Двигатель стирлинга. Патенты двигатель стирлинга

двигатель стирлинга - патент РФ 2115815

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в энергетике и на транспорте. Герметичный резервуар с помещенным внутрь рабочим телом 2 выполнен в форме по меньшей мере одной тороидальной камеры 1, между входным 15 и выходным 13 отверстиями которой размещено приспособление 4 для разделения камеры 1 на нагнетательную 5 и всасывающую 6 полости с возможностью свободного происхождения вытеснителя 3 в виде, например, вертящейся заслонки 4 с фиксацией поворота. Новым в двигателе является тороидальная форма резервуара 1 с заключенным в нем приспособлением 4, позволяющие организовать движение рабочего тела 2 с помощью свободноперемещающегося вытеснителя 3, например, в форме шара, таким образом, что все четыре фазы рабочего цикла Стирлинга происходят одновременно и содержащая полезную работу фаза изотермического расширения в камере 1 длится практически непрерывно. 1 з.п.ф., 1 ил. Изобретение относится к тепловым машинам, в частности, к свободнопоршневым двигателям Стирлинга. В известных конструкциях двигателей Стирлинга /Сб. статей под ред. В.М. Бродянского:" Двигатели Стирлинга". М. 1975/ используется на полезную работу только одна из четырех фаз цикла - изотермическое расширение с помощью рабочего поршня. В качестве прототипа выбран двигатель /Мухичев Г. А. и Щукин В.К. "Термодинамика и теплопередача", М., 1991, с.154 - 155/, содержащий герметичный резервуар, помещенное внутрь рабочее тело, перемещающиеся вдоль стенок резервуара и относительно друг друга два вытеснителя. Резервуар разделен на горячую холодную полости, которые выполнены с входными и выходными отверстиями и соединены между собой через теплообменник, а к наружной стенке извне подведено тепло. Преобразование тепловой энергии в механическую осуществлено вначале как возвратно-поступательное движение масс, которое затем с помощью кинематических звеньев только в течение одной фазы цикла Стирлинга преобразуется в полезную энергию вращающихся масс. Недостаточный КПД аналогов и прототипа объясняется неэффективным использованием времени цикла двигателя и наличием промежуточных звеньев возвратно-поступательного движения. Задачей изобретения является получение технологического результата в виде увеличения доли рабочей фазы в цикле Стирлинга. Технический результат достигается тем, что герметичный резервуар выполнен в форме, по меньшей мере, одной тороидальной камеры, между входным и выходным отверстиями которой размещено приспособление для разделения камеры на нагнетательную и всасывающую полости с возможностью свободного прохождения вытеснителя, в виде, например, вертящейся заслонки с фиксацией поворота. Сущность изобретения заключается в организации движения потока рабочей среды в герметичном резервуаре, изготовленном в форме по меньшей мере одной тороидальной камеры, с помощью, например, вертящейся заслонки с фиксацией поворота на 90o и свободно перемещающегося вытеснителя, разделяющих объем камеры на нагнетательную и всасывающую полость, таким образом, что все четыре фазы рабочего цикла Стирлинга происходят одновременно, а совершающая полезную работу фаза изотермического расширения в тороидальной камере происходит практически непрерывно во время всего цикла двигателя. Применение по меньшей мере еще одной тороидальной камеры, подключенной через теплообменник последовательно с первой и снабженной статорной обмоткой, а также вытеснителем из ферромагнитного материала, позволяет преобразовать тепловую энергию в электрическую без сложной кинематики возвратно-поступательного движения промежуточных звеньев. Предлагаемая конструкция двигателя Стирлинга может быть использована при проектировании экологически чистых транспортных средств, энергоустановок различного назначения, ветрогелиогенераторов и др. с повышенным КПД и высокой надежностью. Условие промышленной применимости достигнуто изменением формы герметичного резервуара, заключающего в себе приспособление для разделения тороидальной камеры в виде, например, вертящейся заслонки и вытеснителя-шара, изготовленных из жаропрочного материала. При определении условия новизны технического решения не выявлено соответствия предложенных признаков известному уровню техники. Условие изобретательского уровня подтверждается отсутствием известного влияния предложенных отличительных признаков технического решения на увеличение доли рабочей фазы в цикле двигателя Стирлинга. Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема работы двигателя. Конструкция двигателя содержит горячую камеру 1, рабочее тело 2, горячий вытеснитель 3, вертящуюся заслонку 4, горячую нагнетательную полость 5, горячую всасывающую полость 6, теплообменник 7, холодную камеру 8, холодную нагнетательную полость 9, холодную всасывающую полость 10, холодный вытеснитель 11, электромагнитный клапан 12, горячее нагнетательное отверстие 13, холодное нагнетательное отверстие 14, горячее всасывающее отверстие 15, холодное всасывающее отверстие 16, статорную обмотку 17, обмотку электромагнитного клапана 18, датчик открытия электромагнитного клапана 19, инжектор 20, регулирующий орган 21. Горячая камера 1 выполнена состоящей из двух металлокерамических полутороидов, штампованных заодно с полостью, где размещена вертящаяся заслонка 4. Рабочее тело - гелий. Горячий вытеснитель 3 - шар из жаропрочного материала. Вертящаяся заслонка 4 снабжена, например, пружинным фиксатором. Теплообменник 7 выполнен, например, с использованием эффекта "тепловых труб", заполненных промежуточными теплоносителями. Холодная камера8 изготовлена аналогично камере 1 из порошка ферромагнитного материала. Холодный вытеснитель 11 - из ферромагнетика и выполнен катящимся по стенке тора, в том числе, например, с помощью роликов, он снабжен также обмоткой типа "беличьей клетки" при асинхронном генерировании или постоянными магнитами. Для уменьшения трения и воздушного зазора вытеснитель 11 выполнен с удержанием на своей поверхности магнитной жидкости. Электромагнитный клапан 12 выполнен или с пружиной нормальнозакрытым или в виде вертящейся заслонки с электромагнитным удержанием. Его обмотка 18 включена через датчик положения 19, который размещен в стенке камеры 8 в районе нагнетательного отверстия 14. Инжектор 20 подключен между напорным и всасывающим каналами теплообменника 7 и снабжен регулирующим органом 21, меняющим долю пропускаемой через инжектор рабочей среды 2. Работает двигатель следующим образом. Подводимое через стенки горячей камеры 1 тепло Q повышает параметры рабочего тела 2, понуждая его расширяться в объеме, заключенном между горячим вытеснителем 3 и заслонкой 4 в нагнетательной полости 5 по направлению обозначенном на чертеже стрелкой от всасывающей полости 6. Это объясняется тем, что конструкция каналов теплообменника 7 обеспечивает меньшее динамическое сопротивление среде в прямом направлении. Начав движение вытеснитель 3 увлекает с собой среду 2, в том числе и в холодной камере 8, направление движения в которой предопределено подключением трубопроводов к нагнетательной 9 и всасывающей 10 полостям, образованным холодным вытеснителем 11 и электромагнитным клапаном 12. Начало движения рабочей среды 2 в тороидальной камере 1 и 8 означает начало рабочего цикла Стирлинга сразу: - в объемах от вытеснителя 3 до горячего нагнетательного отверстия 13 и от вытеснителя 11 до холодного нагнетательного отверстия 14 - начало фазы изотермического сжатия; - в объемах от вытеснителя 3 до горячего всасывающего отверстия 15 и от вытеснителя 11 до холодного всасывающего отверстия 16 начало фазы изотермического расширения; - в объеме от отверстия 13 до отверстия 16 начало фазы изохорического охлаждения; - в объеме от отверстия 14 до отверстия 15 начало фазы изохорического нагревания. При движении вытеснителя 11 наводится электродвижущая сила в статорной обмотке 17 и периодически включается обмотка 18 за счет срабатывания датчика 19, что обеспечивает наименьшие потери при циркуляции среды. При запуске расширяющаяся среда после отверстия 13 поступает также в инжектирующее сопло инжектора 20. При этом поступающий через регулирующий орган 21 инжектируемый поток приобретает дополнительную скорость и способствует быстрейшей организации движения рабочего тела 2 в заданном режиме тепломассообмена. Именно описанное движение рабочего тела 2 в герметичном резервуаре, выполненном в форме тора с помощью заключенной внутрь заслонки 4 и размещенной с возможностью свободного прохождения вытеснителя 3 обеспечивает непрерывное преобразование подводимого извне тепла Q в кинематическую энергию потока среды, которая затем преобразуется в полезную работу.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двигатель Стирлинга, содержащий герметичный резервуар, помещенное внутрь рабочее тело, перемещающиеся вдоль стенок резервуара вытеснители, резервуар разделен вытеснителями на полости, снабжен входными, выходными отверстиями, которые соединены между собой через теплообменник, и к наружной стенке резервуара извне подведено тепло, отличающийся тем, что герметичный резервуар выполнен в форме по меньшей мере одной тороидальной камеры, между входным и выходным отверстиями которой размещено приспособление для разделения камеры на нагнетательную и всасывающую полости с возможностью свободного прохождения вытеснителя. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что приспособление для разделения камеры на нагнетательную и всасывающую полости выполнено, например, в виде вертящейся заслонки с фиксацией поворота.

