Установка для производства механическойэнергии и холода

422170

ОПИСАНИЕ

ИЗОбРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимеших

Республин

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента— (22) Заявлено 02.03.71 (21) 1633829/24-6 (32) Приоритет 02.0370, № 12640/69 (51) M. Кл. F 25Ь 29/00

Восударственный комитет

Совета Министров СССР

Ilo делам изобретений и открытий (31) Швеция

Опубликовано 30.03.74. Бюллетень № 12 (53) УДК 621.578 (088.8) Дата опубликования описания 22.11.74 (72) Автор изобретения

Иностранец

Стеллан Кнез (Швеция) ВПТУ (- - А б;Е)ЩЯ (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕХАНИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ И ХОЛОДА

Изобретение относится к области энергетики и холодильной техники.

Известны установки для производства механической энергии и холода, содержащие цилиндро-поршневую группу с кривошипным механизмом, регенератор тепла между прямым и обратным потоками рабочего тела (газа), подогреватель для подвода тепла к газу и охладитель для отвода тепла в окружающую среду.

Предлагаемая установка отличается от известных тем, что на линиях связи охладителя с регенератором и цилиндро-поршневой группой установлены переключающие клапаны, имеющие кинематическую связь с кривошипным механизмом, и охладитель выполнен в виде автономного аппарата, вынесенного за пределы рабочих элементов установки; цилиндропоршневая группа сделана в виде соединенных штоком поршней, размещенных в сопряженных цилиндрах, охладитель — двухсекционный с различным давлением газа в каждой секции, подсоединенной к пространству между поршнями с помощью обратных клапанов, имеющих кинематическую связь с кривошипным механизмом.

Цилиндро-поршневая группа включает установленную на валу поворотную крыльчатку, размещенную в цилиндре, и образующую с ним по обе стороны рабочие отсеки сегмент2 ной формы; цилиндро-поршневая группа содержит несколько например четыре, параллельно работающих цилиндра, подключенных к общим подогревателю и охладителю.

Кинематическая связь кривошипного механизма с клапанами осуществляется с элементом переменной длины для отсечки потоков рабочего тела на заданной величине хода поршня; охладителем служит окружающая и среда, а подогревателем — потребитель холода, подсоединенный параллельно регенератору к цилиндро-поршневой группе через клапан, имеющий кинематическую связь с кривошипным механизмом; регенератор — двухсекциi5 онный; межсекционное пространство регенератора подключено через клапан, имеющий кинематическую связь с кривошипным механизмом, к обратному потоку потребителя холода; цилиндро-поршневая группа — трехступенча20 тая, и межсекционное пространство регенератора подключено к цилиндру второй ступени; секции регенератора созданы с возможностью вращения для сепарации и удаления капельной влаги под действием центробежных сил.

25 Такое выполнение установки позволяет повысить экономичность и удобство эксплуатации, повысить компактность, использовать ее в качестве двигателя на автомашине, осуществить в ней разомкнутый холодильный цикл н зю обеспечить работу на влажном воздухе.

42217О з

На фиг. 1 схематично представлена описываемая установка; на фиг: 2 †установ с двухсекционным регенератором; на фиг. 3— установка с цилиндро-поршневой группой, выполненной в виде поворотной крыльчатки, размещенной в цилиндре; на фиг. 4 — установка для использования в качестве двигателя на автомашине; на фиг. 5 — установка для осуществления разомкнутого холодильного цикла; на фиг. 6 — установка с двухсекционным регенератором для осуществления разомкнутого холодильного цикла; на фиг. 7 — установка в трехступенчатом исполнении для oc) ществления разомкнутого холодильного цикла; на фиг. 8 — установка с вращающимися регенераторами для работы в холодильном режиме на влажном воздухе.

Топливо подается в камеру 1, в которую одновременно поступает воздух, предварительно нагретый в теплообменнике 2 обратным потоком отходящих газов из подогревателя 8.

