Двигатель свободнопоршневой

Рис. 1.11. Схема газотурбинного двигателя со свободнопоршневым генератором газа

Моделирующие устройства, использование в самонастраивающихся системах управления G 05 В 13/04 Моечные машины (для очистки поверхности вообще В 05 С центрифуги для моечных машин В 04 В электромагнитные клапаны F 16 К 11/24) Мойка транспортных средств В 60 S Молекулярные (насосы D 19/04 сита, выбор для сорбционных насосов В 37/04) F 04 Молниеотводы, установки на летательных аппаратах В 64 D 45/02 Молотки (деревянные, изготовление В 27 М 3/16 использование для очистки теплообменных и теплопередающих каналов F 28 G 1/08-1/10, 3/10-3/14 В 25 Д (пневматические 9/00 электрические 11/00) ручные (В 25 D 1/00-1/04 изготовление ковкой или штамповкой В 21 К 5/14)) Молоты и их детали J 7/00-7/46 использование для гибки металлов D 5/01, 7/06) В 21 комбинированные со свободнопоршневыми двигателями F 01 В 11/04] Момент инерции, определение G 01 М 1/10 Монопланы В 64 С 39/10 Монорельсовые [ж.д. (В 61 В 13/04-13/06 локомотивы и моторные вагоны В 61 С 13/00) подвесные тележки подъемных кранов В 66 С 11 /06 транспортные средства, электрические тяговые системы для них В 60 L 13/00] Монотипы В 41 В 7/04 Монтаж [газотурбинных установок F 02 С 7/20 запасных колес [c.113]

Рис. 1.28. Свободнопоршневой двигатель Стирлинга.

Рис. 1.30. Начальная фаза рабочего цикла свободнопоршневого двигателя Стирлинга.

Рис. 1.32. Полный рабочий цикл свободнопоршневого двигателя Стирлинга.

Таким образом, рабочий цикл свободнопоршневого двигателя Стирлинга почти полностью идентичен циклу двигателя, в котором рабочий и вытеснительный поршни механически связаны кривошипным механизмом обычного типа. Этот вывод не слишком неожидан. Уильям Бил, изучая ромбический привод, установил, что двигатель может работать и при отсутствии механизма привода, а один из студентов Била впервые построил действующий свободнопоршневой двигатель [9]. Конфигурация вытеснительный поршень — рабочий поршень в свободнопоршневом двигателе, по существу, является колебательной системой масса — пружина, и эта система настраивается на работу с резонансной частотой, которая и является рабочей частотой двигателя. Однако необходимо заметить, что двигатель Била может работать и в таком режиме, при котором вытеснительный поршень будет совершать не простые гармонические (синусоидальные) колебания, вызываемые резонансом, а колебания, график которых имеет более прямоугольную форму. В этом случае двигатель работает в так называемом режиме банг-банг . Это название, может, и не строго научное, очень наглядно отражает физическую природу работы двигателя. [c.39]

Как и двигатель Стирлинга с обычным кривошипным приводом, свободнопоршневой двигатель Стирлинга имеет различные модификации, определяемые методами отбора мощности, развиваемой двигателем. Классификация этих модификаций [c.39]

Если считать схему на рис. 1."28 и 1.29 основной формой двигателя Била, то главной проблемой такого двигателя ста-, новится отбор и использование развиваемой им мощности. Один метод представляется особенно эффективным. Он заключается в превращении рабочего поршня в постоянный магнит. Если разместить вокруг цилиндра обмотку, то при перемещении поршня внутри обмотки будет генерироваться электрический ток. Фактически устройство в этом случае будет линейным генератором переменного тока (рис. 1.33), и его можно классифицировать как двигатель Била, буквально соответствующий названию свободнопоршневой. [c.40]

Цилиндр двигателя также можно использовать в качестве элемента, передающего мощность, если сделать цилиндр исключительно легким, а поршень — исключительно массивным. Поршень в этом случае будет действовать как опора, оставаясь практически неподвижным, а вытеснитель и цилиндр станут свободно перемещаться. Тогда цилиндр можно использовать в качестве постоянного магнита или в более привычном варианте присоединить к рычагу привода гидравлического насоса (рис. 1.34). Гидронасос в свою очередь можно использовать для привода гидромотора, что делает возможным установку свободнопоршневого двигателя на автомобиле [10]. Однако, несмотря на множество возможных вариантов применения свободнопоршневых двигателей, наиболее перспективным являет- [c.40]

Еще одним типом свободнопоршневого двигателя является термомеханический генератор (ТМГ). Этот вариант — один из [c.41]

Рис. 1,34. Свободнопоршневой двигатель Стирлинга как насос ГЮ4].