www.freepatent.ru

Двигатель стирлинга

Использование: двигателестроение, двигатели Стирлинга. Сущность изобретения: двигатель Стирлинга снабжен двумя расточками 20 и 21, примыкающими к охладителю 9, размещенными в магистрали 10 и сообщенными с кольцевыми каналами охладителя при помощи тангенциальных каналов 22 и 23, причем одна расточка 20 подключена к генератору 9, а другая 21 через тангенциальные отверстия 24 подключена к холодной полости 5 цилиндра 1. Наличие двух расточек, соединенных через тангенциальные каналы с кольцевыми каналами охладителя позволяет турбулизировать рабочее тело, что приводит к интенсификации теплообмена, а следовательно, и к повышению КПД двигателя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к двигателям, работающим по циклу Стирлинга.

Из авторского свидетельства N 1692205 (полож. реш. по заявке N 4796926/06 от 27.09.90) известен двигатель Стирлинга, содержащий по меньшей мере один цилиндр с верхней крышкой, вытеснительный и рабочий поршни, размещенные внутри цилиндра и разделяющие его на горячую полость, холодную полость и буферную полость, нагреватель, регенератор, охладитель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей горячую и холодную полости, причем охладитель содержит рубашку охлаждения с патрубками для подвода и отвода охлаждающей жидкости, охладитель выполнен в виде кольцевых каналов, образованных при помощи втулок с внутренними отверстиями, расположенными равномерно по диаметру цилиндра в рубашке охлаждения, рубашка охлаждения снабжена нижним и верхним кольцевыми коллекторами, подключенными соответственно к патрубкам подвода и отвода охлаждающей жидкости и сообщенными между собой через внутренние отверстия во втулках, через пазы, выполненные между втулками, и радиальный зазор, образованный в рубашке охлаждения у ее периферии, причем охладитель выполнен по типу "труба в трубе", при этом внутренние отверстия во втулках, пазы и радиальный зазор в рубашке охлаждения заполнены охлаждающей жидкостью, а кольцевые каналы рабочим телом. Недостатком известного двигателя является его низкий КПД, так как в гладких кольцевых каналах охладителя не происходит турбулизации и перемешивания рабочего тела из-за отсутствия источников турбулизации, вследствие чего снижается коэффициент теплоотдачи между рабочим телом и стенками охладителя, что и приводит к снижению КПД такого двигателя. Кроме того, в этом двигателе Стирлинга каналы для входа и выхода рабочего тела в охладитель выполнены радиальными, поэтому у концов кольцевых каналов охладителя напротив каналов для входа и выхода рабочего тела в охладитель за втулками образуются застойные зоны, в которых практически не происходит движения рабочего тела, в результате чего ухудшается теплообмен в этих зонах и снижается коэффициент теплоодачи между рабочим телом и стенками охладителя, что и приводит к снижению КПД двигателя Стирлинга. Каналы для выхода рабочего тела в холодную полость в этом двигателе выполнены радиальными, поэтому в холодной полости не происходит турбулизации и более интенсивного перемешивания рабочего тела из-за отсутствия источников турбулизации, что приводит к ухудшению теплообмена в холодной полости, снижению коэффициента теплоотдачи между рабочим телом и стенками цилиндра, а следовательно, и к снижению КПД двигателя Стирлинга. Целью изобретения является повышение КПД путем интенсификации теплообмена во внутреннем контуре двигателя. Поставленная цель достигается тем, что известный двигатель Стирлинга снабжен двумя расточками, примыкающими к охладителю, размещенными в магистрали и сообщенными с кольцевыми каналами охладителя при помощи тангенциальных каналов, причем одна расточка подключена к генератору, а другая через тангенциальные отверстия подключена к холодной полости цилиндра, тангенциальные каналы и отверстия выполнены прямоугольными, тангенциальные каналы и отверстия выполнены спиральными, в тангенциальных каналах и отверстиях размещены вставки спиральной формы, вставки выполнены из металлической полосы, скрученной в спираль и закреплены в тангенциальных каналах и отверстиях при помощи неразъемного соединения: сварки или пайки. На фиг. 1 изображен двигатель Стиринга в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А двигателя на фиг. 1 со спиральными каналами и отверстиями; на фиг. 3 разрез А-А двигателя на фиг. 1 с прямоугольными каналами и отверстиями, в которых размещены вставки спиральной формы. Двигатель Стиринга содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с верхней крышкой. Вытеснительный 2 и рабочий 3 поршни размещены внутри цилиндра 1 и разделяют его объем на горячую полость 4, холодную полость 5 и буферную полость 6. Нагреватель 7, регенератор 8, охладитель 9 установлены последовательно в магистрали 10, соединяющей горячую 4 и холодную 5 полости. Охладитель 9 содержит рубашку охлаждения 11 с патрубками для подвода 12 и отвода 13 охлаждающей жидкости. Охладитель 9 выполнен в виде кольцевых каналов, образованных при помощи втулок 14 с внутренними отверстиями 15, расположенными равномерно по диаметру цилиндра 1 в рубашке охлаждения 