Двигатель Стирлинга - это не паровой двигатель, но конечно на первый взгляд сходство есть. Оно такое же, как и с ДВС самой обычной системы поршневой. Главное отличие от паровой машины, в том, что в двигателе не используется пар. В нем нет золотников, парового котла, свечей, нет газораспределительного механизма и прочих привычных систем.
Данный двигатель был изобретен в 19 веке обычным священником. Это самый необычный и эффективный преобразователь тепловой и механической энергии. Двигатель был изобретен, затем забыт человечеством и вот теперь над его работой трудятся многие мировые инженеры-професионалы и любители. Вы не встретите в свободной продаже двигатель Стирлинга, его нужно заказывать напрямую на заводе, но при этом данный механизм свободно используют на космических спутниках в качестве электроустановок, а также на подводных лодках. В самой конструкции вы не встретите клапанов, всевозможных распределительных валов, отсутствует система для зажигания, и нет никакого стартера.
Многие конструкции обладают самозапускной системой. Чтобы началась работа, вам потребуется любой источник тепла, будь то навоз, солнце, сено, нефть, газ, дрова или ядерный реактор, подойдет все. И даже при подобной всеядности, КПД Стирлинга ни на шаг не уступает показаниям двигателя внутреннего сгорания. И даже и это не последний плюс, Стирлинг двигатели – обратимы. То есть когда подводится тепловая энергия, получается механическая, раскручивается маховик двигателя и вырабатывается холод. Двигатель распределятся на три типа, альфа, бета и гамма.
Альфа состоит из разделительных двух поршней силовых в разных цилиндрах, один горячий другой холодный. Бета – состоит из одного цилиндра (с одного конца холодный, с другого горячий) и двух поршней. Двигаясь внутри цилиндра они выталкивают изменяющийся горячий объем. Гамма – это компромисс, между бета и альфа типами. В строении есть два цилиндра и дисплайсер. В двигателе есть вытеснитель и поршень.
Существуют также разновидности двигателя, которые не попадают под указанные три типа, это роторный двигатель Стирлинга. Одним из главных недостатков можно считать громоздкость двигателя и материалоемкость и то, что тепло подводится не к самому рабочему телу, а только через стенки теплообменников. Сами стенки имеют ограниченную теплопроводность, от чего КПД намного ниже, чем могло быть. Статья подготовлена по данным сайта http://www.radio-pilot.ru/dvigateli_stirlinga.html.
ribalych.ru
Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить эффективность двигателей Стирлинга. Двигатель состоит из кольцевого статора прямоугольного сечения, внутри которого на неподвижной оси вращается ротор с лопатками, скользящими по внутренней образующей статора. Лопатки сжимают рабочее тело (газ) в камере сжатия у ВМТ и по каналам в статоре направляют его в нагреватель, где он подогревается до 600К. Подогретый газ направляют по каналам в статоре, расположенным в 45o после ВМТ, во впереди идущую рабочую камеру с давлением камеры сжатия. Здесь рабочее тело расширяется сначала по изобаре, а после отключения от нагревателя - по адиабате; теплота расширяющегося газа превращается в механическую работу вращающегося ротора, а рабочее тело заканчивает свой путь в холодильнике-расширителе и возвращается в первоначальное состояние. Двигатель работает по двухтактному замкнутому циклу. Существенная черта двигателя - работает разность площадей лопаток каждой камеры. При пяти лопатках обеспечивается запирание камеры сжатия и повышение давления в ней в течение 72o - 45o = 27o поворота ротора. Источник энергии - сконцентрированные лучи солнца на нагревателе, поэтому двигатель пригоден для работы в космосе. При работе в наземных устройствах используется природный газ. 3 ил.
Изобретение относится к двигателестроению.
