Многоцилиндровый двигатель с внешним подводом теплоты

 

Изобретение относится к области машиностроения и позволяет увеличить КПД двигателя путем интенсификации теплообмена и равномерности распределения температур в нагревателе. Нагреватель 7 каждого цилиндра выполнен в виде кольцевых трубок и все нагреватели 7 расположены в виде кольцевого сквозного колодца, внутри которого размещен интенсификатор 10 теплообмена, выполненный из теплоизлучающего материала в виде трубной вставки с днищем и снабженный сквозными радиальными каналами 11, расположенными рядами, перпендикулярными оси вставки. Причем расстояние между рядами и диаметры каналов в рядах меняются в зависимости от расположения камеры 12 сгорания относительно нагревателя 7. Камера 12 сгорания м.б. размещена в торце нагревателя 7 со стороны открытого конца трубной вставки и м.б. размещена перпендикулярно оси нагревателя на равном удалении от его торцов, в этом случае трубная вставка снабжена вместо днища перегородкой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 F 02 G 1 043

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С5

С0

CQ

1Р Да

4ь

Фиг. г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4459375/25-06 (22) 12.07.88 (46) 30.10.90. Бюл. № 40 (71) Центральный научно-исследовательский дизельный институт (72) Ю. И. Бурцев, Б. Н. Семенов и П. Н. Стрельченко (53) 621.41 (088.8) (56) Патент США № 3854290, кл. 60-524, 1974. (54) МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ (57) Изобретение относится к области машиностроения и позволяет увеличить КПД двигателя путем интенсификации теплообмена и равномерности распределения температур в нагревателе. Нагреватель 7 каждого цилиндра выполнен в виде кольцевых

ÄÄSUÄÄ 1603044 А 1 трубок и все нагреватели 7 расположены в виде кольцевого сквозного колодца, внутри которого размещен интенсификатор 10 теплообмена, выполненный из теплоизлучающего материала в виде трубной вставки с днищем и снабженный сквозными радиальными каналами 11, расположенными рядами, перпендикулярными оси вставки. Причем расстояние между рядами и диаметры каналов в рядах меняются в зависимости от расположения камеры 12 сгорания относительно нагревателя 7. Камера 12 сгорания м. б. размещена в торце нагревателя 7 со стороны открытого конца трубной вставки и м. б. размещена перпендикулярно оси нагревателя на равном удалении от его торцов, в этом случае трубная вставка снабжена вместо днища перегородкой. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1603044

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

Цель изобретения — повышение КПД двигателя путем интенсификации теплообмена в его нагревателе.

На фиг. 1 представлена принципиальная конструктивная схема многоцилиндрового двигателя; на фиг. 2 — то же вид сверху, с камерой сгорания, размещенной с торца нагревателя; на фиг. 3 — то же, вариант размещения камеры сгорания перпендикулярно нагревателю.

Многоцилиндровый двигатель с внешним подводом теплоты содержит цилиндры 1, поршни-вытеснители 2 и рабочие поршни 3, размещенные в цилиндрах и разделяющие объем каждого из них на горячую 4 и холодную 5 полости, магистрали 6, нагреватель 7, регенератор 8 и охладитель 9, установленные в каждой магистрали, механизм привода вала (не показан), интенсификатор теплообмена (вставка) 10 с радиальными сквозными каналами 11, камеру сгорания 12, теплоизолируюший кожух 13, рекуперативный теплообменник 14 предварительного подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, и перегородку 15.

Двигатель работает следующим образом.