11. Рубашка охлаждения 11 снабжена нижним 16 и верхним 17 кольцевыми коллекторами, подключенными соответственно к патрубкам подвода 12 и отвода 13 охлаждающей жидкости и сообщенными между собой через внутренние отверстия 15 во втулках 14, через пазы 18, выполненные между втулками, и радиальный зазор 19, образованный в рубашке охлаждения 11 у ее периферии. Причем охладитель 9 выполнен по типу "труба в трубе", при этом внутренние отверстия 15 во втулках 14, пазы 18 и радиальный зазор 19 в рубашке охлаждения 11 заполнен охлаждающей жидкостью, а кольцевые каналы охладителя 9 рабочим телом. Двигатель снабжен двумя расточками 20 и 21, примыкающими к охладителю 9, размещенными в магистрали 10 и сообщенными с кольцевыми каналами охладителя 9 при помощи тангенциальных каналов 22 и 23, причем расточка 20 подключена к регенератору 8, а расточка 21 подключена к холодной полости 5 через тангенциальные отверстия 24 в гильзе 25. Тангенциальные отверстия 24 и каналы 22 и 23 могут быть выполнены как спиральными, так и прямоугольными. Для увеличения теплообменной поверхности охлаждения и повышения интенсификации теплообмена во внутреннем контуре двигателя в тангенциальных отверстиях 24 и каналах 22 и 23 размещены вставки 26 спиральной формы. Для упрощения технологии изготовления вставки 26 выполнены из металлической полосы, скрученной в спираль, и закреплены в тангенциальных отверстиях 24 и каналах 22 и 23 при помощи неразъемного соединения: сварки или пайки. Рабочий поршень 3 снабжен штоком 27 для передачи движения приводному механизму (не показан). Двигатель Стирлинга работает следующим образом. Теплота подводится к нагревателю 7 и горячей полости 4 и отводится от охладителя 9 и холодной полости 5 охлаждающей жидкостью, поступающей через патрубок 12 в коллектор 16, затем одновременно через внутренние отверстия 15 во втулках 14, радиальный зазор 19 и пазы 18 поступает в коллектор 17 и выходит через патрубок 13. При движении вытеснительного поршня 2 вверх рабочее тело из горячей полости 4 через нагреватель 7, регенератор 8 поступает в расточку 20, затем через тангенциальные каналы 22 попадает в кольцевые каналы охладителя 9 и далее через тангенциальные каналы 23, расточку 21 и тангенциальные отверстия 24 в гильзе 25 перемещается в холодную полость 5 и охлаждается. За счет тангенциальных каналов 22 и 23 происходит интенсификация теплообмена в кольцевых каналах охладителя 9 путем закручивания, турбулизации и спирального движения рабочего тела, а за счет тангенциальных отверстий 24 в гильзе 25 происходит интенсификация теплообмена в холодной полости 5 за счет вращения и более интенсивного перемещения рабочего тела. Давление в цилиндре 1 при этом снижается и рабочий поршень 3 за счет усилия, действующего на шток 27 от приводного механизма, перемещается в верхнее положение, осуществляя сжатие рабочего тела. После реверса вытеснительный поршень 2 перемещается вниз. При этом рабочее тело из холодной полости 5 через тангенциальные отверстия 24, расточку 21 и тангенциальные каналы 23 поступает в кольцевые каналы охладителя 9, затем через тангенциальные каналы 22, расточку 20, регенератор 8 и нагреватель 7 перемещается в горячую полость 4 и прогревается. В результате нагрева рабочего тела давление в цилиндре 1 повышается и воздействует на рабочий поршень 3, который под действием этого давления начинает двигаться к нижнему положению, совершая расширение рабочего тела и полезную работу, передаваемую через шток 27 приводному механизму. После реверса вытеснительного поршня 2 к верхнему положению цикл повторяется. Наличие двух расточек, соединенных через тангенциальные каналы с кольцевыми каналами охладителя, позволяет закручивать, турбулизировать и более интенсивно перемещать рабочее тело при спиральном движении его по кольцевым каналам охладителя, что приводит к интенсификации теплообмена во внутреннем контуре за счет увеличения коэффициента теплоодачи между рабочим телом и стенками охладителя, увеличению перепада давления в цилиндре, увеличению индикаторной и выходной мощности, а следовательно, и к повышению КПД двигателя Стирлинга. Наличие в гильзе тангенциальных отверстий, выходящих в холодную полость, позволяет также интенсифицировать теплообмен, но уже в холодной полости за счет вращения рабочего тела и увеличения тем самым коэффициента теплоотдачи между рабочим телом и стенками цилиндра, что приводит к повышению эффективности внутреннего контура и повышению КПД двигателя Стирлинга. Размещение спиральных вставок в тангенциальных каналах и отверстиях позволяет не только увеличить теплообмен и улучшить эффективность внутреннего контура двигателя путем вращения и турбулизации рабочего тела, но и увеличить теплообменную поверхность тангенциальных каналов и отверстий, что и приводит к повышению эффективности двигателя Стирлинга и повышению его КПД. Двигатель Стирлинга может быть с успехом использован в автономных установках систем навигации, систем жизнеобеспечения в труднодоступных районах, под водой, в космическом пространстве, под землей и других отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