Двигатель "Роторный Стирлинг" (ДРС) относится к газовым двигателям, работающим за счет расширения рабочего тела (газа), нагреваемого во внешнем нагревателе, работает по замкнутому циклу. Предлагаемый ДРС (см. фиг. 1 и 2) компактный, может устанавливаться на автомобилях, мотоциклах, тракторах, а также применяться стационарно (например, в паре с электрогенератором, насосом, пилой) мощностью от 5 до 500 л.с. ДРС выгодно отличается от поршневых Стирлингов простотой конструкции, малым весом, достаточной мощностью. Поршневой Стирлинг работает при чудовищном давлении 150-200 ат (что приводит к усложнению конструкции двигателя, его утяжелению). ДРС работает при давлении не выше 10 ат, что снимает десятки проблем. Это сказывается на стоимости: ДРС в 10-20 раз дешевле в производстве поршневого Стирлинга. Сущность изобретения. Роторный двигатель с внешним подводом теплоты состоит из кольцевого статора прямоугольного сечения, внутри которого на неподвижной оси вращается ротор с лопатками, скользящими по внутренней образующей статора только по торцевой линии, а к боковым плоскостям ротора они малоподвижны. Лопатки сжимают рабочее тело (газ) в камере сжатия у ВМТ, и сжатый газ по каналам в статоре направляется в нагреватель, где подогревается до 600K и подогретым направляется по каналам в статоре, расположенным в 45o после ВМТ, во впереди идущую рабочую камеру с давлением камеры сжатия. Рабочее тело расширяется сначала по изобаре, а после отключения от нагревателя - по адиабате, теплота расширяющегося газа превращается в механическую работу вращающегося ротора, а рабочее тело у НМТ заканчивает свой путь в холодильнике-расширителе и возвращается в первоначальное состояние. На фиг. 1 показан двигатель в разрезе по А-А перпендикулярно оси ротора, где видно положение центра О1 оси ротора, центра О2 оси статора и цилиндрического эксцентрика, разрез роторного кольца 8 с положением лопаток 6 и окон 7, камеры сжатия 15 в положении равновесия у ВМТ, камеры рабочего хода 17, статора 10 в разрезе, на нем каналы: нагнетания сжатого газа 14 в нагреватель, проход горячего сжатого газа по каналу 16 из нагревателя в рабочую камеру 17, каналы 19 и 20 продувки через холодильник-расширитель 18, камера сжатия 21. На фиг. 2 - разрез по Б-Б двигателя, где видна ось 1 с эксцентриком 5, подшипники 2, крепление оси в корпусе 4, роторное кольцо 8, высокие боковые плоскости ротора 9, создающие вместе с лопатками и статором 10 подвижные камеры рабочего хода и сжатия холодного газа, каналы горячего газа 16, продувочные каналы 19 и поперечный разрез холодильника-расширителя 18, где показана одна из пяти перегородок с "хвостиками" 22 для охлаждения и перемешивания горячего газа, поступающего из камеры, где закончился рабочий ход. Хорошо видно устройство ротора 3 в целом, охватывающим боковыми плоскостями 9 статор 10 с уплотнениями 13. Примерно показан корпус двигателя 4, закрывающий вращающиеся части от внешней среды. На фиг. 3 помещена схема работы ДРС, объясняющая момент подвода теплоты Q1 и поясняющая момент начала работы камеры сжатия и работы адиабатического расширения газа, где 1 - конец сжатия, нагревание до 600К, эффективное давление= 10 ат; 2 - перекрытие нагревателя, повышение давления до максимального; 3 - начало и продолжение адиабатического расширения; 4 - рабочий ход по адиабате; 5 - рабочий ход камеры с максимальным давлением > 10 ат (Q1 - теплота, сообщаемая рабочему телу в нагревателе, Q2 - теплота, отданная рабочим телом в охладителе). Ниже приведена V-p диаграмма, построенная по нескольким достоверным точкам, по которой можно судить о КПД двигателя. Устройство (см. фиг. 1 и 2). На неподвижной оси 1 вращается на подшипниках 2 ротор 3. Ось закреплена в корпусе 4 двигателя. На ней выполнен цилиндрический эксцентрик 5, на который опираются лопатки 6, проходящие через окна 7 кольцевой части 8 ротора. Ротор имеет боковые плоскости 9, между которыми находятся лопатки, вращающиеся вместе с ротором и скользящие по внутренней поверхности статора 10, который связан жестко с корпусом двигателя выступом 11. На боковых поверхностях статора по окружности выполнены проточки 12, в которых установлены уплотнения 13 из фторопласта (см. фиг. 2), обеспечивающие герметичность подвижного соединения ротора со статором. О1 - осевой центр ротора, О2 - осевой центр статора и цилиндрического эксцентрика. Расстояние О1О2 равно 0,1 внутреннего радиуса статора. На статоре (см. фиг. 1) выполнены в 10o до ВМТ каналы 14, подающие сжатый газ из камеры сжатия 15 в нагреватель (не показан на чертежах) и в 45o после ВМТ каналы 16, по которым сжатый и подогретый газ из нагревателя проходит в рабочую камеру 17. У НМТ установлен холодильник-расширитель 18, связанный со статором каналами 19 и 20. Под остаточным давлением рабочего хода часть отработавшего газа продувается по каналам 19 и 20 через охладитель-расширитель 18 и охлажденным с низким давлением (около 1,5 ат) поступает в камеру сжатия 21. Действие. Для приведения в действие двигателя надо сначала разогреть нагреватель до 300oC (
