Двигатель с внешним подводом теплоты

 

1. ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, многоцилиндровьй двойного действия, содержащий цилиндры, каждый из которых разделен при помощи поршня на изменяемые горячую и холодную полости, нагреватель, регенератор и охладитель, соойцающие разнообменные полости каждой пары соседних цилиндров, по меньшей мере одну камеру сгорания, подключенную к нагревателям , и штоки поршней, связывающие поршни по меньшей мере с одной шайбой приводного вала, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности, цилиндры расположены радиально вокруг приводного вала по меньшей мере в одной плоскости, перпендикулярной оси его вращения, нагреватели размещены по одну сторону от плоскости расположения цилиндров, а шайба приводного вала выполнена в виде плоского диска с синусоидальными выступами, контактиpyющи и со штоками поршней. 2.Двигатель по п. 1, о т л и чающийся тем, что камера сгорания расположена в центре. 3.Двигатель по п. 1, о т л и чающийся тем, что цилиндры двигателя размещены в двух параллельных плоскостях, и их поршни связаны с двумя шайбами, сдвинутыми по фазе, нагреватели размещены между плоскостями расположения цилиндров, причем нагреватели соседних цилиндров, расположеннь х в разных плоскостях, сгруппированы в отдельные секции, снабженные индивидуальными камерами сгорания. .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН!

09) (11) А (51) F 02 6 1/04 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТИЙ (21) 3487927/25-06 (22) 30.08.82 (46) 15.04.84. Вюл. М- 14

{72) В.И.Толшин (71) Московский институт инженеров водного транспорта (53) 621 ° 41(088.8) (56) 1. Патент США У 3478511, кл. 60-24. опублик. 1969. (54)(57) 1. ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, многоцнлиндровый двойного действия, содержащий цилиндры, каждый из которых разделен при помощи поршня на изменяемые горячую и холодную полости, нагреватель, регенератор и охладитель, соойцающие разнообменные полости каждой пары соседних цилиндров, по меньшей мере одну камеру сгорания, подключенную к нагревателям, и штоки поршней, связывающие поршни по меньшей мере с одной шайбой приводного вала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности, цилиндры расположены радиально вокруг приводного нала по меньшей мере в одной плоскости, перпендикулярной оси его вращения, нагреватели размещены по одну сторону от плоскости расположения цилиндров, а шайба приводного вала выполнена в виде плоского диска с синусоидальными выступами, контактирующими со штоками поршней.

2. Двигатель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что камера сгорания расположена в центре.

3. Двигатель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что цилиндры двигателя размещены в двух параллельных плоскостях, и их поршни связаны с двумя шайбами, сдвинутыми по фазе, нагреватели размещены между плоскостями расположения цилиндров, причем нагренатели соседних цилиндров, расположенных в разных плоскостях, сгруппированы в отдельные секции, снабженные индивидуальными камерами сгорания.

1086201

Изобретение относится к двигателе- строению и может быть использовано в двигателях с внешним подводом теплоты.

Известны двигатели с внешним подводом теплоты, многоцилиндровые двойного действия, содержащие цилиндры, каждый из которых разделен при помощи поршня на изменяемые горячую .и холодную полости, нагреватель, ре- 10 л генератор и охладитель, сообщающие разноименные полости каждой пары

/ соседних цилиндров, по меньшей мере одну камеру сгорания, подключенную к нагревателям, и штоки поршней, свя. 15 зывающие поршни по меньшей мере с одной шайбой приводного вала (1j .

Известные двигатели недостаточно эффективны вследствие сложностей, связанных с конструкцией шайб привод 20 ногб вала, наличия осевых усилий на шайбы. Кроме того, частота вращения коленчатого вала равна числу ходов поршней в единицу времени, поэтому требуется высокая частота вращения р5 для обеспечения необходимых габаритных и весовых показателей установки в целом.

Целью изобретения является повышение эффективности двигателя.

Для достижения поставленной цели в двигателе с внешним подводом теплоты, многоцилиндровом двойного действия, содержащем цилиндры, каждый из которых разделен при помощи порш35 ня на изменяемые горячую и холодную полости, нагреватель, регенератор и охладитель, сообщающие разноименные полости каждой пары соседних цилиндров, по меньшей мере одну камеру сго „ рания, подключенную к нагревателям, и штоки поршней, связывающие поршни по меньшей мере с одной шайбой приводного вала, цилиндры расположены радиально вокруг приводного вала по меньшей мере в одной плоскости, перпендикулярной оси его вращения, нагреватели размещены по одну сторону от плоскости расположения цилиндров, а шайба приводного вала выполнена в виде плоского диска с синусоидаль50 ными выступами, контактирующими со штоками поршней.

Камера сгорания может быть расположена в центре. 55

Цилиндры двигателя могут быть размещены в двух параллельных плоскостях и их поршни связаны с двумя шайбами, сдвинутыми по фазе, нагреватели размещены между плоскостями распо ложения цилиндров, причем нагреватели соседних цилиндров, расположенных в разных плоскостях, сгруппированы в отдельные секции, снабженные индивидуальными камерами сгорания.

Количество синусоидальных выступов каждой шайбы определяется в соответ-" ствии с формулой

g=j(ktjj(g) :li tl1IYI где i — количество цилиндров, поршни которых связаны с шайбой;

k w q — целые положительные числа, причем rrl7 п.