1. Двигатель Стирлинга, содержащий по меньшей мере один цилиндр с верхней крышкой, вытеснительный и рабочий поршни, размещенные внутри цилиндра и разделяющие его объем на горячую полость, холодную полость и буферную полость, нагреватель, регенератор, охладитель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей горячую и холодную полости, причем охладитель содержит рубашку охлаждения с патрубками для подвода и отвода охлаждающей жидкости, охладитель выполнен в виде кольцевых каналов, образованных при помощи втулок с внутренними отверстиями, расположенными равномерно по диаметру цилиндра в рубашке охлаждения, рубашка охлаждения снабжена нижним и верхним кольцевыми коллекторами, подключенными соответственно к патрубкам подвода и отвода охлаждающей жидкости и сообщенными между собой через внутренние отверстия во втулках, через пазы, выполненные между втулками, и радиальный зазор, образованный в рубашке охлаждения у ее периферии, причем охладитель выполнен по типу "труба в трубе", при этом внутренние отверстия во втулках, пазы и радиальный зазор в рубашке охлаждения заполнены охлаждающей жидкостью, а кольцевые каналы рабочим телом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем интенсификации теплообмена во внутреннем контуре, двигатель снабжен двумя расточками, примыкающими к охладителю, размещенными в магистрали и сообщенными с кольцевыми каналами охладителя при помощи тангенциальных каналов, причем одна расточка подключена к регенератору, а другая через тангенциальные отверстия подключена к холодной полости цилиндра. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что тангенциальные каналы и отверстия выполнены прямолинейными. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что тангенциальные каналы и отверстия выполнены спиральными. 4. Двигатель по пп.1 3, отличающийся тем, что в тангенциальных каналах и отверстиях размещены вставки спиральной формы. 5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, вставки выполнены из металлической полосы, скрученной в спираль, и закреплены в тангенциальных каналах и отверстиях при помощи неразъемного соединения: сварки или пайки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Двигатель стирлинга | Банк патентов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к области газовых регенеративных машин, работающих по циклу Стирлинга. Известна криогенная холодильная машина, содержащая встроенный в цилиндр машины холодильник. [1] Недостатком данной машины является увеличение габаритных размеров за счет выноса остальных теплообменых аппаратов за пределы цилиндра. Известно устройство двигателя Стирлинга, включающее камеру сгорания, топливную форсунку, нагреватель, горячую полость, регенератор, вытеснитель, рабочий поршень, холодильник, холодную полость, цилиндр и привод. [2] Недостатком данного устройства является сложное конструктивное исполнение нагревателя, большое "мертвое пространство" машины, невысокая эффективность работы камеры сгорания. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении "мертвого пространства", повышении эффективности цикла, уменьшении элементов базы и упрощении конструкции двигателей. Для достижения этого технического результата двигатель Стирлинга, включающий в себя камеру сгорания с топливной форсункой, рабочий поршень, вытеснитель, встроенные в цилиндр регенератор и холодильник, привод, снабжен камерой сгорания цилиндрической формы с разделяющим экраном, обеспечивающим подогрев подаваемого воздуха, и радиально расположенными топливными форсунками в нижней части камеры, а также вытеснителем, соединенным с цилиндром с помощью гофрированного эластичного, теплостойкого материала, образующего стенки горячей полости, имеющие шток, проходящий через регенератор и холодильник. Введение в состав двигателя Стирлинга камеры сгорания с разделяющим экраном и радиально расположенными форсунками, а также вытеснителя, соединенного с цилиндром машины с помощью гофрированного теплостойкого материала, позволяет получить новое средство, заключающееся в повышении термодинамической эффективности двигателя за счет подогрева подаваемого в камеру сгорания воздуха, равномерного интенсивного прогрева рабочего тела, заключенного в горячей полости, исключения такого элемента как нагреватель, а, следовательно, и его "мертвого пространства", что позволяет повысить к.п.д. двигателя. На чертеже изображен двигатель Стирлинга. Двигатель имеет цилиндр 1, внутри которого расположен рабочий поршень 2, холодильник 3 с патрубком для циркуляции охлаждающей жидкости 16, ренегератор 4. Вытеснитель 12 соединен с цилиндром 1 с помощью гофрированного эластичного и теплостойкого материала 13, который вместе с вытеснителем 12 и верхней частью регенератора 4 образует горячую полость 5 двигателя. Шток 14 вытеснителя 12 проходит через регенератор 4 и холодильник 3. Камера сгорания 10 имеет разделительный экран 11, патрубки для подачи воздуха 8, канал 7 для движения воздуха и канал 9 для удаления отработавших газов. В нижней части камеры сгорания 10 радиально расположены топливные форсунки 6. Камера сгорания 10 выполнена с теплоизоляцией 15. Двигатель имеет холодную полость 17, ограниченную верхней поверхностью рабочего поршня 2, нижней частью холодильника 3 и стенками цилиндра 1. Для герметизации рабочих полостей 5, 17, все двигающиеся элементы снабжены уплотнениями 18. Двигатель Стирлинга работает следующим образом. В камеру сгорания 10 подается через патрубки 8 по каналу 7 воздух, подогреваемый отработанными газами, двигающимися в противоположном направлении и удаляемыми через канал 9. Потоки воздуха и отработанных газов разделены экраном 11. Для образования горючей смеси в камеру сгорания 10, через радиально расположенные топливные форсунки 6 подается топливо. Вытеснитель 12 находится в нижней мертвой точке (НМТ), плотно прижав сложенные гофры стенки 13 к нижней части камеры сгорания 10. Рабочий поршень 2, двигаясь, вверх сжимает рабочий газ, под действием внешних сил газ сжимается в полости 17 и "мертвых" объемах холодильника 3 и регенератора 4. В холодильнике 3 поступающая через патрубок 16 охлажденная жидкость забирает тепло от сжимаемого рабочего тела. При достижении определенного уровня рабочего поршня 2 процесс сжатия заканчивается, и вытеснитель 12 начинает движение вверх, одновременно с продолжающим движение рабочим поршнем 2, перемещая, при постоянном объеме, рабочий газ через холодильник 3, регенератор 4 и горячую полость 5. Сложенные гофры стенки 13 растягиваются, увеличивая объем горячей полости 5. Рабочее тело получает тепло от регенератора 4. Рабочий поршень 2 заканчивает свое движение вверх, в верхней мертвой точке (ВМТ). Теперь рабочий газ в горячей полости 5, где за счет воспламенения топлива, подаваемого через форсунки 6, нагревается через гофрированные стенки 13, увеличивается его давление, что приводит к движению вытеснителя 12 вверх, а рабочего поршня 2 вниз. Данный процесс приводит к совершению положительной работы. Вытеснитель 12 достигает своей ВМТ, подача тепла прекращается, и начинает двигаться вниз, одновременно с рабочим поршнем 2, переталкивая рабочий газ через регенератор 4, где отдает ему свое тепло, холодильник 3 в холодную полость 17. Рабочий поршень 2 достигает своей НМТ и начинает двигаться вверх, навстречу вытеснителю 12. Начинается процесс сжатия. В холодильнике 3 поступающая через патрубок 16 охлаждающая жидкость забирает тепло от сжимаемого рабочего тела. Вытеснитель достигает своей НМТ, плотно прижимая сложенные гофры стенки 13 горячей полости к нижнему торцу камеры сгорания 10. Цикл повторяется. Источники информации. 1. Заявка Великобритании N 1483356 (заявлена в 1974). 2. Г.Ридер. Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М. Мир, 1986, стр. 55. - прототип.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель Стирлинга, включающий камеру сгорания с топливной форсункой, рабочий поршень, вытеснитель, регенератор, холодильник, привод, отличающийся тем, что камера сгорания снабжена разделяющим экраном, обеспечивающим подогрев подаваемого воздуха, и радиально расположенными топливными форсунками в нижней части камеры, а вытеснитель, шток которого проходит через регенератор и холодильник, соединен с цилиндром двигателя с помощью гофрированного эластичного, теплостойкого материала, образующего стенки горячей полости.