600K) и запустить ДРС в нужном направлении; лопатки (см. фиг. 1), двигаясь по окружности эксцентрика, прижимаются центробежной силой к статору и начинают свою работу: камера 21 сжимает холодное рабочее тело, сжатие заканчивается в камере 15, сжатый газ проходит в нагреватель по каналу 14, где ему сообщается тепло Q1, давление повышается до 10 ат, так как одновременно горячий газ пополняет расширяющую рабочую камеру 17. Процесс идет прямым путем: камера сжатия - нагреватель - рабочая камера. Упростился путь газа, нет лишних движений и в механизме двигателя. Под давлением 10 ат газ поступает в рабочую камеру 17 и подхватывает вращение ротора. Одновременно камера сжатия 15 (фиг. 1) выходит из равновесия у ВМТ, т.к. ведущая лопатка становится больше ведомой и также включается в работу. После прохождения ведомой лопатки устья канала 16 камера рабочего хода отключается от нагревателя и дальше работает за счет расширения рабочего тела с 10 ат до 4 ат по адиабате. Давление рабочего тела уменьшается до 4 ат, температура снижается. Но момент вращения не изменяется, т.к. одновременно с уменьшением давления увеличивается радиус действующей части лопатки. При дальнейшем движении ротора рабочая камера приходит к НМТ, открываются продувочные каналы 19 и 20 и включается охладитель-расширитель 18 (см. фиг. 1), где отдается в атмосферу лишняя теплота Q2: газ приходит в первоначальное состояние и цикл заканчивается (см. фиг. 1 и 3). Как и в двигателе Стирлинга, ДРС работает за счет теплоты, сообщаемой рабочему телу внешним источником. По сравнению с поршневым Стирлингом роторный намного проще. Выигрыш достигается за счет следующего: - нет поршня, ромбического механизма, коленвала, - нет регенератора, - прямое движение рабочего тела (меньше потери), - пять камер - пять рабочих ходов за один оборот, - маховиком служит сам ротор, - большой крутящий момент, - постоянство крутящего момента на протяжении всего рабочего хода (плечо момента увеличивается к концу рабочего хода), - возможно повышение внутреннего давления газа в двигателе (поместить весь двигатель вместе с электрогенератором в герметическую камеру), - высокий КПД двигателя - не менее 65%, - нет свечей электрозажигания, - нет газораспределительного механизма. Источники информации 1. Двигатели Стирлинга.- М.: Машиностроение, 1977 г. (под редакцией М.Г. Круглова). 2. Техническая термодинамика с основами теплопередачи и гидравлики.- Л.: Машиностроение, 1988 г. (Н.Г. Лашутина, О.В. Макашова, Р.М. Медведева). 3. Основы теории и конструирования автотракторных двигателей.- М.: Высшая школа, 1973 г. (М.Д. Артамонов, М.М. Морин).Формула изобретения
Роторный двигатель c внешним подводом теплоты, состоящий из кольцевого статора прямоугольного сечения, внутри которого на неподвижной оси вращается ротор с лопатками, скользящими по внутренней образующей статора только по торцевой линии, а к боковым плоскостям ротора они малоподвижны, сжимают рабочее тело (газ) в камере сжатия у ВМТ и сжатый газ по каналам в статоре направляется в нагреватель, где подогревается до 600К, и подогретым направляется по каналам в статоре, расположенным в 45o после ВМТ, во впереди идущую рабочую камеру с давлением камеры сжатия, рабочее тело расширяется сначала по изобаре, а после отключения от нагревателя - по адиабате, теплота расширяющегося газа превращается в механическую работу вращающегося ротора, а рабочее тело у НМТ заканчивает свой путь в холодильнике-расширителе и возвращается в первоначальное состояние.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3www.findpatent.ru
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям Стирлинга. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит два ротора на одном валу. Ротор состоит из цилиндра, выполненного заодно с шайбой, и вращается в цилиндрическом корпусе с выполненными в нем радиальными прорезями. В прорези установлены пластины с вырезами, надетыми на шайбу ротора, с возможностью перемещения взад-вперед вдоль оси двигателя при вращении ротора. При этом ротор, пластины и корпус образуют переменные объемы, в которых происходят рабочие циклы. Каждый из объемов, образованных вокруг одного ротора, соединяется каналами с переменными объемами, образованными вокруг другого ротора, при этом каналы соединяют объемы, расположенные со сдвигом 90 градусов один относительно другого, а один ротор повернут относительно другого ротора на 180 градусов. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям с внешним подводом теплоты.
