ДВИГАТЕЛЬ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к классу первичных двигателей, а именно к двигателям с внешним сгоранием, работающим по циклу Стирлинга, заключающимся в постоянном чередовании режимов нагревания и охлаждения некоторого рабочего тела в закрытом цилиндре. В качестве рабочего тела чаше всего выступает воздух, но также используют водород и гелий, фреоны, двуокись азота и другие. В качестве источника энергии двигатель Стирлинга может использовать различные теплоносители.
Известны двигатели внешнего сгорания, работающие по циклу Стирлинга, использующие в качестве внешнего источника тепла пламя открытого горения продуктов (Новый политехнический словарь / Гл. ред. А.Ю.Ишлинский. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - 671 с.: ил. С.512)
Основной недостаток известного двигателя а связан с тем, что исходная тепловая энергия передается рабочему телу не посредством прямого контакта, а путем теплопроводности стенок цилиндра, что снижает К.П.Д. процесса. Поскольку источник тепла расположен снаружи, то двигатель медленно реагирует на изменения параметров теплового потока, подводимого к цилиндру.
Задачей настоящей полезной модели является создание двигателя внешнего сгорания, обеспечивающего минимизацию потерь энергии при подводе тепла к рабочему телу за счет согласования подвода тепла с продолжительностью циклов перемещения рабочего и вытеснительного поршней.
Поставленная задача достигается тем, что двигатель внешнего сгорания содержит размещенные в цилиндре двигателя с зазором относительно друг друга вытеснительный и рабочий поршни, штоки которых взаимодействуют с маховиком кривошипно-шатунного механизма, при этом на торце цилиндра двигателя размещен индукционный нагреватель, а на внешней поверхности его противоположного конца установлен кольцевой холодильный блок.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема установки.
На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - цилиндр двигателя,
2 - рабочий поршень со штоком;
3 - вытеснительный поршень со штоком,
4 - рабочее тело,
5 - индукционный нагреватель,
6 - кольцевой холодильный блок,
7 - маховик,
8 и 9 - шатуны, соединяющие маховик с рабочим и вытеснительным поршнями.
Вытеснительный 3 и рабочий 2 поршни размещены в цилиндре двигателя 1 с зазором относительно друг друга, а штоки указанных поршней которых взаимодействуют с маховиком 7 кривошипно-шатунного механизма. Индукционный нагреватель 5 размещен на торце цилиндра двигателя 1, а кольцевой холодильный блок 6 размещен на внешней поверхности противоположного конца цилиндра двигателя 1.
Устройство работает следующим образом.
Индукционный нагреватель 5, располагаемый снаружи цилиндра 1, нагревает заключенное в нем рабочее тело (например, воздух) 4. Повышаемое при нагреве давление воздуха толкает рабочий поршень 2 и посредством шатуна 8 передает движение маховику 7 и соответственно приводящему валу (не показан). Конструктивно вытеснительный поршень 3 неплотно прилегает к стенкам цилиндра 1. Движение маховика 7 и, следовательно, вытеснительного поршня 3 вызывает перемещение разогретого воздуха в зону охлаждения, т.е. в область размещения кольцевого холодильного блока 6, и понижение давления. В результате рабочий поршень 2 опускается вниз, а вытеснительный поршень 3 поднимается вверх, тем самым вытесняя охлажденный воздух в нижнюю часть цилиндра 1. Далее цикл рабочей операции двигателя Стирлинга повторяется.
Описанный режим работы двигателя внешнего сгорания является создает условия, обеспечивающие наименьшие потери энергии при подводе тепла к рабочему телу, импульсную подачу энергии, согласованную с продолжительностью циклов перемещения рабочего и вытеснительного поршней, безопасность и экологичность применения.