Иа фиг. 1 а представлен двигатель, схематический поперечный разрез; на фиг. 1 f — схема соединения горячих и холодных полостей смежных цилиндров; на фиг. 2 — цилиндр двигателя, разрез; на фиг. 30 — варианты выполнения двигателя с общей камерой сгорания, размещенной в центре, поперечный разрез; на фиг. ЗΠ— то же, вид сбоку; на фиг, 4(м — вариант выполнения,цвигателя с двумя шайбами сгорания, схематический внд в плане; на фиг. 4 о — то же, вид сбоку при снятой камере сгорания.

Двигатель с внешним подводом теплоты (фиг. 1) содержит цилиндры 1, каждый иэ которых разделен при помощи поршня 2 на изменяемые горячую 3 и холодную 4 полости, нагреватель 5, регенератор 6 и охладитель 7, сообщающие разноименные полости каждой пары соседних цилиндров. К нагревателям 5 подключена по меньшей мере одна камера сгорания 8 {фиг. 3 и 4).

Поршни 2 связаны при помощи штоков 9 по меньшей мере с одной шайбой 10 приводного вала 11 через крейц. копфы 12, снабженные роликами 13, свободно опирающимися на поверхность шайбы 10 (фиг. 1 и 2).

Цилиндры 1 расположены радиально вокруг приводного вала 11 по меньшей мере в одноф плоскости, перпендикуляр. ной оси его вращения, нагреватели S размещены по одну сторону от плоскости расположения цилиндров 1, а шайба 10 приводного вала 11 выполнена в виде- плоского диска с синусоидальными выступами (фиг. 1 и 3).

На фиг. 1о показано, каким обра. зом можно обеспечить фазовый сдвиг з 1086201 в частном случае, равный н /2 при разном числе кулачковых выступов, которые имеют синусоидальный характер. Сплошные линии соответствуют случаю, когда горячая полость i --го цилиндра соединена с холодной (-1)го цилиндра, расположенного перед

1-м цилиндром, если принять во внима .ние сторону движения синусоидальных

,выступов. Штриховые линии соответст- 10 вуют случаю,. когда холодная полость

<-го цилиндра соединена с горячей (<-1)-го цилиндра. Схема показывает, что число синусоидальных выступов связано с фазовым сдвигом между из- 15 менением объемов горячей и холодной ,полостей смежных цилиндров, выражен .ным в долях 7, и числом цилиндров зависимостью

Ц = i (K+3 /2 i<), р 20 где 1 — число цилиндров; К=1, 2, 3, . ° ., при условии, что число синусоидальных выступов — положительная и целая величина. 25

Утечка рабочего тела из горячей полости 3 в холодную 4 и, наоборот, предотвращается компрессионными кольцами 14, а утечка рабочего тела иэ холодной полости 4 по штоку 9 — уплотнением 15, которое может быть фторопластовым или чулочного типа (фиг. 2).

Камера сгорания 8 s одном из вариантов компоновки (фиг. 3) располо- З5 жена сбоку, соосно с осью вращающейся шайбы 10, одна на восемь цилиндров. Подвод воздуха осуществляется с помощью вентиляторов 16, подающих

40 воздух через подогреватели 17 воздуха,где последний подогревается выпускными газами. Жаровые трубы, в которых расположены трубки нагревателя 5 отделены от корпуса с поЭ

45 мощью термоизолирующего кожуха 18.

В другом варианте компоновки (фиг. 4) двигателя цилиндры расположены на двух параллельных плоскостях горизонтально. Для обеспечения ком-пактности двигатель содержит две шайбы с синусоидальной формы выступами, неподвижно закрепленные на одном валу и сдвинутые по фазе. Нагреватели размещены между плоскостями расположения цилиндров, расположенньгх в разных плоскостях, сгруппированы в отдельные секции, снабжен ные индивидуальными камерами сгорания.

При работе двигателя под действием перепада давления газа в полостях поршень 2 со штоком 9 и роликом 13 опускается, передавая уси- . лие P на поверхность синусоидального выступа, которое преобразуется в касательную силу Р, обуславливаю,щую крутящий момент на валу.

На основном участке движения поршня суммарные газовые силы направ. лены вниз, прижимая ролик крейцкопфа к шайбе, и лишь на коротком отрезке, при подъеме поршня вверх, суммарные газовые силы направлены также вверх, разъединяя ролик крейцкопфа и поверхность шайбы. Однако в эти периоды силы инерции оказывают благоприятное действие, способствуя контакту ролика и поверхности шайбы.

Изменение сил инерции возможно как путем выбора номинальной частоты вращения приводного нала, так и изменением массы и хода поступательно движущихся частей.

Подбирая соотношения объемов горячей и холодной полостей и оптималь. ное значение сил инерции, можно добиться такого положения, когда на номинальном режиме двигателя суммарное воздействие всех сил направлено вниз, обеспечивая надежный контакт ролика крейцкопфа и шайбы.

Таким образом, использование пред лагаемого технического решения позt воляет одновременно снизить частоты вращения вала по отношению к частоте поступательно движущихся поршней и

L протекание рабочего процесса с опти мальным сдвигом фаз между изменением объемов горячей и холодных полостей смежных цилиндров, тем самым повысить эффективность двигателя в целом.

1086201

1086201

308620i

Составитель С.Амандиков

Редактор Т.Веселова Техред С.Легеза Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2214/34 Тираж 524 Подписное

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