Известен роторный двигатель RadMax (http://peswiki.com/index.php/Directory:Regi Technologies:RadMax rotary_engine), (http://www.membrana.ru/particle/10949). Роторный двигатель RadMax отличает завидная простота. В нем всего два вида подвижных деталей: один ротор (это толстый диск, установленный на оси мотора, с 12 радиальными прорезями) и 12 одинаковых лопаток - тонких прямоугольных пластинок. Ротор с пластинками вращается в корпусе с вырезом сложной формы, при этом пластинки двигаются в прорезях вверх-вниз (вдоль оси мотора), а над ротором и под ним образуются переменные объемы, в которых и осуществляются впуск, сжатие, рабочий ход и выхлоп. При этом за один оборот вала в RadMax происходит 24 рабочих хода, против двух в четырехцилиндровом четырехтактном ДВС. Недостаток двигателя RadMax, он не может работать в режиме двигателя Стирлинга. Что является негативным ограничением, так как теоретический кпд у двигателей Стирлинга наивысший среди всех известных двигателей.
Известен роторный двигатель, патент РФ №2255235, с внешним подводом теплоты, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащий, по крайней мере, два разных по объему цилиндра, например с обкатывающимися по внутренней рабочей поверхности цилиндров роторами, расположенными на одном эксцентриковом валу, и с разделительными пластинами, при этом полость нагнетания малого цилиндра соединена каналом с полостью расширения большого цилиндра через теплообменник и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра соединена каналом с полостью нагнетания большого цилиндра через теплообменник и холодильник.
Недостатком такой схемы является большая сложность изготовления эффективного теплообменника, отдать максимально тепло одного потока рабочего тела другому, в то же время, находясь в разных каналах, задача трудная, а от этого зависит кпд двигателя. Другое дело - теплообмен осуществлять в одном канале: при прохождении рабочего тела сначала в одну сторону отдавать тепло, затем в другую сторону, забирая тепло в том же канале.
Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков и повышение эффективности работы двигателя.
Поставленная задача достигается тем, что роторный двигатель Стирлинга с внешним подводом теплоты, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержит, по меньшей мере, два ротора на одном валу, которые размещены в соответствующих цилиндрических корпусах, при этом ротор состоит из цилиндра, выполненного заодно с шайбой, и вращается в цилиндрическом корпусе с выполненными в нем радиальными прорезями, в которые установлены пластины с вырезами, надетыми на шайбу ротора, с возможностью перемещения взад-вперед вдоль оси двигателя при вращении ротора, при этом ротор, пластины и корпус образуют переменные объемы, в которых происходят рабочие циклы двигателя Стирлинга, каждый из переменных объемов, образованных вокруг одного ротора, соединяется каналами с переменными объемами, образованными вокруг другого ротора, при этом каналы соединяют объемы, расположенные со сдвигом 90 градусов один относительно другого, а один ротор повернут относительно другого ротора на 180 градусов.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показан общий вид роторов на валу;
На фиг. 2 – поперечный разрез двигателя по пластинам.
Описываемый двигатель содержит пластины 1 с вырезами, надетыми на шайбу 2 сложной формы. Шайба выполнена заодно с цилиндром 3 ротора. При этом пластины 1 перемещаются взад-вперед вдоль оси двигателя в радиальных прорезях корпуса 4.