На рис. 1.42 показана газовая полость, названная буферной. Эта полость расположена под рабочим поршнем в основном корпусе двигателя. Газ в этой полости создает упругую силу, как и в буферной полости свободнопоршневого двигателя. Однако назначение буферной полости в данном случае несколько иное, чем в свободнопоршневом двигателе, поскольку здесь она используется для снижения нагрузок на механизм привода и для облегчения условий работы уплотнений рабочего поршня. Этот эффект достигается созданием в буферной полости давления, равного среднему давлению цикла в рабочих полостях. Объем буферной полости стремятся сделать как можно большим, чтобы уменьшить колебания давления в ней. Давление газа, действующего на привод и стремящегося прорваться [c.57]

Чтобы обеспечить максимальный КПД, необходим, по-видимому, фазовый угол, превышающий 90° [43]. До настоящего времени не было данных о влиянии фазового сдвига на характеристики свободнопоршневых двигателей Стирлинга, однако [c.100]

Хотя этот вопрос рассматривается отдельно от стоимости, на самом деле стоимость изготовления прямо связана с технологичностью. Однако для большей четкости изложения удобнее рассмотреть вопросы, связанные с технологичностью, отдельно. Как видно из табл. 1.10, двигатель Стирлинга имеет большую стоимость, чем другие варианты автомобильных двигателей составляющие этой стоимости приведены в табл. 1.12. Основная причина такой относительной дороговизны двигателя Стирлинга — использование высоколегированных сплавов для изготовления теплообменников. Конструкция теплообменников предусматривает применение весьма дорогой технологии пайки и дорогостоящих материалов для пайки, при этом длина паяных швов весьма значительна [37]. Допуски на обработанные поверхности деталей двигателя Стирлинга, как правило, более жесткие, что является следствием применения замкнутого рабочего цикла. Для свободнопоршневых двигателей Стирлинга качество механической обработки является, вероятно, наиболее важным требованием для обеспечения нормальной работы двигателя. [c.142]

Уплотнение свободнопоршневых двигателей [c.169]

Здесь будут рассмотрены только методы регулирования мощности двигателей с кривошипно-шатунным приводом, поскольку эти методы являются наиболее совершенными, и, кроме того, они в принципе применимы к свободнопоршневым двигателям Стирлинга. Имеются два основных метода регулирования мощности, применяемых как в отдельности, так и совместно [c.170]

Свободнопоршневой двигатель, соединенный с линейным генератором переменного тока, теперь достиг уровня мощности, превышающего 1 кВт, и это представляется довольно перспективной областью применения в будущем, особенно для работы в космосе или для армейских полевых установок [103]. В настоящее время установка из свободнопоршневого двигателя и [c.206]

Мы не можем утверждать, что некоторые проблемы, связанные с двигателями Стирлинга, в особенности со свободнопоршневым двигателем, освещены с исчерпывающей полнотой, однако если учесть ограниченный объем книги, то уже хорошо, что эти вопросы все же подняты. Мы попытались компенсировать беглость изложения ссылками на соответствующую литературу. Несмотря на наше несколько критическое отношение к проделанной работе, мы все же надеемся, что приведенная нами информация и ее объем позволят читателю получить представление о состоянии разработок двигателя Стирлинга, факторах, обуславливающих его дальнейшее развитие, и перспективах на будущее. При этом потенциальный покупатель такого двигателя сможет решить, представляет ли этот двигатель для него интерес. Для студентов и исследователей мы попытались наметить перспективные области исследований, а для преподавателей — проследить взаимосвязь основных принципов цикла Стирлинга с путями его практического усовершенствования. В конечном счете после прочтения этой главы читатели будут больше знать о двигателях Стирлинга. [c.217]

