УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ

В двигателях Стирлинга, выполненных но л 106011 конструктив­ной схеме, можно выделить следующие основные механизмы* устройства и ‘системы,

1. Механизм движения, который обеспечивает необходимый, закон изменения объемов горячем и холодном полостей, воспри­нимает давление газон и цилиндре двигателя п преобразует по­ступательное движение поршней но праща тельное движение вала.

2. Остов двигателя, состоящий из неподвижных деталей* направляющих и поддерживающих движущиеся детали меха­низма движения.

3. Теплообменные устройства, включающие воздухоподогре­ватель, нагреватель рабочего тела, регенератор и охладитель, которые служат для подвода теплоты от внешнего источника, к рабочему телу и рабочем пространстве двигателя и отвода — теплоты от рабочего тела в систему охлаждения, а также для регенерации теплоты газа, перетекающего из одной полости В’ другую.

4. Системы охлаждения, смазки, регулирования и т. п., не­обходимые для нормальной работы двигателя.

Рассмотрим устройство основных узлов и механизмов на примере двигателя Стирлинга с ромбическим механизмом пре­образования движения (рис. 45). В таком двигателе и одном цилиндре установлены два поршня. Горячая и холодная по­лости цилиндра сообщаются между собой каналами через на­греватель 11, регенератор 17 и охладитель 18. Вытеснительный — поршень 9 создает подвижное уплотнение между горячей и хо­лодной полостями цилиндра. Этот поршень соединен со штоком 23, проходящим через отверстие рабочего поршня 7 и его по­лый шток 22. Шток 23 соединен с нижней траверсой 28, свя­занной с помощью палыгев 29 с шатунами 2 и кривошипами 3′ И 26 коленчатого вала. Полый шток 22 рабочего поршня, про­ходящий через отверстие в верхней стенке картера, связан с

Рис. 4Г>. Конструктивная схема дви­гателя Стирлинга с ромбическим механизмом:

70

подпись: 70 УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ/ — картер; 2 и 25 — шатуны; 3 и 26 — кривошипы коленчатых валов; 4 и 27 — противовесы коленчатых валов; 5 — синхронизирующая шес­терня; 6 — буферная полость; 7 — рабочий поршень; 5 — холодная по­лость; 9 — вытеснительный пор­шень; 10—канал поднода воздуха в камеру сгорания; II — нагрева­тель; 12 — каг-гера сгорания; 13 — кольцевая полость; 14— форсунка; *— канал отвода продуктов сго­рания; 16 — воздухоподогреватель; 17 — регенератор; 18 *— охладитель;

19 — водяная рубашка охладителя;

20 цллиидр; 21 — свертывающееся днлфрлгмепное уплотнение; 22 — шток рабочего поршня; 23 — шток :штіч-:іігт<пиіого поршня; 24 — тра-

Ікіпшїєп) поршне; 28 — тра — п і »і і іЧіінт(‘Лі, і[0]’0 поршня; 29— ііьЛіц пгтти

Верхней траверсой 24, Которая с помощью ша­тунов 25 также соедине­на с кривошипами колен­чатого вала. Оба колен­чатых вала гннзаиы меж­ду собой синхронизи­рующими шестернями 5, обтк’чппакнцимн ирагцсиис валов в противоположном направлении с одинаковой частотой.

Такая схема кривошипло-шатунного механизма — не требует поддержания высокого давления в картере.

Сальник штока вытеснительного поршня расположен внутри полого штока рабочего поршня. Еще одно уплотнение вокруг штсука ‘рабочего ‘поршня необходимо для того, чтобы создать

Буферную полость 6 под поршнем, отделенную от картера. Эта

Полость заполняется рабочим газом до ‘необходимою давления. В многоцилиндровых двигателях буферные полости можно со­единить друг ‘С другом, что позволит снизить объем отдельных полостей.

Остов двигателя состоит из картера 1 и цилиндра 20, имею­щего обычно съемную крышку. Элементы остова воспринимают при работе двигателя силы давления газа и силы инерции дви­жущихся деталей 1И должны обладать достаточной прочностью и жесткостью.

