Свободнопоршневой двигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сееа Советских

Сециааистичесиих

Рееаубйик

<11802586

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (51)М. Кл (22) Заявлено 120379 (21) 2737757/25-06 с прнсоеднненнем заявки Йо (23) Приоритет

F 02 В 71/00

Государствеикня комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070231. Бюллетень &LB 5 (53) УДК 621. 43-117 (088.8) Дата опубликования описання 07.0281

З.М.Ройфберг, П.К.Иорозенко, Е.Б.Буэинов, В.В.Иванов, В.Я

Е.A.Ïðÿäóí, Х.В.Устименко и (72) "Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени Алтайский завод (71) Заявитель (543 СВОБОДНОПОРШНКВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

11ель изобретения — повышение эффективности охлаждения наиболее теплонапряженных деталей свободнопоршне:— вого двигателя.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Известен- свободнопоршневой двигатель, содержащий внешний кожух, установленный вокруг рабочего цилиндра, снабженного торцовыми стенками, продувочными окнами и наружными направляющими ребрами, для распределения воздуха, турбокомпрессор с приводом

«от газовой турбины и поршень двухстороннего действия, расположенный на направляющей полой втулке и совершающий возвратно-поступательное движение при подаче в рабочий .цилиндр топлива (1). При вращении газовой. 15 турбины воздух, засасываемый турбокомпрессором, поступает в пространство между рабочим цилиндром и внешним кожухом и, ориентированный направляющими ребрами, проходит через проду- 20 вочные окна непосредственно в цилиндр, обеспечивая, в.определенной мере, снижение его температуры, а также охлаждение полой втулки .и поршня двухстороннего действия. 25

Таким образом, интенсивному охлаждению подвергается лишь цилиндро-поршневая группа, однако теплонапряженные элементы двигателя — торцовые стенки, газовые турбины и,в определенной стетсе- 30 ни, направляющая втулка - охлаждаются недостаточно интенсивно и только за счет естественной циркуляции газа, омывающего их рабочие поверхности.

Особенно неблагоприятно ограниченное охлаждение сказывается на свободнопоршневых двигателях, имеющих повышенные значения чисел циклов (и =

4000-6000), вследствие весьма малого времени, отводимого для процесса газообмена. Недостаточное охлаждение существенно сназывается на долговечности указанных элементов, из-за возникновения высоких термических напряжений, обусловленных общим уровнем рабочих параметров теплового процесса двигателя.

В итоге при воздушном охлаждении двигателя его максимально допустимая (при заданном ресурсе) мощность ограничена впо -.ие определенным пределом, лимитирующим, помимо всего прочего, область целесообразного применения йоршнетурбинных двигателей этого класса.

802586

Поставленная цель достигается интенсификаций теплообмена и осуществляется путем организации проточной циркуляции воздушного потока вокруг наиболее теплонапряженных элементов двигателя.

Для этого торцовые стенки с наруж-! ной стороны свободно-поршневого двигателя снабжены кольцевыми распределителями со сквоэными каналами и ведущими ресиверами, а полая втулка выполнена со сквозными отверстиями для прохода через нее воздуха от турбокомпрессора вокруг кожуха и далее через распределители, каналы и ресиверы к поверхности газовых турбин для интенсивного их омывания. Таким образом 35 возникает замкнутый контур принудительной циркуляции и охлаждения, охватывающий наиболее теплонапряженные элементы двигателя — торцовые стенки, рабочие поверхности газовых тур- 2О бин и внутреннюю поверхность полой втулки. Помимо благоприятного влияНИя на долговечность и работоспособность указанных элементов двигателя, Органиэация их интенсивного охлаждения способствует расширению областей применения свободнопоршневых двигате 1ей с вОэдушным охлаждением, за счет некоторого увеличения их максимальнодопустимой мощности.

На чертеже изображен свободнопорш- ЗО невой двигатель.

Свободнопоршневой двигатель содержит кожух 1, установленный вокруг рабочего цилиндра 2, снабженного торцевыми стенками 3 и наружными ребра- 35 ми 4 для направления воздуха от турбокомпрессора 5, вращаемого, по мень-. шей мере, одной газовой турбиной 6, через продувочные окна 7 к поршню двухстороннего действия 8, переме- @ щающемуся по направляющей втулке 9, снабженной отверстиями 10, для прохода воздуха до ее внутренней полости

11 к кольцевым распределителям 12, установленным на внутренней поверхности 13 торцовых стенок 3, имеющих сквозные каналы 14 и ресиверы 15 с внешней стороны 16 стенок 3 для ðàñпределения охлажлающего воздуха через центральное отверстие 17 вдоль поверхности дисков 18 газовых турбин

6.

Функционирует двигатель и его сис- тема охлаждения следующим образом.

Воздух, сжимаемый турбокомпрессором 5, вращаемым газовой турбиной 6, поступает в пространство между кожухом 1 вокруг рабочего цилиндра 2 и, проходя между наружными ребрами 4, частично отводит тепло, выделяемое при сгорании топлива, и поступает через продувочные окна 7 в цилиндр 2 за счет разрежения, образующего при перемещении поршня двухстороннего действия 8 ° Далее воздух поступает через отверстия 10 втулки 9 в ее внутреннюю полость 11 к кольцевым воэдухораспределителям 12 на внутренней поверхности 13 торцовых стенок 3, проходит через сквозные каналы 14 к ресиверу охлаждающего воздуха 15, расположенному с внешней стороны 16 стенок 3 и из него сквозь центральное отверстие 17 к поверхности рабочих дисков 18 газовых турбин. Таким образом, охлаждающий воздух поступает к наиболее теплонапряженным деталям свободнопоршневого двигателя поршню, полой втулке, торцовым стенкам рабочего цилиндра и газовым турбинам, снижая температуру их рабочей поверхности и интенсифицируя отвод тепла, Формула изобретения

Свободнопоршневой двигатель, содержащий кожух, установленный вокруг рабочего цилиндра, снабженного торцовыми стенками, продувочными окнами и наружными направляющими ребрами, турбокомпрессор с приводом от газовой турбины и поршень двухстороннего действия, расположенный на направляющей полой втулке, о т л и ч а ю шийся тем, что, с цель повышения эффективности охлаждения путем интенсификации теплообмена, торцовые стенки с наружной стороны снабжены кольцевыми .распределителями со сквозными каналами и ресиверами, а втулка выполнена с отверстиями для прохода воздуха от турбокомпрессора через распределители, каналя и ресиверы к поверхности газовых турбин.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 524001, кл. P 02 В 71/00.

802586

2 д

2 ц /б 15

СОставитель В.Ткаченко

Редактор Т.Глазова Техред М.Коштура

Корректор М. Бабин

Подписное

Заказ 10567/43 Тираж 592

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4