В камеру сгорания 12 подается топливо и воздух. В результате химической реакции окисления происходит процесс сгорания, сопровождающийся резким повышением температуры. Горячие продукты сгорания входят в пространство, ограниченное теплоизлучаюшей вставкой 10, затем газы по перфорированным каналам 11 направляются к нагревателю 7. Каналы 11, для продуктов сгорания, расположены по длине вставки 10 таким образом, что к трубкам нагревателя 7 по всей их поверхности подаются продукты сгорания одинаковой массы и с одинаковой скоростью. Это обуславливает равномерный подвод теплоты к трубкам нагревателя 7 за счет конвективной составляющей. При этом и радиационная составляющая от теплоизлучающей вставки равномерно действует на трубки нагревателя. В результате взаимодействия конвективной и радиационной составляющей теплопередачи, поверхность трубок нагревателя 7 нагревается равномерно и достигает своего максимально допустимого значения. Преодолев термическое сопротивление материала трубок нагревателя 7 теплота передается рабочему телу. Если камера сгорания 12 располагается посередине нагревателя 7 (фиг. 3), то продукты сгорания распределяются перегородкой 15 в противоположные от нее стороны. На торцах щели между вставкой 10 и кожухом 13 установлены одинаковые теплообменники 14 с целью обеспечения в обеих частях нагревателя 7 одинаковых показателей по гидравлическому сопротивлению и теплообмену.

После прогрева нагревателя 7 дают импульс от стартера на вращение вала. При вращении вала начинается перемещение поршней 2 и 3 в цилиндрах 1 двигателя.

При нахождении поршня 3 в ВМТ, а поршня 2 в среднем положении, основная масса рабочего тела сосредотачивается в нагревателе 7 и горячей полости 4. В резуль10 тате подвода теплоты к рабОчему телу давление в полостях 4 и 5 возрастает и, действуя на поршень 3, перемещает его к НМТ, осуществляя процесс расширения. При начале движения поршня 3 к НМТ, поршень 2

15 также перемещается к НМТ с опережением поршня 3 на 90 п.к.в. и перемещает рабочее тело из полости 5 через охладитель 9, регенератор 8 и нагреватель 7 в горячую 4 полость двигателя. При достижении поршнем 3 НМТ процесс расширения заканчива20 ется, в это время поршень 2 уже прошел НМТ и движется к ВМТ, переталкивая рабочее тело из полости 4 через нагреватель 7, регенератор 8 и охладитель 9 в полость 5. Поршень 3 начинает движение к ВМТ, начинается процесс сжатия в холодной полости 5. После достижения поршнем 3 ВМТ процесс сжатия заканчивается и начинается снова процесс расширения.

3а счет достижения на трубках нагревателя постоянной тепловой нагрузки, путем

3 применения интенсификатора теплообмена, выполненного в виде трубной вставки со сквозными радиальными каналами, КПД двигателя увеличивается, повышается и надежность работы двигателя.

Формула изобретения

1. Многоцилиндровый двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий цилиндры, поршни, размещенные в цилиндрах и разделяющие объем каждого цилиндра на го4О рячую и холодную полости, подключенные одна к другой через магистраль, в которой установлены нагреватель, регенератор и охладитель, механизм привода вала, связанный с поршнями, интенсификатор теплооб45 мена, размещенный между топочным пространством каждой камеры сгорания и поверхностями нагрева нагревателя и изготовленный из теплоизлучающего материала, и теплоизлучающий кожух, охватывающий каждый нагреватель, отличающийся тем, 5О что, с целью повышения КПД, нагреватель каждого цилиндра выполнен в виде кольцевых трубок и все нагреватели расположены в виде кольцевого сквозного колодца, камера сгорания выполнена общей для всех цилиндров и размещена в торце трубчатого

55 колодца, а интенсификатор теплообмена выполнен в виде трубной вставки с днищем, размещенной внутри кольцевого колодца, обращенной открытым торцом к камере сгора1603044

Составитель И. Дикопов

Редактор И. Сегляник Техред А. Кравчук Корректор Н. Ревская

Заказ 3369 Тираж 439 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

П3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, i0I ния и снабженной сквозными радиальными каналами, расположенными рядами перпендикулярно ее оси, причем расстояние между рядами по мере удаления от камеры сгорания увеличивается.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что каналы в разных рядах выполнены с разным проходным сечением, уменьшающимся по мере удаления от камеры сгорания.

3. Двигатель по и. 1, отличающийся тем, что вставка выполнена пористой с толщиной стенки, увеличивающейся по мере удаления от камеры сгорания.