Если не считать среднего давления, которое для небольших двигателей может быть ниже, значения остальных параметров применимы в общем случае. Для жидкостных и свободнопоршневых двигателей значения /г и а могут быть нетипичными. Для первых из них значения среднего давления и отношения температур определенно не типичны. [c.296]

Схема устройства для измерения температуры поршня двигателя свободнопоршневых машин представлена а рис. 55. Горячий спай термопары 1 устанавливается в тело поршня. Термопровода 2 подсоединяются к контактам 3, выведенным с помощью штока, закрепленного на поршне компрессора, через крышку буфера наружу машины. При прохождении поршнями в. м. т. контакты 3 на некоторое время замыкаются с пружинными или скользящими наружными контактами 4, которые со- [c.95]

Третья группа. Силовая установка состоит из поршневого двигателя, свободнопоршневого двигатель-компрессора (СПДК) и из газовой турбины (фиг. 6, а). [c.25]

Все разобранные схемы составлены применительно к использованию турбомашин, но с достаточным основанием могут характеризовать и установки с поршневыми двигателями или генераторами газа. Так, в схеме по рис. 1-3, е паросиловая часть установки сохранит все свои характеристики, если утилизируемые отработавшие газы будут поступать не из ГТУ, а из глушителя двигателя внутреннего сгорания. Установка с использованием в паровой турбине пара, генерируемого в зарубашечном пространстве дизеля, совершает термодинамический цикл, сходный с циклом парогазовых установок по схеме рис. 1-3, б. Камеру сгорания в схемах с предвключенными газовыми турбинами (рис. 1-3, г) можно заменить свободнопоршневыми генераторами газа. [c.24]

В области наименьших мощностей речь может идти об использовании в паровой турбине отходящего тепла поршневого двигателя внутреннего сгорания. В более крупных установках осуществимо сочетание в газовой части цикла турбины и свободнопоршневых генераторов газа — СПГГ. [c.63]

Схема уже осуществленной установки такого типа показана на рис. 2-23 [Л. 1-16]. Здесь так же, как в парогазовой схеме с предвключенной газовой турбиной и в схеме Фойта, предусмотрено сжигание топлива в двух элементах установки. Первый из них — свободнопоршневой агрегат, состоящий из двигателя и компрессоров низкого и высокого давления. В данном случае двигатель не только приводит в действие компрессор, но и генерирует сжатый газ, работающий в части низкого давления газовой турбины. [c.65]

Работа двигателя равна работе, затрачиваемой на привод компрессоров. Поэтому в свободнопоршнево.м агрегате существует равенство площадей [c.67]

Малость объемных расходов воздуха, продуктов сгорания и пара сделала целесообразным выполнение компрессора, детандера и парового двигателя в виде поршневых машин. Это, естественно, натолкнуло на мысль объединить все перечисленные элементы в единый свободнопоршневой наддувный агрегат. Продольный разрез половины симметричного блока запроектированного наддувного агрегата показан на рис. 7-10. На каждый котел приходится по два таких агрегата. [c.178]

Двигатели [внутреннего сгорания [F 02 свободнопоршневые В 71/00-71/06 со сжатием (воздуха В 3/00-3/12 горючей смеси В 1/00-1/14) на твердом топливе В 45/00-45/10 устройства для ручного управления D 11/00-11/10 с устройствами для продувки или заполнения цилиндров В 25/00-25/08) G 01 индикаторных диаграмм 23/32 датчики давления, комбинированные с системой зажигания двигателей 23/32 индикация (относительного расположения поршней и кривошипов 23/30 перебоев в работе 23/22 работы или мощности 23/00-23/32)) измерение расхода жидкого топлива F 9/00-9/02 испытание (М 15/00 деталей М 13/00-13/04)) F 01 <диафрагменные В 19/02 с использованием особого рабочего тела К 25/00-25/14) изготовление для них ковкой или штамповкой В 21 К 1/22 использование теплоты отходящих газов (F 02 G 5/00-5/04 холодильных машин F 25 В 27/02) комбинированные с электрическим генератором Н 02 К 7/18 работа в компрессорном режиме F 04 В 41/04 на транспортных средствах В 60 К 5/00-5/12] (гравитационные 3/00-3/08 инерционные механические 7/00, 7/04-7/10) F 03 G для грейферов В 66 С 3/14-3/18 изготовление деталей В 21 D 53/84 многократного расширения в паросиловых установках F 01 К 1102-7104 объемного вытеснения F 01 В (агрегатирование с нагрузкой 23/00-23/12 атмосферные 29/02 комбинированные с другими машинами 21/00-21/04 конструктивные элементы 31/00-31/36 предохранительные устройства 25/16-25/18 преобразуемые 29/04-29/06 пуск 27/00-27/08 расположение и модификация распределительных клапанов 25/10 регулирование 25/00-25/14 сигнальные устройства 25/26) работающие на горючих газах F 02 G 1/00-1/06 рас-пределителыше механизмы F 01 L 1/00-13/08 для пишущих машин В 41 1 29/38 пневматические в избирательных переключателях Н 01 Н 63/30 [c.72]

