ДВИГАТЕЛЬ ВНЕШНЕГО НАГРЕВА С V-ОБРАЗНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПОРШНЕЙ

Полезная модель 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.
Из существующего уровня техники известен двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней, включающий полость возврата, ограниченную стенками холодного цилиндра и вытеснительного поршня, полость расширения, ограниченную стенками горячего цилиндра и рабочего поршня, охладитель, регенератор и нагреватель, установленные последовательно в газовой магистрали, соединяющей полость возврата и полость расширения, рекуператор, расположенный на выходе продуктов сгорания из нагревателя и шатуны соединяющие рабочий и вытеснительный поршень с коленчатым валом, расположенным в картере, (см. книга Г. Уокер «Двигатели Стирлинга», М. Машиностроение, 1985, стр. 32).
Недостатками данного технического решения является относительно низкий КПД.
Технический результат полезной модели - повышение КПД.
Указанный технический результат достигается тем, что заявленный двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней, включающий полость возврата, ограниченную стенками холодного цилиндра и вытеснительного поршня, полость расширения, ограниченную стенками горячего цилиндра и рабочего поршня, охладитель, регенератор и нагреватель, установленные последовательно в газовой магистрали, соединяющей полость возврата и полость расширения, рекуператор, расположенный на выходе продуктов сгорания из нагревателя и шатуны соединяющие рабочий и вытеснительный поршень с коленчатым валом, который расположен в картере; содержит дополнительные газовые магистрали, соединяющие полость возврата и регенератор в обход охладителя и полость расширения и регенератор в обход нагревателя, а также необходимые для организации направления циркуляции рабочего тела двигателя обратные клапаны, установленные в газовых магистралях непосредственно перед полостями возврата и расширения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено:
на чертеже изображена схема двигателя внешнего нагрева с V-образным расположением поршней;
Двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней состоит из полости расширения 1, которая ограничена стенками горячего цилиндра 2 и рабочим поршнем 3, полости возврата 4, которая ограничена стенками холодного цилиндра 5 и вытеснительным поршнем 6, замкнутой газовой магистрали снижающегося давления 7, которая последовательно соединяет полость расширения 1, регенератор 8, холодильник 9 и полость возврата 4, газовой магистрали возрастающего давления 10, которая последовательно соединяет полость возврата 4, регенератор 8, нагреватель 11 и полость расширения 1, рекуператора 12, расположенного на выходе продуктов сгорания из нагревателя 11, шатунов 13, соединяющих рабочий поршень 3 и вытеснительный поршень 6 с коленчатым валом 14, который расположен в картере 15, а также из обратных клапанов 16, установленных в газовых магистралях 7 и 10 непосредственно перед цилиндрами 2 и 5.
Двигатель внешнего нагрева с V-образным расположением поршней работает следующим образом: рабочее тело (какой либо газ, например, воздух, гелий или водород и т.д.) под давлением находится во внутреннем пространстве газовых магистралей герметично соединяющих составные части двигателя. Теплота сгорания топлива передается рабочему телу в нагревателе 11, при этом температура и давление рабочего тела повышаются.
Нагретое рабочее тело совершает работу, расширяясь в полости расширения 1, и перемещает рабочий поршень 3 вниз. Таким образом, полость расширения увеличивается до максимального объема и заполняется горячим рабочим телом. Далее рабочий поршень двигается вверх и вытесняет рабочее тело из расширительной полости по газовой магистрали 7 в регенератор 8. Рабочее тело вытесняется в регенератор 8 в обход нагревателя 11 благодаря обратным клапанам 16 установленным в газовых магистралях 7 и 10. Проходя регенератор 8, горячее рабочее тело частично охлаждается и далее поступает в холодильник 9. В холодильнике 9 температура рабочего тела понижается с помощью охлаждающей среды. Под действием вытеснительного поршня 6 охлажденное рабочее тело заполняет полость возврата. Затем при движении вытеснительного поршня 6 вверх рабочее тело направляется по газовой магистрали 10 в обход холодильника в регенератор 8, где забирает часть теплоты от наполнителя регенератора и затем подается в нагреватель 11 и цикл повторяется. При такой организации циркуляции рабочего, когда рабочее тело из полости расширения направляется через регенератор в холодильник минуя нагреватель, а из полости вытеснения направляется через регенератор в нагреватель минуя холодильник возможно увеличение КПД двигателя за счет снижения тепловых потерь при охлаждении рабочего тела.