Последовательно с подогревателем включен регенератор 4, охладитель 5 и цилиндро-поршневая группа 6, состоящая из поршней 7 и 8, размещенных на одном штоке 9 и помещенных в сопряженные цилиндры 10 и

11.

Подогреватель, цилиндро-поршневая группа б, регенератор и охладитель заполнены рабочим газом, осуществляющим силовой цикл установки. На линиях связи 12 и 18 охладителя с регенератором и цилиндром 11 установлен двухходовой переключающий клапан 14, а на линии связи 15 одноходовой клапан 16.

Клапаны имеют кинематическую связь с кривопным механизмом 17, приводимым в действие поршнями, перемещающими в цилиндрах 10 и 11, Рабочий газ, нагретый в регенераторе и теплообменнике, поступает в цилиндр 10, клапан 14 в это время соединяет охладнтель с регенератором: затем рабочий газ выталкивается поршнем 7 и движется в обратном направлении через подогреватель и регенератор, подогревая последний, и поступает в цилиндр 11 (клапан 14 в это время отключает охладитель 5 от регенератора 4, и соединяет последний с цилиндром 11.

Далее газ выталкивается поршнем 8 в охладитсль (клапан 16 в это время открыт, -а клапан 14 отключает цилиндр 11 QT охладителя и соединяет последний с регснератором 4).

На этом рабочий цикл рабочего газа заканчивается, и процесс начинается снова в описанном направлении. Вследствие того, что работа расширения значительно болыпе, чем работа сжатия, установка производит механическую энергию, которая передается через кривошипный механизм потребителю.

Охладитель 5 может быть выполнен двухсекционным (см. фиг. 2). В этом случае секция 18 и секция 19 находятся под различными давлениями рабочего газа и межсекционное

lU !

GO

65 пространство через обратные клапаны 20 и 21 подсоединено к просгранству между поршнями.

Сдвоенная установка (см. фиг. 3) имеет поворотную крыльчатку 22, размещенную в цилиндре и образующую с:пим по обе стороны рабочие отсеки 28„24, 25 «26. Отсеки являюгся рaáî÷êìè цилиндрами, а каждая сторона крыльчатки выполняет функцию поршня.

Отсеки 28 и 25 имеют свой подогреватель 27, регенератор 28 и переключающие клапаны 29 и 80, а отсеки 24 и 26 имеют подогреватель 81, регенератор 82 и переключающие клапаны 88 и 84.

Таким образом, здесь объединены две установки, работа каждой из которых протекает аналогично описанной (см. фиг. 1), имеющих общий охладитель 85. Качающпе движения расположенной на валу 86 крыльчатки с помощью соответствующего механизма превращаются 30 вращательное движение и передаются 3 виде механической энергии потребителю.

Для использования установки в качестве двигателя на автомашине (см. фиг. 4) цилиндро-поршневая группа содержит, например, четыре, параллельно работающих цилиндра 87, 88, 89 и 40, поршни 41, 42, 48 и 44 которых передают усилия на один коленчатый вал 45. Каждый цилиндр имеет свой регенератор 46, 47, 48 и 49 и переключающие клапаны 50, 51, 52 и 58.

Подогреватель 54 и охладитель 55 являются общими для всех цилиндров. Для осуществления в установке разомкнутого холодильного цикла (см. фиг. 5), с использованием в качестве рабочего тела атмосферного воздуха, охладителем служит окружающая среда, а подогревателем потребитель холода. Для осуществления цикла к поршням подводится механическая энергия. Холодный поток направляется к потребителю через клапан 56, имеющий кинематическую связь с кривошипным механизмом.

Установка для осуществления разомкнутого холодильного цикла с двухсекционным регснератором (см. фиг. б) имеет дополнительный клапан 57, имеющий также кинематнческую связь с кри вошнпным механизмом. Через клапан 57 холодный поток от потребителя частично возвращается в установку. В этом случае этот поток используется для дополнительного охлаждения секции 58 регенератора, который выполнен из двух секций 58 и 59.

Установка для осуществления разомкнутого холодильного цикла, у которой цилиндропоршневая груiIIIH выполнена трехступенчатой, а регенератор двухсекционным (см. фиг. 7), имеет дополнительную линию связи 60, соединяющую межсекционное простраство регенератора с цилиндром 61 второй ступени.

Наружный воздух засасывается цилиндром первой 62 и цилиндром второй 61 ступенью, охлаждается при этом в секциях pere422170 нератора, расширяется в указанных ступенях и понижает свою температуру. При выталкивании воздуха из первой и второй ступеней он охлаждает потребителя холода 63, затем обе секции регенератора и подается в третью ступень 64, в которой расширяется, а затем при обратном движении поршня выталкивается обратно в атмосферу.

П ри осуществлении холодильного цикла на влажном (см. фиг. 8) воздухе секции регенератора 65 и бб укреплены с помощью кронштейна 67 на приводном валу 68 и на выходе снабжены обратными клапанами 69 и 70. При вращении вала влага, выпадающая из воздуха, выбрасывается в атмосферу за счет возникающих центробежных сил.

Предмет изобретения

1. Установка для производства механической энергии и холода, содержащая цилиндро-поршневую группу с кривошипным механизмом, регенератор тепла между прямым и обратным потоками рабочего тела (газа), подогреватель для подвода тепла к газу и охладитель для отвода тепла в окружающую среду, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и удобства эксплуатации, на линиях связи охладителя с регенератором и цилиндро-поршневой группой установлены переключающие клапаны, имеющие кинематическую связь с кривошипным механизмом, и охладитель выполнен в виде автономного аппарата, вынесенного за пределы рабочих элементов установки.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндро-поршневая группа выполнена в виде соединенных штоком поршней, размещенных в сопряженных цилиндрах.

3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что охладитель выполнен двухсекционным с различным давлением газа в каждой секции, подсоединенных к пространству между поршнями с помощью обратных клапанов, имеющих кинематическую связь с кривошипным механизмом.

5 !

О !

4. Установка по и. 1, от.гггчаюгиаяся тем, что, с целью повышения компактности, цилиндро-поршневая группа включает установленную на валу поворотную крыльчатку, размещенную в цилиндре и образующую с ним по обе стороны рабочие отсеки сегментной формы.

5. Установка по п. 1, от гггчающаяся тем, что при использовании ее в качестве двигателя автомашины, цилиндро-поршневая группа содержит несколько, например четыре, параллельно работающих цилиндра, подключенных к общим подогревателю и охладителю.

6. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью регулирования величины выходной мощности, кинематическая связь кривошипного механизма с клапанами выполнена с элементом переменной длины для отсечки потоков рабочего тела на заданной величине хода поршня.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что при осуществлении в ней разомкнутого холодильного цикла, отхладителем служит окружающая среда, а подогревателем — потребитель холода, подсоединенный параллельно регенератору к цилиндро-поршневой группе через клапан, имеющий кинематическую связь с кривошипным механизмом.

8. Установка по п. 7, от гичающаяся тем, что регенератор выполнен двухсекционным.

9. Установка по пп. 7 и 8, отличающаяся тем, что межсекционное пространство регенератора подключено через клапан, имеющий кинематическую связь с к ривошипным механизмом, к обратному потоку потребителя холода.

10. Установка по пп. 7 и 8, отличающаяся тем, что цилиндро-поршневая группа выполнена трехступенчатой и межсекционное пространство регенератора подключено к цилиндру второй ступени.

11. Установка по. п. 8, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы на влажном воздухе, секции регенератора выполнены с возможностью вращения для сепарации и удаления капельной влаги под действием центробежных сил.

Составитель P. Данилов

Редактор Л. Герасимова Текред Т. Курилно

Корректор Н. Аук

Заказ 4772 Изд. № 1444 Тираж 565 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-;35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский цех