Основная идея изобретения состоит в том, что у роторного двигателя Стирлинга (РДС) с внешним подводом теплоты, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением - на общем валу установлены как минимум два ротора, состоящие из цилиндра, на каждом из которых находится как единое целое шайба сложной формы.
Каждый ротор вращается в цилиндрическом корпусе, например, с 12 внутренними радиальными прорезями, в которых расположены пластины 1 с вырезами под шайбу 2 сложной формы. Роторы вращаются в цилиндрических корпусах 4, соединенных между собой, при этом пластины 1, одетые вырезами на шайбу 2, двигаются в прорезях а над роторами, под цилиндрами и между пластинами 1 при вращении роторов образуются по 24 переменных объема на каждый ротор, в которых и происходят рабочие циклы РДС. Один ротор относительно другого повернут на 180 градусов, поэтому РДС идеально уравновешен, так как все возникающие силы возвратно-поступательного движения пластин 1 с вырезами в результате вращения роторов уравновешиваются. Каждый из 24 переменных объемов, образованных вокруг одного ротора, соединяется каналами с соответствующими переменными объемами вокруг другого ротора, при этом эти каналы соединяют переменные объемы, расположенные со сдвигом на 90 градусов относительно друг друга. В каналах могут быть установлены проволочные или иные рекуператоры, которые берут на себя основную тепловую нагрузку. Получается 24 переменных объема с участием одного ротора, которые соединены с 24 переменными объемами с участием другого ротора. Такое соединение, при нагреве всего объема вокруг первого ротора в первом цилиндре и охлаждении всего объема вокруг второго ротора в следующем цилиндре создает постоянный вращательный момент. Этот вращательный момент существует всегда, пока есть разница температур первого цилиндра с ротором по отношению ко второму цилиндру с ротором. РДС является обратимой машиной, если вращать роторы, один цилиндр будет разогреваться, а другой будет охлаждаться. Технология изготовления РДС благодаря конструкции по сравнению со всеми известными двигателями внутреннего и внешнего сгорания намного проще и дешевле. На выходе РДС получается вращательное движение, а проблема уплотнения вращающегося вала до 20 МПа сегодня успешно решена (мертвый объем РДС, т.е. объем, не участвующий в тепловом преобразовании, минимален). Также можно вращающий момент передавать из РДС магнитной муфтой, что вообще исключает потери рабочего тела.
Роторный двигатель Стирлинга с внешним подводом теплоты, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащий, по меньшей мере, два ротора на одном валу, которые размещены в соответствующих цилиндрических корпусах, при этом ротор состоит из цилиндра, выполненного заодно с шайбой, и вращается в цилиндрическом корпусе с выполненными в нем радиальными прорезями, в которые установлены пластины с вырезами, надетыми на шайбу ротора, с возможностью перемещения взад-вперед вдоль оси двигателя при вращении ротора, при этом ротор, пластины и корпус образуют переменные объемы, в которых происходят рабочие циклы двигателя Стирлинга, каждый из переменных объемов, образованных вокруг одного ротора, соединяется каналами с переменными объемами, образованными вокруг другого ротора, при этом каналы соединяют объемы, расположенные со сдвигом 90 градусов один относительно другого, а один ротор повернут относительно другого ротора на 180 градусов.
bankpatentov.ru
Использование: в энергетике и транспорте. Сущность изобретения: роторно-поршневой двигатель Стирлинга содержит две секции с профилированными статорами и роторами, при этом ротор одной секции выполняет роль рабочего поршня, а ротор другой секции роль вытеснительного поршня. Статор имеет равностороннее треугольное сечение, ротор эллипсное сеченье, а угол сдвига роторов относительно один другого составляет 90°. 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в автомобиле- и тракторостроении, на водномоторных судах, дельтопланах, космосе, т. е. везде, где невозможно или затруднено применение углеводородных видов топлива, но могут быть использованы другие источники или аккумуляторы тепла.
Известны РПД стирлинга, использующие, как наиболее перспективную, схему Ванкеля (эпитрохоидный статор с трехугловым ротором), хотя встречаются и разновидности, эпитрохоидный статор, цилиндрический ротор с шибернозаслоночным разделением объема статора на две рабочие камеры. Аналога, использующего гипотрохоидную схему с внутренней огибающей не обнаружено. Но именно в этой схеме, в отличие от схемы Ванкеля, рабочие циклы проходят в одной рабочей камере, как и в поршневых двигателях. Целью изобретения является создание роторно-поршневого двигателя Стирлинга за счет полного использования возможности достижения высоких степеней сжатия рабочих камер (тем самым объем "вредного" пространства сводится лишь к объему теплообменника: нагреватель, регенератор, холодильник, чем поднимается эффективная степень сжатия всего двигателя, а следовательно, и его КПД). Предлагаемый роторно-поршневой двигатель содержит две секции, каждая из которых состоит из профилированного статора 1 с боковыми крышками. Статор 1 имеет равностороннее трехугловое сечение, в углах расположены рабочие камеры, имеющие каналы подвода и отвода рабочей среды. В статоре 1 расположен ротор 2 эллипсного сечения, при вращении непрерывно делящий объем статора 1 на три части. Имеется также рабочий вал 3, вращение на который с ротора 2 передается планетарной зубчатой передачей посредством шестерен 4 ротора 2 и ведомой шестерни 5, жестко посаженной на вал 3. Обе шестерни 4 и 5 находятся в постоянном зацеплении. Ротор 2 свободно посажен на эксцентриковую втулку 6, свободно вращающуюся на валу 3. Ротор одной секции выполняет роль рабочего поршня, а ротор второй секции роль вытеснительного поршня. Роторы 2 сдвинуты на оси вала 3 относительно один другого, а рабочие камеры обоих статоров 1 совмещены по секторам и объединены в рабочие пары посредством теплообменников, состоящих из нагревателя Н, регенератора Р, холодильника Х. От известного двигателя Стирлинга (по схеме РПД Ванкеля) предлагаемый двигатель отличается тем, что его статор имеет равностороннее треугольное сечение, а угол сдвига роторов относительно один другого 90о. Работа двигателя проходит в следующем порядке. Обозначив вершины роторов 2 холодного (рабочего) и горячего вытеснителя соответственно через 2А-2В и 2С-2Д, получают цепочку цикла. а) Вершина вытеснителя 2С находится в ВМТ и остается условно неподвижной; газ сжимается рабочим ротором (вершина 2А) и поступает в холодильник Х; давление возрастает, а температура остается постоянной, так как теплота отводится через стенки статора и холодильник Х в окружающую среду при Тмин; происходит изотермическое сжатие. б) Вершина 2А рабочего ротора находится вблизи ВМТ и остается условно неподвижной; вершина вытеснитель 2С движется от ВМТ, освобождая горячую полость, куда поступает газ, вначале проходя через регенератор Р, заполненный нагретой в предыдущем цикле пористой насадкой, и нагреватель Н, температура газа повышается от Тмин до Тмакс. так как при этом суммарный объем рабочих камер остается постоянным, давление газа в них повышается и достигает максимального значения. Происходит изохорное нагревание. в) Вершина ротора-вытеснителя 2С находится вблизи НМТ и остается условно неподвижной; вершина 2А рабочего ротора под действием давления нагретого газа "вниз", полезная работа, совершаемая рабочим ротором 2А, через ведущую шестерню 4 ротора 2 и ведомую шестерню 5 передается на рабчий вал 3 двигателя; температура в нагревателе остается постоянной, поскольку к нему подводится тепло от горячего источника (например, горелки 7). Изотермическое расширение. г) Вершина 2А рабочего ротора находится вблизи НМТ и остается условно неподвижной; ротор вытеснитель 2Д движется к ВМТ и перемещает оставшийся в горячей полости газ в холодную полость; при прохождении через регенератор Р горячий газ отдает тепло материалу пористой насадки и, охлаждаясь в холодильнике Х, переходит от Тмакс. к Тмин.; так как при этом суммарный объем рабочих камер двигателя остается постоянным, давление газа в них продолжает падать и достигает минимального значения. Происходит изохорное охлаждение. Далее весь полный цикл в рассматриваемой паре рабочих камер повторяется, но уже посредством вершин роторов 2В и 2Д соответственно. Поскольку двигатель состоит из двух трехкамерных секций, т.е. из трех пар рабочих камер, а вершины роторов 2А-2С и 2В-2Д в каждой паре камер соответственно совершают полный рабочий цикл, то за один полный оборот ротора (роторов) в двигателе происходит 6 завершенных рабочих циклов. К технико-экономическим преимуществам прежде всего следует отнести меньшую материалоемкость по сравнению с традиционными поршневыми двигателями, а также возможность использования всех видов топлива от твердых до газообразных. В то же время явно прослеживается совпадение совершения рабочего цикла в одной точке рабочего объема в статоре предлагаемой схемы, как и в цилиндре поршневого двигателя. Это совпадение положительно отличает роторно-поршневой двигатель Стирлинга данной схемы от схемы Ванкеля, где в силу особенностей кинематики такты вынуждены сменяться в различных частях рабочей полости, а геометрические формы усложняют оптимальное прохождение циклов.Формула изобретения
РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, содержащий две секции, каждая из которых состоит из профилированного статора с каналами подвода и отвода рабочей среды, боковых статорных крышек, профилированного ротора, установленного в статоре с образованием рабочих камер, планетарной зубча ой передачи и эксцентриковой втулки, свободно вращающейся на валу, при этом ротор одной секции выполняет роль рабочего поршня, а ротор второй секции роль вытеснительного поршня, роторы сдвинуты на оси вала один относительно другого, рабочие камеры боих статоров совмещены по секторам и объединены в рабочие пары посредством теплообменника нагревателя, регенератора и холодильника, отличающийся тем, что статор имеете равностороннее треугольное сечение, ротор эллипсное сечение, а угол сдвига ро оров один относительно другого составляет 90°.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2Похожие патенты:
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании двигателей с внешним подводом теплоты с регулируемой рабочей частотой
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, холодильной технике и тепловым насосам
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом теплоты
Изобретение относится к машиностроению , в частности к двигателям внешнего Сгорания, работающим на расширении и сжатии рабочего тела, например, двигателям , работающим по циклу Стирлинга
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 и может быть использовано в автомобиле- и тракторостроении, на водномоторных судах, дельтопланах, космосе, т
www.findpatent.ru
В это трудно будет поверить, но изобрел такое чудо техники как двигатель стирлинга в 1861 году шотландский священник, по имени Роберт Стирлинг. А вот в 1843 году работая инженером на производстве, Джеймс Стирлинг и нашел ему применение. Но самое широкое распространение он получил именно в период паровых машин.
Изначально двигатель разрабатывали как альтернативу паровым, поскольку они имели недостатки при эксплуатации и из-за высокого давления пара очень часто просто взрывались. Принцип же работы данного двигателя основан на чередуемом нагревании и охлаждении в закрытом пространстве рабочего тела. Чаще всего в роли рабочего тела выступает воздух, но иногда использовали и водород и гелий. Проводились также испытания, при которых вместо воздуха использовали определенные виды фреонов, воду, сжиженный пропан-бутан и двуокись азота. К особенностям в работе двигателя на жидком рабочем теле можно отнести высокое давление, большую мощность, а также установка небольшого размера.
Существует много конфигураций двигателя: двигатель альфа-Стирлинг, бета-Стирлинг, Роторный и двигатель гамма-Стирлинг. Двигатель Альфа-Стирлинг состоит из двух силовых поршней, которые находятся в разных цилиндрах. Один из цилиндров горячий, а второй холодный. К минусам тут чаще относят тот момент, что горячий цилиндр выделяет высокую температуру, но ответим, что такой двигатель имеет большую мощность.
Бета-Стирлинг состоит только из одного цилиндра, который с одной стороны горячий, а со второй холодный. Внутри этого цилиндра расположен «вытеснитель» и поршень. Присутствует тут и регенератор, благодаря которому производится перекачка газа из горячей в холодную часть цилиндра. Он в свою очередь может быть внешним или внутренним.
Гамма-Стирлинг состоит из двух цилиндров, вытеснителя и одного поршня. Один цилиндр холодный, а второй горячий. В холодном находится поршень, а в горячем вытеснитель. Регенератор тут также может быть представлен внутри или снаружи, и служит для соединения цилиндров.
Чаще всего такие двигателя применяют в тех случаях, если нужна бесшумная установка и компактность. Иногда их используют для маломощных переносных генераторов электроэнергии для туристов. Очень часто двигатели Стирлинга устанавливают на зеркалах солнечных батарей. Благодаря этому солнечные лучи через зеркало нагревают одну из частей цилиндра, в котором в качестве рабочего тела выступает гелий или водород.
yablor.ru
Джеймс Уатт, изобретатель паровой машины с вращательным движением, также разрабатывал бензиновый двигатель роторного типа. За последние 150 лет изобретатели предложили огромное количество конструкций роторного мотора.