Двигатели [для подъемных кранов В 66 С 23/00 пружинные ведущих колесах транспортных средств В 60 К 7/00 распределительные механизмы F 01 L ротативные (роторнопоршневые) F 01 В 13/00 рулевые на судах В 63 Н 25/26-25/32 самолетов, установка и крепление В 64 С (1/16 в крыльях 3/32) свободнопоршневые F 01 В 11/00-11/08 судов подвесные, размещение и применение В 63 FI 21/26-21/28 В 65 тара и упаковочные элементы для хранения и транспортировки D 85/68 упаковка В (33/04 запасных частей 33/02)) трак- [c.72]

Заправка [локомотивов с паровыми и воздушными аккумуляторами В 61 С 8/00 топливом [жидким (транспортных средств В 60 В 5/02 летательных аппаратов (37/14-37/18 в полете 39/00-39/06) В 64 D) твердым паровозов В 65 G 67/18] Заправочные устройства (аэродромные В 64 F 1/28 локомотивов В 61 С 17/02) Запрессовка пластических материалов В 29 С 63/00 Запуск [ДВС (F 02 (N, карбюраторы со средствами для облегчения пуска М 1/00-1/18 мускульной силой N 1/00-3/04 с подогревом двигателя N 17/02-17/06 пусковыми двигателями N 5/00-15/00 свободнопоршневых В 71/02 топливные насосы М 59/42) клапаны F 01 L 13/04) двигателей летательных аппаратов, аэродромные устройства В 64 F 1/34] Заряды для взрывных работ (В 3/00-3/198 безопасное хранение D 5/04) F 42 твердосплавные, форма и конструкция для ракетных двигательных установок F 02 К 9/10-9/22 в ударных инструментах для забивания гвоздей В 25 С 1/16) Заряжение ракетных двигателей твердым топливом F 02 К 9/24, 9/72 Заслонки (для бункеров, желобов, ковшей В 65 D 90/54-90/66 воздушные (в карбгэраторах F 02 М в системах вентиляции и кондиционирования F 24 F 13/08-13/18)) [c.81]

Магнитные [приводы (вибрационные в устройствах для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное Н 02 Н 7/065 золотниковых распределительных механизмов для свободнопоршневых машин или двигателей F 01/L 25/08) сепараторы для разделения материалов В 03 С 1/02-1/30 системы в смесителях В 01 F 13/08 средства (для закрепления винтов или гаек В 25 В 23/12 для разделения изделий, уложенных в стопки В 65 Н 3/16 в формах для формования пластических материалов В 29 С 33/16, 33/32) усилители, использование (для регулирования заряд1Юго тока или напряжения Н 02 J 7/12 в системах управления тяговыми электродвигателями транспортных средств В 60 L 15/18 15/28) элементы, использование в холодильных машинах F 25 В 21/00] Магннтография (G 03 G 19/00 исследование магнитографических методов для обнаружения локальных дефектов G 01 N 27/85) Магниты, использование для разделения материалов В 03 С 1/00 Магнуса эффект, использование (для [c.108]

Свечи [зажигания (охлаждение в двигателях F 01 Р 1/10, 3/16 очистка пескоструйная В 24 С 3/34 из пластических материалов В 29 L 31-.34 схемы F 02 (С 7/264, Р 19/02), F 23 Q 7/00 фильтровалыше В 01 D 29/32] Свободнопоршневые [F ()2 генераторы газов (В 71/06 использование в газотурбинных установках С 5/08) ДВС (В 71/(00-06) регулирование D 39/10)) двигатели F 01 <В 11/(00-08) распределительные механизмы для них L 27/(00-04) F 04 В компрессоры 31/00 насосы для глубоких скважин 47/12] Свободноструйные гидротурбины F 03 В 1/00-1/04 Своды камер сгорания (топок) F 23 М 5/06 печей F 27 D 1/02-1/08) Связьтание [В 65 (изделий В 13/(00-34) материалов в кипы и тюки В 27/(00-12), D 71/(00-04) пасм FI 54/62 узлов при соединении концов нитевидных материалов Н 69/04) проволоки перед скручиванием В 21 F 7/00] Сгибание (см. также складывание, фальцовка картонных листов при изготовлении коробок и т. п. В 31 В 1/26-1/58 листов или пластин при изготовлении трубчатых изделий из пластмасс В 29 С 53/(04-06)) Седла (велосипедов, мотоциклов и т. п. В 62 J 1/00-1/28 клапанов F 16 К 1/(34, 42, 44)) Сепараторы [жидкостные и воздушные для очистки жидкостей В 67 D 5/58 магнитные (для обработки формовочных смесей В 22 С 5/06 для разделения материалов В 03 С 1/02-1/30) для отделения частиц В 01 D 46/(02-54) паровых котлов F 22 В Ъ11 1Ь-ЪТ подшипников (изготовление ковкой или штамповкой В 21 К 1/05 F 16 С (роликовых и игольчатых 33/(46-56) шариковых 33/(38- [c.172]

Флюидайн , двигатель Била и харуэллская машина также являются двигателями простого действия. Первый из них, особенно в мокрой модификации (рис. 1.57) выглядит точно так же, как и на схеме рис. 1.38, в. Этот двигатель с перекачкой энергии с помощью реактивной струи создан в Королевском морском инженерном колледже и подробно описан в работах [21, 22]. Свободнопоршневые двигатели (двигатель Била и харуэллская машина) в соответствии с требованиями техники безопасности помещаются в герметичные сосуды со сжатым газом. Из-за этого их внешний вид весьма невыразителен [c.65]

ЛОСЬ много вариантов двигателей двойного действия, все они, по существу, могут быть разделены на два вида квадратная четверка и обычные рядные двигатели. Хотя и рассматривались двигатели двойного действия свободнопоршневого типа и типа Флюидайн и в этой области проведена определенная конструкторская и экспериментальная работа, нельзя утверждать, что совершенствование этих двигателей продвинулось достаточно далеко. [c.67]

На основании. этих результатов, полученных на опытных двигателях, для которых не предусматривалось специальных изменений конструкции для снижения шума, можно сделать уверенный вывод, что двигатель Стирлинга обладает низким уровнем шума. Свободнопоршневой двигатель Стирлинга может иметь существенно более высокий уровень шума при работе в режиме банг-банг , в то же время двигатель Флюи-дайн практически бесшумен. Несомненно, что при введении специальных изменений в конструкцию двигателя Стирлинга уровень шума можно снизить еще больше. Бесшумный двигатель не только способствует охране окружающей среды, но и создает более комфортные условия работы в машинном отделении и тем самым способствует повышению производительности труда присутствующего там персонала. [c.112]

Основная часть информации по уплотнению свободнопоршневых двигателей является собственностью организаций, занимающихся их изготовлением и испытаниями, однако в работе [33] имеется несколько глав, посвященных конструкции свободнопоршневых двигателей, написанных разработчиками и изготовителями таких двигателей, что помогает составить более полную картину методов уплотнения, применяющихся в этих двигателях. В свободнопоршневых двигателях нет многих трудностей, связанных с уплотнениями, которые встречаются в двигателях с кривошипно-шатунным приводом. Так, например, нет проблемы уплотнения штоков, поскольку весь агрегат можно заключить в герметичный корпус, как это делается в линейных генераторах переменного тока и инерционных компрессорах. Однако остается проблема уплотнения поршня, хотя она и упрощается благодаря отсутствию значительных боковых сил и нагрузок на подшипники, поскольку нет механического привода, что позволяет применять в таких двигателях газовые подшипники. Применение газовых подшипников делает невозможным установку обычных эластичных колец, даже изготовленных из тефлона, поскольку микрочастицы, отделяющиеся при работе таких колец, выводят из строя эти подшипники. Поэтому в свободнопоршиевых двигателях для уплотнения в цилиндре рабочего поршня и вытеснителя, а также уплотнения штока вытеснителя в рабочем поршне используют уплотнения за счет жестких допусков. Это требует полировки всех скользящих поверхностей, и эти поверхности часто покрывают анодированным алюминием или окисью хрома [85]. Без сомнения, секрет успешной работы свободнопоршневых двигателей Стирлинга заключен в высоком качестве механической обработки. [c.169]

