Двигатель с внешним подводом тепла

(51) 02 1/04 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ перпендикулярных плоскостях крестообразно. Поршня, расположенные на противоположных цилиндрах связаны между собой жесткой тягой в виде штока с прямоугольной рамкой в средине длины,предназначенной для размещения призматической втулки (ползуна). Призматическая втулка квадратного поперечного сечения с внутренним отверстием вставляется на шатунную шейку коленчатого вала и внешней призматической поверхностью взаимодействует внутренней поверхностью паз рамок штоков, и образует со штоками поршней синусный механизм. Рамки штоков с боковыми поверхностями взаимодействуют с направляющими упорами,закрепленными к корпусу двигателя, и тем самым обеспечивается строго линейное движение штоков,не создавая боковое давление на уплотнительные системы. Для превращения поступательного движения поршней во вращательное движение использован консольный коленчатый вал с одной шатунной шейкой,установленный на шарикоподшипниках. Предлагаемое техническое решение позволяет упростить конструкцию двигателя и уменьшает его материалоемкость и поэтому снижается затраты на изготовление его деталей.(72) Арапов Батырбек Сералиев Галымжан Елубекович Арапов Бауыржан Батырбекович Арапов Нуржан Батырбекович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЮжноКазахстанский государственный университет им. М.Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к двигателестроению,и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом тепла, работающих по циклу Стирлинга. В предлагаемой конструкций двигателя двойного действия, работающего с внешним подводом тепла,цилиндры расположены во взаимно Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к двигателестроению,и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом тепла, работающих по циклу Стирлинга. Известен двигатель двойного действия с внешним подводом тепла с рядным расположением цилиндров, состоящий из кривошипно-шатунного механизма для превращения возвратнопоступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала. В конструкций данного двигателя с целью исключения боковых нагрузок на уплотнительные системы штоков и поршней, штоки соединены с шатунами посредством крейцкопфа(Г.Ридер, Ч.Хупер Двигатели Стирлинга. Перевод с английского С.С.Ченцова,Е.Е.Черейского,В.И.Кабакова. М. Мир, 1986, 464 с.). Недостатком данной конструкции двигателя является наличие крейцкопфа, что приводить к увеличению его материалоемкости и себестоимости. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двигатель, состоящий из ромбического кривошипно-шатунного механизма,для превращения возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала, рабочего и вытеснительного поршней,расположенных соосно в одном цилиндре,нагревателя,регенератора,охладителя,соединяющие их магистрали. Данная конструкция двигателя полностью исключает боковые нагрузки на уплотнительные системы штоков (Г.Уокер Машины, работающие по циклу Стирлинга. Перевод с английского Б.В.Сутугина, М. Энергия, 1978,151 с.). Недостатком данной конструкции двигателя также является большая материалоемкость и высокая себестоимость из-за наличия двух коленчатых валов и зубчатой передачи между ними. Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции двигателя с целью снижения материалоемкости и себестоимости. Технический результат, который может быть достигнут при использовании предлагаемого изобретения, заключается в простате конструкции двигателя и уменьшении затрат на изготовление его деталей. Поставленная задача достигается тем, что в двигателе с внешним подводом тепла, содержащий рабочие цилиндры, нагреватель, регенератор,охладитель, соединяющие их магистрали, рабочие поршни и механизм превращения поступательного движения во вращательное, согласно изобретения,цилиндры расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях крестообразно. Поршня, расположенные на противоположных цилиндрах связаны между собой жесткой тягой в виде штока с прямоугольной рамкой в средине длины,предназначенной для размещения призматической втулки (ползуна). Призматическая втулка квадратного поперечного сечения с внутренним отверстием вставлена на шатунную шейку коленчатого вала и внешней призматической поверхностью в рамки штоков, и образует со 2 штоками поршней синусный механизм. Рамки штоков с боковыми поверхностями взаимодействуют с направляющими упорами,закрепленными к корпусу двигателя, и тем самым обеспечивается строго линейное движение штоков,не создавая боковое давление на уплотнительные системы. Для превращения поступательного движения поршней во вращательное движение использован консольный коленчатый вал с одной шатунной шейкой,установленный на шарикоподшипниках. На фиг.1 показана принципиальная схема компоновки основных деталей двигателя. Двигатель с внешним подводом тепла содержит(фиг.1) рабочие цилиндры 1, поршни 2, штоки 3 и 13, коленоколенчатого вала с противовесом 4,коленчатый вал 6, рамки для вертикальных и горизонтальных штоков 5 и 10, направляющие планки для вертикальных и горизонтальных рамок 9 и 14, уплотнительные узлы штоков 8, шатунную шейку 11, и призматическую втулку (ползун) 12. Двигатель работает следующим образом (фиг.1). Полости рабочих цилиндров между собой соединяются через охладитель-регенераторнагреватель магистралями по известной схеме,обеспечивающей работу четырехцилиндрового двигателя двойного действия. Крестообразное расположение цилиндров 1 и соединение поршней 2 в противоположно установленных, по отношению к коленчатому валу 6 цилиндрах жесткой связью в виде штока 3 с рамкой 5 посередине длины,позволяет организовать движение поршней последовательно с отставанием по фазе на 90 лишь с помощью одной шатунной шейкой 11 коленчатого вала. Призматическая втулка 12, вставленная на шатунную шейку коленчатого вала и взаимодействующая со своими внешними плоскими поверхностями с прямоугольными отверстиями рамок 5 и 10 штоков 3 и 13 образует синусный механизм,обеспечивающий возвратнопоступательное движение штоков во вращательное движение вала. При этом направляющие планкиупоры 9 и 14, закрепленные с наружной поверхностью к корпусу двигателя, с внутренней поверхностью плотно взаимодействуют с боковыми плоскими поверхностями рамок 5 и 10. Установление планок-упоров плотно взаимодействующих, скользящей посадкой, с боковыми поверхностями рамок, обеспечивают строго осевое перемещение штоков, и исключает образование бокового давления на уплотнительные сальники штоков и поршней. Нормальная работа двигателя происходит при вращении коленчатого вала в направлении показанной стрелкой 7. Предлагаемое техническое решение позволяет упростить конструкцию двигателя и уменьшает его материалоемкость и поэтому снижается затраты на изготовление его деталей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Двигатель с внешним подводом тепла,содержащий рабочие цилиндры, нагреватель, 31472 регенератор,охладитель,соединяющие их магистрали,рабочие поршни и механизм превращения поступательного движения во вращательное, отличающийся тем, что цилиндры расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях крестообразно,а поршни,расположенные на противоположных цилиндрах,связаны между собой жесткой тягой в виде штока с прямоугольной рамкой в середине длины с прямоугольными пазами, в которых вставлена призматическая втулка квадратного поперечного сечения с внутренним отверстием,взаимодействующая шатунной шейкой коленчатого вала и внешней призматической поверхностью с пазами рамок штоков, образуя со штоками поршней синусный механизм. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что для превращения поступательного движения поршней во вращательное движение использован консольный коленчатый вал с одной шатунной шейкой,установленный на шарикоподшипниках.