bankpatentov.ru

Двигатель стирлинга

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям работающим по циклу Стирлинга, и позволяет повысить надежность двигателя. Двигатель Стирлинга содержит цилиндр 1 с верхней крышкой 2, снабженной емкостью для размещения источника теплоты 4. Вытеснительный 5 и рабочий 6 поршни отделяют в цилиндре горячую 7 и холодную 8 полости, сообщенные между собой через нагреватель 9, регенератор 10 и охладитель 11. Нагреватель 9 выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными пазами 13 и 14, заполненными вставками с прямоугольной, Г-, Т- или П-образной формой сечения. Работа двигателя осуществляется под действием теплофизических процессов. Выполнение нагревателя в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, выполненными в виде пазов, позволяет повысить надежность двигателя за счет исключения малонадежной тепловой трубы и улучшения качества сварных швов путем улучшения доступа к ним. Исключение воздушного зазора между емкостью и источником теплоты за счет их соединения между собой при помощи припоя или сварки, а также увеличение сечения, по которому передается теплота от источника к нагревателю и горячей полости, позволяет повысить надежность двигателя за счет уменьшения теплового сопротивления между источником теплоты и нагревателем. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям, работающим по циклу Стирлинга. Цель изобретения повышение надежности двигателя Стирлинга. На фиг.1 изображен двигатель Стирлинга в разрезе; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 с вставкой прямоугольного сечения; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1 с вставкой Г-образного сечения; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1 с вставкой Т-образного сечения; на фиг.5 разрез А-А на фиг.1 с вставкой П-образного сечения; на фиг.6 разрез А-А на фиг.1 с вставками Г, Т, П и прямоугольного сечения; на фиг. 7 разрез Б-Б на фиг.1 с вставками Т-образного сечения; на фиг.8 разрез Б-Б на фиг.1 с вставками прямоугольного сечения и кольцевым коллектором, объединяющим каналы нагревателя у периферии диска. Двигатель Стирлинга содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с верхней крышкой 2, снабженной емкостью 3 для размещения источника теплоты 4. Вытеснительный 5 и рабочий 6 поршни отделяют в цилиндре 1 горячую 7 и холодную 8 полости. Нагреватель 9, регенератор 10 и охладитель 11 установлены последовательно в магистрали, соединяющей между собой горячую 7 и холодную 8 полости. Рабочий поршень 6 снабжен штоком 12 для передачи движения приводному механизму (на чертеже не показан). Нагреватель 9 выполнен в виде диска с размещенными в нем радикальными каналами, разделенными на пары, в каждой из которых один канал 13 соединяют горячую полость 7 с периферией диска, а другой канал 14 соединяет периферию диска с регенератором 10, причем каналы 13 и 14 каждой пары сообщены между собой у периферии диска нагревателя 9 и выполнены в виде пазов, заполненных вставками 15. Для снижения утечек теплоты от источника 4 в окружающую среду емкость 3 с источником 4 и диск нагревателя 9 окружены тепловой изоляцией 16. Для защиты от механических воздействий емкость 3 с источником 4, диском нагревателя 9 и тепловой изоляцией 16 помещены в кожух 17. Для упрощения технологии изготовления и увеличения теплообменной поверхности радиальные каналы 13 и 14 всех пар нагревателя 9 выполнены в виде пазов, заполненных вставками 15 прямоугольного (см. фиг.2), Г-образного (см. фиг.3), Т-образного (см. фиг.4) или П-образного (см. фиг.5) сечения. Для исключения воздушного зазора между диском нагревателя 9 и емкостью 3 с источником теплоты 4 и уменьшения теплового сопротивления при передаче тепла от источника 4 к нагревателю 9 и горячей полости 7 диск нагревателя 9 и емкость 3 соединены между собой при помощи сварки или припоя. Для упрощения технологии изготовления каналы 13 и 14 всех пар нагревателя 9 соединены между собой по периферии кольцевым коллектором 18 (см. фиг.8). Двигатель Стирлинга работает следующим образом. Тепловая энергия передается от источника теплоты 4 к нагревателю 9 и горячей полости 7 за счет теплопроводности материала емкости 3. При движении вытеснительного поршня 5 вверх рабочее тело из горячей полости 7 через каналы 13 и 14 нагревателя 9, регенератор 10 и охладитель 11 перемещается в холодную полость 8 и охлаждается. Давление в цилиндре 4 при этом понижается, а рабочий поршень 6 за счет усилия, действующего на шток 12 от приводного механизма, перемещается в верхнее положение, осуществляя сжатие рабочего тела. После реверса вытеснительный поршень 5 перемещается вниз. При этом рабочее тело из холодной полости 8 через охладитель 11, регенератор 10 и каналы 13 и 14 нагревателя 9 перемещается в горячую полость 7 и прогревается, а давление в цилиндре 1 повышается и воздействует на рабочий поршень 6, который под действием этого давления начинает двигаться вниз, совершая расширение рабочего тела и полезную работу, передаваемую через шток 12 приводному механизму (на фигурах не показан). После реверса вытеснителя 5 к верхнему положению цикл повторяется. Выполнение нагревателя в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, выполненными в виде пазов, заполненных вставками фигурного сечения, позволило упростить технологию изготовления и повысить КПД двигателя за счет увеличения теплообменной поверхности нагревателя, но и повысить надежность двигателя Стирлинга за счет исключения малонадежной тепловой трубы и улучшения качества сварных швов путем улучшения доступа к ним.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр с верхней крышкой, снабженной емкостью для размещения источника теплоты, вытеснительный и рабочий поршни, размещенные в цилиндре и разделяющие его объем на горячую полость, холодную полость и буферную полость, нагреватель, регенератор и охладитель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей горячую и холодную полости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности двигателя, нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными профилированными каналами, одна часть каналов соединяет горячую полость с периферией диска, где сообщена с другой частью каналов, соединяющих периферию диска с регенератором, причем каналы выполнены в виде пазов, заполненных вставками. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель и емкость с размещенным в ней источником теплоты соединены между собой при помощи припоя. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель и емкость, в которую заключен источник теплоты, соединены между собой при помощи сварки. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, вставки выполнены прямоугольной Г-, Т- или П-образной формы сечения. 5. Двигатель по пп. 1, 4, отличающийся тем, что каналы нагревателя объединены по периферии кольцевым коллектором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям, работающим по циклу Стирлинга, и позволяет повысить КПД двигателя

Изобретение относится к машиностроению , в частности к двигателям с подводом теплоты, например, работающим по циклу Стирлинга

Изобретение относится к двигателям с внешним подводом теплоты, работающим по циклу Стирлинга

Изобретение относится к силовым установкам, использующим двигатели Стирлинга, для перекачивания жидкости

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при создании двигателей Стирлинга

Изобретение относится к области машиностроения и позволяет увеличить КПД двигателя путем интенсификации теплообмена и равномерности распределения температур в нагревателе

Изобретение относится к машиностроению им.б

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к двигателям, работающим по циклу Стирлинга

Изобретение относится к теплоэнергетике и газовым регенеративным машинам, работающим по циклу Стирлинга