В этот же период исследовательский коллектив Харуэллской лаборатории и группа Била начали исследования свободнопоршневых двигателей и двигателей с жидкими поршнями. Были созданы и испытаны с разной степенью успеха опытные образцы таких двигателей. Работы по свободнопоршневым двигателям проводились также в различных институтах США. [c.194]

Работы над свободнопоршневым двигателем в этот период достигли такого уровня развития, что стало возможным приступить к коммерческому выпуску двигателей как в модификации Харуэллской лаборатории, так и в модификации Била. Были предприняты работы по совершенствованию двигателя Флюи-дайн с целью использования его на Индийском субконтиненте. Изучались также возможности использования сухой модификации этого двигателя, работающей на угле. [c.196]

Эта область применения связана в основном с получением энергии для перекачки жидкостей. В прошлом, как отмечалось выше, двигатель Райдера был популярен именно в этой области. При использовании в этом качестве двигателя Стирлинга обычной конструкции с кривошипным приводом пришлось бы комплектовать его отдельным перекачивающим устройством, однако в случае применения двигателя Флюидайн или свободнопоршневого двигателя (в том числе модификации со свободным цилиндром ) перекачивающий насос становится [c.207]

Уокер [7] составил перечень терминов и определений, и хотя этот перечень не полон, тем не менее он крайне полезен, поскольку из-за отсутствия общепринятых терминов наблюдаются многочисленные разногласия в применении терминов и определений. Такая неблагоприятная ситуация будет существовать до тех пор, пока не будет предпринята серьезная попытка сформулировать полный набор терминов, определений и т. п. При этом необходимо учитывать, что в условиях быстрого со-верпзенствования конструкции двигателей Стирлинга, особенно свободнопоршневых двигателей, по-настоящему полный перечень составить невозможно, однако в распоряжении исследователей уже имеется достаточный материал, чтобы сделать первый значительный шаг в этом направлении. В настоящей книге предпринята такая попытка, и, хотя было бы самонадеянным считать, что охвачены все термины и определения или что предлагаемые термины и определения станут общепринятыми, мы надеемся, что в конце концов придем к общепринятой терминологии и завершим дело, начатое Уокером. Преподаватели технических дисциплин могли бы внести заметный вклад в это дело, приняв из рекомендуемой терминологии то, что они найдут приемлемым. Знакомство с принятой терминологией и привычка к ее употреблению приведут к тому, что номенклатура стандартных терминов и определений будет распространяться и вытеснять неточную и неоднозначную терминологию из литературы. [c.209]

Со времени изобретения двигателя Стирлинга в 1815— 1816 гг. построено множество двигателей различных конфигураций и еще большее число конфигураций было предложено. На протяжении многих лет все эти существующие и гипотетические двигатели имели кривошипный привод в том или ином виде, однако в период, примерно соответствующий последним десяти годам, с изобретением свободнопоршневых двигателей типа двигателя Била и харуэллской машины, а также двигателя Флюидайн к существующему списку конфигураций двигателя Стирлинга (и так достаточно обширному) добавились новые формы. И до настоящего времени продолжают изобретать новые формы этого двигателя. Такое разнообразие форм двигателя Стирлинга существует скорее всего потому, что до сих пор не найдены оптимальная конфигурация двигателя или оптимальный режим работы, которые удовлетворяли бы всему разнообразию условий работы, и такой двигатель вряд ли возможен. Эта ситуация не является специфичной именно для двигателя Стирлинга. Она имеет место и в отношении к другим тепловым двигателям, однако двигатель Стирлинга отличается, пожалуй, наибольшим разнообразием форм. [c.210]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...