Теплообменные устройства двигателя работают в различных температурных условиях и находятся под действием высокого давления рабочего тела. Нагреватель И и регенератор /7, работающие при высоких температурах, изготовляются из жаропрочных легированных металлов. Охладитель 18 работает

При низких температурах и может выполняться, например, п.« латуни.

С целью уменьшения теплового потока от нагревателя к охладителю между регенератором и охладителем иногда упа — кавливают теплоизолирующий экран.

Регенераторы так же, как и охладители, могут быть выпол­нены з виде отдельных секций, расположенных равномерно по окружности вокруг цилиндра двигателя.

Охладитель представляет собой теплообменник трубчатого типа, внутри трубок которого протекает рабочее тело, а сна­ружи — охлаждающая жидкость.

У большинства двигателей Стирлинга в качестве теплоноси­теля от внешнего источника теплоты к рабочему телу служат продукты сгорания органического топлива. В этих случаях двигатель оборудуется камерой сгорания, конструкция которой зависит от параметров двигателя и его назначения.

На рис. 45 показана схема двигателя с цилиндрической ка­мерой сгорания /2, которая охватыиаог нагреватель //. И верх­ней части каморы сгорании расположена форсунка /7.

Выбор конструкции каморы сгорания определяется требо­ваниями стабильности горения, надежности чажпгаппя п ра­боты, полноты сгорании топлива, минимальном токсичности, устойчивости: работы на переменных режимах, закона распре­деления температур продуктов сгорания топлива, поступающих в нагреватель. Внутренний корпус камеры сгорания охлажда­ется воздухом, проходящим через небольшой кольцевой про­межуток между внутренним и внешним корпусами камеры сгорания.

Для уменьшении потерь теплоты с у од я ни гми газами и улучшения условий сгорания топлива двигатель оборудован воздухоподогревателем 16 трубчатого или пластинчатого типа. Температура воздуха на выходе из подогревателя регулируется с помощью термостата.

Нагрузка двигателя Стирлинга обычно регулируется изме­нением количества рабочего тела в рабочих полостях двигателя при неизменной температуре нагревателя.

К. И. д. и устойчивость работы двигателя зависни от эффек­тивности уплотняющих устройств, отделяющих друг от друга горячую и холодную полости цилиндра п последний от карте­ра— пространства, в котором располагается приводной меха­низм. Уплотняющие устройства должны предотвращать утечки рабочего тела при минимальных затратах энергии на преодо­ление трения.

Разность давлений между горячей и холодной полостями цилиндра обусловлена потерями при движении рабочего тела через нагреватель, регенератор и охладитель. Обычно эти по­тери невелики, поэтому уплотнительный корпус вытеснитель­ного поршня снабжается одним или двумя уплотняющими коль-
нами, которые не обя;иич.1ьпо должны быть упругими, но дол­жны плотно входить в цилиндр. Для облегчения условий рабо­ты уплотнений необходимо стремиться к снижению температу­ры металла вытеснительного поршня. С этой целью наиболее нагретые верхние члстн вытеснительных поршней теплоизоли­руют от нижпнх. Уплотняющие кольца для вытеонительного поршня изготовляют пч графита или фторопласта. Такие коль — ца могут работать длительное время без смазки.

В -результате длительных исследований* фирмой Филипс разработано герметичное свсртыиающееся уплотнение 21, пред­ставляющее собой релиновую мембрану в форме чулка. Пре­дельное число циклоп работы уплотнения превышает 2*109 без разрывов [50].

Двигатели Стирлинга оборудуются рядом вспомогательных устройств, необходимых для нормальной работы систем топ- ливоподачи, воздухоснабжения, смазки и т. п. При пуске двигателя сначала включают системы воздухоподачи, топливо* подачи и зажигания — происходит прогрев теплоносителя, за­тем включают стартер, и двигатель ‘начинает работать.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *