеснителя 3. Размещение опорных пластин 19 и 20 между буртиками 10 кулачков 8 и 9 исключает возможность нарушения ориентации опорных пластин на кулачках, а жесткое соединение опорных пластин 19 и 20 с коромыслом 21, которое шарниром 26 связано со штоком 22 поршня-вытеснителя 3 и одновременно подпружинено посредством пружины 23 и упорного кронштейна 24, позволяет в процессе работы обеспечить равные нагрузки на кулачки 8 и 9 и опорные пластины 19 и 20 и постоянный контакт последних с профильными поверхностями кулачков 8 и 9.

Предлагаемое устройство позволяет точно воспроизвести необходимое перемещение поршня-вытеснителя и тем самым обеспечить оптимальный закон изменения объема горячей полости цилиндра двигателя, а следовательно, повысить его эффективность, кроме того, упрощается конструкция и уменьшаются габариты по высоте.

Формула изобретения

1. ПРИВОД ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий два вала с синхронным вращением, кинематически связанные с рабочим поршнем и поршнем-вытеснителем, промежуточное колесо, выполненное с двумя зубчатыми венцами, внутренним и внешним, из которых внутренний венец связан с шестерней одного вала, а внешний с шестерней другого вала, причем связь валов с рабочим поршнем выполнена через кривошипы, каждый из которых связан через шатун с пальцем траверсы рабочего поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, связь валов с поршнем-вытеснителем выполнена в виде кулачков, каждый из которых расположен на одном из валов и взаимодействует с поршнем-вытеснителем через подпружиненную опорную пластину и коромысло, соединенное со штоком поршня-вытеснителя.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что соединение коромысла со штоком поршня-вытеснителя выполнено в виде шарнира.

3. Привод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что кулачки выполнены с ограничительными буртиками, а опорные пластины соприкасаются с поверхностью, заключенной между буртиками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

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

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.

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.

Привод для двигателя с внешним подводом теплоты

Наверх