Изобретение относится к объемной роторной машине, предназначенной для работы по циклу Стирлинга, и может быть использовано при изготовлении холодильников, тепловых насосов и двигателей

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к тепловым установкам такого типа, который охарактеризован в ограничительной части первого пункта формулы изобретения

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внешнего сгорания, паровым котлам и отопительным системам

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к тепловым двигателям с внешним подводом теплоты, и может быть использовано в автомобилестроении, а также в качестве двигательных устройств морского и речного транспорта

Изобретение относится к области теплоэнергетики и газовых регенеративных машин, работающих по прямому и обратному циклам Стирлинга, предназначенных в качестве автономных энергоустановок для стационарных и передвижных объектов при одновременном производстве электроэнергии и тепла

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям работающим по циклу Стирлинга, и позволяет повысить надежность двигателя

www.findpatent.ru

двигатель стирлинга - патент РФ 2099562

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: в устройстве двигателя исключен нагреватель, подвод тепла в фазе расширения осуществляется через гофрированные стенки 13 горячей полости 5. Для эффективного и равномерного подвода тепла к рабочему телу топливные форсунки 6 расположены радиально в нижней части камеры сгорания 10, которая снабжена разделительным экраном 11, обеспечивающим противоток отработанных газов и воздуха, с целью предварительного подогрева последнего. 1 ил. Изобретение относится к области газовых регенеративных машин, работающих по циклу Стирлинга. Известна криогенная холодильная машина, содержащая встроенный в цилиндр машины холодильник. [1] Недостатком данной машины является увеличение габаритных размеров за счет выноса остальных теплообменых аппаратов за пределы цилиндра. Известно устройство двигателя Стирлинга, включающее камеру сгорания, топливную форсунку, нагреватель, горячую полость, регенератор, вытеснитель, рабочий поршень, холодильник, холодную полость, цилиндр и привод. [2] Недостатком данного устройства является сложное конструктивное исполнение нагревателя, большое "мертвое пространство" машины, невысокая эффективность работы камеры сгорания. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении "мертвого пространства", повышении эффективности цикла, уменьшении элементов базы и упрощении конструкции двигателей. Для достижения этого технического результата двигатель Стирлинга, включающий в себя камеру сгорания с топливной форсункой, рабочий поршень, вытеснитель, встроенные в цилиндр регенератор и холодильник, привод, снабжен камерой сгорания цилиндрической формы с разделяющим экраном, обеспечивающим подогрев подаваемого воздуха, и радиально расположенными топливными форсунками в нижней части камеры, а также вытеснителем, соединенным с цилиндром с помощью гофрированного эластичного, теплостойкого материала, образующего стенки горячей полости, имеющие шток, проходящий через регенератор и холодильник. Введение в состав двигателя Стирлинга камеры сгорания с разделяющим экраном и радиально расположенными форсунками, а также вытеснителя, соединенного с цилиндром машины с помощью гофрированного теплостойкого материала, позволяет получить новое средство, заключающееся в повышении термодинамической эффективности двигателя за счет подогрева подаваемого в камеру сгорания воздуха, равномерного интенсивного прогрева рабочего тела, заключенного в горячей полости, исключения такого элемента как нагреватель, а, следовательно, и его "мертвого пространства", что позволяет повысить к.п.д. двигателя. На чертеже изображен двигатель Стирлинга. Двигатель имеет цилиндр 1, внутри которого расположен рабочий поршень 2, холодильник 3 с патрубком для циркуляции охлаждающей жидкости 16, ренегератор 4. Вытеснитель 12 соединен с цилиндром 1 с помощью гофрированного эластичного и теплостойкого материала 13, который вместе с вытеснителем 12 и верхней частью регенератора 4 образует горячую полость 5 двигателя. Шток 14 вытеснителя 12 проходит через регенератор 4 и холодильник 3. Камера сгорания 10 имеет разделительный экран 11, патрубки для подачи воздуха 8, канал 7 для движения воздуха и канал 9 для удаления отработавших газов. В нижней части камеры сгорания 10 радиально расположены топливные форсунки 6. Камера сгорания 10 выполнена с теплоизоляцией 15. Двигатель имеет холодную полость 17, ограниченную верхней поверхностью рабочего поршня 2, нижней частью холодильника 3 и стенками цилиндра 1. Для герметизации рабочих полостей 5, 17, все двигающиеся элементы снабжены уплотнениями 18. Двигатель Стирлинга работает следующим образом. В камеру сгорания 10 подается через патрубки 8 по каналу 7 воздух, подогреваемый отработанными газами, двигающимися в противоположном направлении и удаляемыми через канал 9. Потоки воздуха и отработанных газов разделены экраном 11. Для образования горючей смеси в камеру сгорания 10, через радиально расположенные топливные форсунки 6 подается топливо. Вытеснитель 12 находится в нижней мертвой точке (НМТ), плотно прижав сложенные гофры стенки 13 к нижней части камеры сгорания 10. Рабочий поршень 2, двигаясь, вверх сжимает рабочий газ, под действием внешних сил газ сжимается в полости 17 и "мертвых" объемах холодильника 3 и регенератора 4. В холодильнике 3 поступающая через патрубок 16 охлажденная жидкость забирает тепло от сжимаемого рабочего тела. При достижении определенного уровня рабочего поршня 2 процесс сжатия заканчивается, и вытеснитель 12 начинает движение вверх, одновременно с продолжающим движение рабочим поршнем 2, перемещая, при постоянном объеме, рабочий газ через холодильник 3, регенератор 4 и горячую полость 5. Сложенные гофры стенки 13 растягиваются, увеличивая объем горячей полости 5. Рабочее тело получает тепло от регенератора 4. Рабочий поршень 2 заканчивает свое движение вверх, в верхней мертвой точке (ВМТ). Теперь рабочий газ в горячей полости 5, где за счет воспламенения топлива, подаваемого через форсунки 6, нагревается через гофрированные стенки 13, увеличивается его давление, что приводит к движению вытеснителя 12 вверх, а рабочего поршня 2 вниз. Данный процесс приводит к совершению положительной работы. Вытеснитель 12 достигает своей ВМТ, подача тепла прекращается, и начинает двигаться вниз, одновременно с рабочим поршнем 2, переталкивая рабочий газ через регенератор 4, где отдает ему свое тепло, холодильник 3 в холодную полость 17. Рабочий поршень 2 достигает своей НМТ и начинает двигаться вверх, навстречу вытеснителю 12. Начинается процесс сжатия. В холодильнике 3 поступающая через патрубок 16 охлаждающая жидкость забирает тепло от сжимаемого рабочего тела. Вытеснитель достигает своей НМТ, плотно прижимая сложенные гофры стенки 13 горячей полости к нижнему торцу камеры сгорания 10. Цикл повторяется. Источники информации. 1. Заявка Великобритании N 1483356 (заявлена в 1974). 2. Г.Ридер. Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М. Мир, 1986, стр. 55. - прототип.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

www.freepatent.ru

Двигатель стирлинга

Изобретение относится к области газовых регенеративных машин, работающих по циклу Стирлинга.