Еще в 1846 году были определены геометрическая форма рабочей камеры сгорания современных роторных движков и механизм работы первого мотора, основанный на свойствах эпитрохоиды.
Эпитрохоида — геометрическая линия, создаваемая точкой одной окружности, которая катится без проскальзывания по наружной стороне другой окружности большего поперечника.
В 1924 году, когда 22-летний Феликс Ванкель начал создавать собственный роторный двигатель, практические результаты еще не были получены. Ванкель изучил и анализировал способности разных типов роторного мотора и отыскал лучшую форму трохоидообразного корпуса.
Долголетние исследования и разработки Ванкеля, осуществлявшиеся им вместе с производителем байков — компанией NSU, увенчались в 1957 году созданием первого роторного мотора Ванкеля — DKM. двигатель DKM обосновал, что роторный двигатель — не просто мечта.
Но непростая конструкция — крутился сам трохоидообразный корпус — делала этот роторный двигатель непрактичным. Но спустя год появился двигатель KKM с недвижным корпусом. Это был макет современного роторного мотора Ванкеля. В ноябре 1959 года компания NSU официально объявила о разработке роторного мотора Ванкеля.
Президент компании Мазда г-н Цунеджи Мацуда тотчас оценил большой потенциал этого мотора и лично заключил контракт о сотрудничестве с NSU. В 1963 году сделанное подразделение Мазда по исследованию роторных движков, возглавляемое г-ном Кеничи Ямамото, приступило к разработке первого в мире роторного мотора для серийного производства.
30 мая 1967 года Мазда начала продавать 1-ый автомобиль с двухроторным движком, Cosmo Спорт, снаряженный движком Type 10A мощностью 110 л.с. Последующие разработки привели к понижению расхода горючего более чем на 40 процентов и существенному уменьшению количества ядовитых выхлопов для соответствия повсевременно ужесточаемым требованиям экологических норм. К 1970 году общее число автомобилей с роторным движком достигнуло 100 тыщ. К 1975 году было собрано 500 тыщ таких автомобилей. К 1978 году — более миллиона. Роторный двигатель пришел в авто мир серьезно и навечно.
Достоинства роторного мотора
Наименьшая масса
Из-за отсутствия необходимости в поршнях, шатунах и коленвале основной блок роторного мотора имеет наименьшие размеры и массу при наилучших динамических свойствах и маневренности.
Наименьшие размеры
Роторный двигатель значительно меньше обычного мотора таковой же мощности. Новый двигатель RENESIS приблизительно равен по размерам маленькому обыкновенному четырёхцилиндровому рядному движку. Маленькие размеры роторного мотора прибыльны не только лишь тем, что уменьшают массу — они также делают лучше маневренность, упрощают среднее размещение коробки и позволяют сделать автомобиль более просторным для водителя и пассажиров.
Наименьший уровень вибрации
Все части роторного мотора безпрерывно крутятся в одном направлении, а не изменяют направление собственного движения так, как поршни обыденного мотора. Роторные движки внутренне сбалансированы, что понижает уровень вибрации.
Более высочайшая мощность
Роторный двигатель выдает мощность более умеренно и плавненько. С каждым полным оборотом ротора выходной вал оборачивается три раза. Каждое отдельное сгорание происходит в течение 90-градусной фазы вращения ротора, т.е. в течение 270-градусной фазы вращения выходного вала. Это означает, что однороторный двигатель выдает мощность в течение 3-х четвертей каждого оборота выходного вала. Одноцилиндровый поршневой двигатель выдает мощность исключительно в течение одной четверти каждого оборота выходного вала.
Более высочайшая надежность
Роторный двигатель имеет наименьшее количество передвигающихся частей по сопоставлению с аналогичным четырехтактным поршневым движком. Двухроторный двигатель имеет три главные передвигающиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый обычной 4-х цилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 передвигающихся частей, включая поршни, шатуны, распредвал, клапаны, пружины клапанов, качалки, ремень ГРМ, распределительные шестерни и коленвал.
двигатель RENESIS
ctirling.ru