Известна криогенная холодильная машина, содержащая встроенный в цилиндр машины холодильник. [1] Недостатком данной машины является увеличение габаритных размеров за счет выноса остальных теплообменых аппаратов за пределы цилиндра. Известно устройство двигателя Стирлинга, включающее камеру сгорания, топливную форсунку, нагреватель, горячую полость, регенератор, вытеснитель, рабочий поршень, холодильник, холодную полость, цилиндр и привод. [2] Недостатком данного устройства является сложное конструктивное исполнение нагревателя, большое "мертвое пространство" машины, невысокая эффективность работы камеры сгорания. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении "мертвого пространства", повышении эффективности цикла, уменьшении элементов базы и упрощении конструкции двигателей. Для достижения этого технического результата двигатель Стирлинга, включающий в себя камеру сгорания с топливной форсункой, рабочий поршень, вытеснитель, встроенные в цилиндр регенератор и холодильник, привод, снабжен камерой сгорания цилиндрической формы с разделяющим экраном, обеспечивающим подогрев подаваемого воздуха, и радиально расположенными топливными форсунками в нижней части камеры, а также вытеснителем, соединенным с цилиндром с помощью гофрированного эластичного, теплостойкого материала, образующего стенки горячей полости, имеющие шток, проходящий через регенератор и холодильник. Введение в состав двигателя Стирлинга камеры сгорания с разделяющим экраном и радиально расположенными форсунками, а также вытеснителя, соединенного с цилиндром машины с помощью гофрированного теплостойкого материала, позволяет получить новое средство, заключающееся в повышении термодинамической эффективности двигателя за счет подогрева подаваемого в камеру сгорания воздуха, равномерного интенсивного прогрева рабочего тела, заключенного в горячей полости, исключения такого элемента как нагреватель, а, следовательно, и его "мертвого пространства", что позволяет повысить к.п.д. двигателя. На чертеже изображен двигатель Стирлинга. Двигатель имеет цилиндр 1, внутри которого расположен рабочий поршень 2, холодильник 3 с патрубком для циркуляции охлаждающей жидкости 16, ренегератор 4. Вытеснитель 12 соединен с цилиндром 1 с помощью гофрированного эластичного и теплостойкого материала 13, который вместе с вытеснителем 12 и верхней частью регенератора 4 образует горячую полость 5 двигателя. Шток 14 вытеснителя 12 проходит через регенератор 4 и холодильник 3. Камера сгорания 10 имеет разделительный экран 11, патрубки для подачи воздуха 8, канал 7 для движения воздуха и канал 9 для удаления отработавших газов. В нижней части камеры сгорания 10 радиально расположены топливные форсунки 6. Камера сгорания 10 выполнена с теплоизоляцией 15. Двигатель имеет холодную полость 17, ограниченную верхней поверхностью рабочего поршня 2, нижней частью холодильника 3 и стенками цилиндра 1. Для герметизации рабочих полостей 5, 17, все двигающиеся элементы снабжены уплотнениями 18. Двигатель Стирлинга работает следующим образом. В камеру сгорания 10 подается через патрубки 8 по каналу 7 воздух, подогреваемый отработанными газами, двигающимися в противоположном направлении и удаляемыми через канал 9. Потоки воздуха и отработанных газов разделены экраном 11. Для образования горючей смеси в камеру сгорания 10, через радиально расположенные топливные форсунки 6 подается топливо. Вытеснитель 12 находится в нижней мертвой точке (НМТ), плотно прижав сложенные гофры стенки 13 к нижней части камеры сгорания 10. Рабочий поршень 2, двигаясь, вверх сжимает рабочий газ, под действием внешних сил газ сжимается в полости 17 и "мертвых" объемах холодильника 3 и регенератора 4. В холодильнике 3 поступающая через патрубок 16 охлажденная жидкость забирает тепло от сжимаемого рабочего тела. При достижении определенного уровня рабочего поршня 2 процесс сжатия заканчивается, и вытеснитель 12 начинает движение вверх, одновременно с продолжающим движение рабочим поршнем 2, перемещая, при постоянном объеме, рабочий газ через холодильник 3, регенератор 4 и горячую полость 5. Сложенные гофры стенки 13 растягиваются, увеличивая объем горячей полости 5. Рабочее тело получает тепло от регенератора 4. Рабочий поршень 2 заканчивает свое движение вверх, в верхней мертвой точке (ВМТ). Теперь рабочий газ в горячей полости 5, где за счет воспламенения топлива, подаваемого через форсунки 6, нагревается через гофрированные стенки 13, увеличивается его давление, что приводит к движению вытеснителя 12 вверх, а рабочего поршня 2 вниз. Данный процесс приводит к совершению положительной работы. Вытеснитель 12 достигает своей ВМТ, подача тепла прекращается, и начинает двигаться вниз, одновременно с рабочим поршнем 2, переталкивая рабочий газ через регенератор 4, где отдает ему свое тепло, холодильник 3 в холодную полость 17. Рабочий поршень 2 достигает своей НМТ и начинает двигаться вверх, навстречу вытеснителю 12. Начинается процесс сжатия. В холодильнике 3 поступающая через патрубок 16 охлаждающая жидкость забирает тепло от сжимаемого рабочего тела. Вытеснитель достигает своей НМТ, плотно прижимая сложенные гофры стенки 13 горячей полости к нижнему торцу камеры сгорания 10. Цикл повторяется. Источники информации. 1. Заявка Великобритании N 1483356 (заявлена в 1974). 2. Г.Ридер. Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М. Мир, 1986, стр. 55. - прототип.

Формула изобретения

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

двигатель стирлинга - патент РФ 2008489

Сущность изобретения: двигатель Стирлинга содержит цилиндр, вытеснительный и рабочий поршни, отделяющие в цилиндре горячую и холодную полости, сообщенные между собой через нагреватель, регенератор и охладитель. Нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, имеющими форму усеченной по образующей цилиндрической трубы. Полезная мощность снимается с поршня через шток. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям, работающим по циклу Стирлинга, и может быть использовано в автономных установках систем навигации и систем жизнеобеспечения в труднодоступных районах, а также в аппаратах, длительное время находящихся под землей, в космическом пространстве и под водой. Известен двигатель Стирлинга, содержащий по меньшей мере один цилиндр с установленным в нем вытеснителем и поршнем, отделяющим в цилиндре горячую и холодную полости, сообщенные между собой через нагреватель, регенератор и охладитель. Нагреватель двигателя Стирлинга выполнен трубчатым. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двигатель Стирлинга, содержащий по меньшей мере один цилиндр с установленными в нем вытеснителем и поршнем, отделяющим в цилиндре горячую и холодную полости, сообщенные между собой через нагреватель, регенератор и охладитель. В этом двигателе нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными профилированными каналами, разделенными на пары, в каждой из которых один канал выходит в горячую полость цилиндра и сообщен у периферии диска с другим каналом, выходящим в регенератор, причем каналы нагревателя выполнены в виде пазов, перекрытых при помощи вставок прямоугольного сечения. Недостатком этого двигателя являются низкая эффективность нагревателя, обусловленная небольшой в отношении к общей поверхности канала поверхностью канала, обращенной к источнику теплоты, плохим подводом тепла по материалу нагревателя к внутренней поверхности канала вследствие небольшого расстояния между каналами, перекрытие одного канала другим и плохой подвод тепла по тонким перемычкам между каналами. Целью изобретения является повышение КПД двигателя Стирлинга. Поставленная цель достигается тем, что в двигателе Стирлинга, содеpжащем по меньшей мере один цилиндр с верхней крышкой, снабженной емкостью для размещения источника теплоты, вытеснительный и рабочий поршни, размещенные в цилиндре и разделяющие его объем на горячую полость, холодную полость и буферную полость, охладитель, регенератор и нагреватель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей горячую и холодную полости, причем нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем профилированными каналами, одна часть которых соединяет горячую полость с периферией диска, где сообщена с другой частью каналов, соединяющих периферию диска с регенератором, каналы нагревателя выполнены в виде усеченной по образующей цилиндрической трубы, обращенной большей своей поверхностью к источнику теплоты. С целью упрощения изготовления каналы нагревателя выполнены в виде отверстий, заполненных вставками, представляющими собой элемент, поперечное сечение которого представляет собой два полуцилиндра разного диаметра, соединенных по центру вращения. Выполнение нагревателя двигателя Стирлинга в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, имеющими форму усеченной цилиндрической трубы, позволяет ориентировать каналы таким образом, что они обращены к источнику теплоты большей поверхностью. Кроме того, выполнение каналов нагревателя в виде усеченной цилиндрической трубы позволяет уменьшить число каналов за счет значительно развитой поверхности одного канала. Расстояние между каналами увеличивается и улучшается подвод тепла к другим поверхностям канала. Выполнение каналов нагревателя в виде усеченной по образующей цилиндрической трубы с помощью отверстий, заполненных вставками, позволяет сформировать канал любой ширины с развитой теплообменной поверхностью каналов, что позволяет уменьшить "мертвый" объем нагрева тел, тем самым увеличить степень сжатия и повысить КПД двигателя Стирглинга. Технология изготовления каналов в виде усеченной по образующей цилиндрической трубы проста. В нагревателе, имеющем форму диска, сверлением изготавливаются отверстия, в которые устанавливаются вставки. Вставки изготавливаются из стержня диаметр которого равен диаметру отверстия, фрезерованием фасонной фрезой, имеющей профиль, диаметр которого равен диаметру малого полуцилиндра. Каналы нагревателя объединены по периферии кольцевым коллектором, который выполняется на токарном станке без использования каких-либо приспособлений. Отличительные признаки заявляемого технического решения. Нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем каналами, имеющими форму усеченной по образующей цилиндрической трубы, обращенной большей поверхностью к источнику теплоты. Каналы нагревателя выполнены в виде отверстий, заполненных вставками, представляющими собой элемент, поперечное сечение которого состоит из двух полуцилиндров разного диаметра, соединенных по центру вращения. На фиг. 1 изображен двигатель Стирлинга в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Двигатель Стирлинга содержит по меньшей мере один цилиндр 1 и установленные в нем вытеснитель 2 и поршень 3, отделяющие в цилиндре 1 горячую 4 и холодную 5 полости, сообщенные между собой через нагреватель 6, регенератор 7 и охладитель 8 полости. Поршень 3 снабжен штоком 9 для передачи движения приводному механизму (на чертежах не показан). Нагреватель 6 выполнен в виде диска с размещенными в нем радиальными каналами, разделенными на пары, в каждой из которых канал 10 выходит в горячую полость 4 цилиндра 1, а канал 11 выходит в регенератор 7. Причем каналы 10 и 11 каждой пары сообщены между собой у периферии диска нагревателя 6 и выполнены в виде отверстий, заполненных вставками 12. Для улучшения условий передачи тепла от источника теплоты (на чертежах не показан) к рабочему телу и упрощения технологии изготовления каналы 10 и 11 нагревателя 6 выполнены в виде усеченной по образующей цилиндрической трубы, обращенной большей поверхностью к источнику теплоты, с помощью вставок, представляющих собой элемент, поперечное сечение которого состоит из двух полуцилиндров разного диаметра, соединенных по центру вращения. Двигатель Стирлинга работает следующим образом. Тепловая энергия передается от источника теплоты через поверхность Б нагревателя к нагревателю 6 и горячей полости 4 за счет теплопроводности материала нагревателя 6. При движении вытеснителя 2 вверх рабочее тело из горячей полости 4 через каналы 10 и 11 нагревателя 6, регенератор 7 и охладитель 8 перемещается в холодную полость 5 и охлаждается. Давление в цилиндре 1 при этом понижается, а поршень 3 за счет усилия, действующего на шток 9 от приводного механизма, перемещается в верхнее положение, осуществляя сжатие рабочего тела. После реверса вытеснитель 2 перемещается вниз. При этом рабочее тело из холодной полости 5 через охладитель 8, регенератор 7 и каналы 11 и 10 нагревателя 6 перемещается в горячую полость 4 и прогревается, а давление в цилиндре 1 повышается и воздействует на поршень 3, который под воздействием этого давления начинает двигаться вниз, совершая расширение рабочего тела и полезную работу, передаваемую через шток 9 приводному механизму. После реверса вытеснителя 2 к верхнему положению цикл повторяется. Выполнение нагревателя в виде усеченной по образующей цилиндрической трубы, обращенной большей поверхностью к источнику теплоты, позволяет повысить эффективность двигателя Стирлинга за счет улучшения подвода тепла к каналу по материалу нагревателя, за счет увеличения поверхности канала, обращенной к источнику теплоты, за счет развития внутренней поверхности канала, а также за счет уменьшения "мертвого" объема нагревателя. Использование профилированных вставок позволяет упростить технологию изготовления двигателя Стрилинга. (56) Патент США N 3861146, кл. F 02 G 1/04, опублик. 1975.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий по меньшей мере один цилиндр с верхней крышкой, снабженной емкостью для размещения источника теплоты, вытеснительный и рабочий поршни, размещенные в цилиндре и разделяющие его объем на горячую полость, холодную полость и буферную полость, охладитель, регенератор и нагреватель, установленные последовательно в магистрали, соединяющей горячую и холодную полости, причем нагреватель выполнен в виде диска с размещенными в нем профилированными каналами, одна часть которых соединяет горячую полость с периферией диска, где сообщена с другой частью каналов, соединяющих периферию диска с регенератором, отличающийся тем, что каналы нагревателя выполнены в виде усеченной по образующей цилиндрической трубы, обращенной большей своей поверхностью к источнику теплоты. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что каналы нагревателя выполнены, например, в виде отверстий, заглушенных профилированными вставками.