CS242465B1

CS242465B1 - Hot gas machine with rotary piston movement

Info

Publication number: CS242465B1
Application number: CS839481A
Authority: CS
Inventors: Dusan Turansky
Original assignee: Dusan Turansky
Priority date: 1983-12-15
Filing date: 1983-12-15
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS948183A1

Abstract

Účelom vynálezu je zlepšenie využitia zastávaného priestoru, zjednodušenie 'konštrukcie, zvačšenie rýchlobežnosti, zlepšenie vyvážiteínosti, vylúčenie potřeby odíahčovacieho priestoru, ale najmá dosiahnutie samočinného presúvania pracovného plynu vlastným pracovným piestom a praktické uskutočnenie Izochorickej změny stavu plynu pri přívode a odvode tepla v oběhu. Tento účel sa dosahuje teploplynovým strojom pozostávajúcom z valcovej skrine, na ktorú je napojený ohrievač a chladič a v ktorej je súoso uložený rotor s najmenej dvomi piestami. V stene skrine sú tri posúvače. Samočinné presúvanie pracovného plynu a praktické uskutočnenie izochorickej změny stavu plynu vedúce k vysokej tepelnej účinnosti sa dosahuje tým, že ohrievač je na vnútorný priestor skrine napojený medzi predným a žádným posúvačom tak, že vstupný koniec je pri zadnom posúvači a výstupný koniec pri prednom posúvači. Chladič je na vnútorný priestor skrine napojený vstupným koncom z jednej strany a výstupným koncom z druhej strany rozdeíovacieho posúvača. V ohrievači može byť vložený ventil. Vynález je možné použiť ako motor, chladlaci stroj alebo ako tepelné čerpadlo.The purpose of the invention is to improve the utilization of the occupied space, simplify the design, increase the speed, improve the balance, eliminate the need for a relief space, but most importantly, to achieve automatic movement of the working gas by its own working piston and to practically implement the isochoric change of state of the gas during the supply and removal of heat in the circulation. This purpose is achieved by a hot gas machine consisting of a cylindrical casing to which a heater and a cooler are connected and in which a rotor with at least two pistons is coaxially mounted. There are three sliders in the casing wall. Automatic movement of the working gas and practical implementation of the isochoric change of state of the gas leading to high thermal efficiency are achieved by the heater being connected to the interior of the casing between the front and rear sliders so that the inlet end is at the rear slider and the outlet end at the front slider. The cooler is connected to the interior of the casing by the inlet end on one side and the outlet end on the other side of the distributing slider. A valve may be incorporated in the heater. The invention may be used as a motor, a refrigerator or a heat pump.

Description

Vynález sa týká teploplynového stroja s rotačným pohybom piestov, u ktorého sa rieši usporiadanie ohrievača a chladiča.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a rotary piston rotary gas machine in which a heater and cooler arrangement is provided.

Doteraz známe teploplynové stroje, používané vačšinou ako motory a známe pod označením Stirling, sú vyhotovené ako stroje s vratným translačným pohybom piestov. Je známe vyhotovenie s dvomi piestami v jednom válci, pričom jeden piest je pracovný a druhý premiestňuje pracovný plyn.The prior art gas-fired machines, mostly used as engines and known under the name Stirling, are designed as reciprocating translational pistons. It is known to have two pistons in one cylinder, one piston being working and the other moving the working gas.

Nevýhodou takého riešenia je zložitý hlukový mechanizmus, vrtaná piestnica a velká stavebná výška, ktorú ešte zvyšuje odlahčovací priestor pod pracovným piestom. V inom známom vyhotovení je stroj viacvalcový s dvojčinnými piestami. Nadpiestové a podpiestové priestory susedných valcov sú přepojené kanálmi a pohyby piestov v susedných valcoch sú fázovo posunuté.The disadvantage of such a solution is the complicated noise mechanism, the bore piston and the large construction height, which is further increased by the relief space under the working piston. In another known embodiment, the machine is a multi-cylinder machine with double-acting pistons. Overhead piston and underarm spaces of adjacent cylinders are interconnected by channels and piston movements in adjacent cylinders are phase shifted.

Nevýhodou takého riešenia je nutnost viacvalcového usporiadania, Čo je zložité. Doteraz nebolo pre Stirlingov oběh použité iné usporiadanie piestového stroja. V podstatě je možné pre tento oběh využit všetky známe vyhotovenia použité pre spatovacie motory s vnútorným spalováním a parné stroje, napr. křížový Parsonsov motor, resp. křížový motor s hypocykloidným klukovým mechanizmom, alebo motor s homokineticky protibežne rotujúcim valcom a piestom.The disadvantage of such a solution is the necessity of a multi-cylinder arrangement, which is complex. Until now, no other piston arrangement has been used for the Stirling cycle. In principle, all known embodiments used for internal combustion engines and steam engines, e.g. Cross Parsonsov engine, respectively. a cross-engine with a hypocycloid crank mechanism, or a motor with a homokinetic counter-rotating cylinder and piston.

Pre zjavné výhody, ako menší zastavený priestor, váčšiu rýchlobežnosť a lepšiu vyvážiteTnosť, je výhodné použiť pre Stirlingov oběh najmá známe usporiadania motorov s krúživým pohybom piesta, napr. Wankelov motor, a s rotačným pohybom piesta, napr. Clarkov alebo tiež Kolettiho motor.For obvious advantages such as smaller built-in space, greater speed and better balanceability, it is advantageous to use the most familiar arrangement of rotary piston engines for the Stirling cycle, e.g. A Wankel engine, and with a rotary motion of the piston, e.g. Clark's or Koletti's engine.

Nevýhody uvedené u doteraz známých vyhotovení piestových strojov pre Stirlingov oběh sú odstránené teploplynovým strojom podlá tohto vynálezu, ktorý vychádza z Kolettiho motora. Pozostáva z valcovej skrine, na ktorú je napojený ohrievač a chladič a v ktorej je súoso uložený rotor s najmenej dvomi piestami. V stene skrine sú tri, například radiálně posúvače.The disadvantages of the prior art piston machines for the Stirling cycle are eliminated by the gas-fired machine according to the invention, which is based on the Koletti engine. It consists of a cylindrical housing to which a heater and a radiator are connected and in which a rotor with at least two pistons is mounted coaxially. In the cabinet wall there are three, for example radial sliders.

Podstatou vynálezu je, že ohrievač je na vnútorný priestor skrine napojený medzi predným a žádným posúvačom tak, že jeho vstupný koniec je pri zadnom posúvači a výstupný koniec pri prednom posúvači. Chladič je na vnútorný priestor skrine napojený vstupným koncom z jednej strany a výstupným koncom z druhej strany rozdeíovacieho posúvača. V ohrievači může byt vložený ventil.It is an object of the invention that the heater is connected to the interior of the cabinet between a front and no slide so that its inlet end is at the rear slide and the outlet end at the front slide. The cooler is connected to the interior of the housing by an inlet end on one side and an outlet end on the other side of the manifold slide. A valve may be inserted in the heater.

Uvedeným usporiadaním teploplynového stroja s rotačným pohybom piestov podía tohto vynálezu sa docieli kompaktnejšia a jednoduchšia konštrukcia, malý zastavaný priestor v porovnaní s pracovným priestorom, váčšia rýchlobežnosť, lepšia vyvážitel'nosť a ostatně výhody vlastně všetkým usporiadaniam motorov s rotačným pohybom piestov.Said arrangement of a rotary piston rotary gas machine according to the present invention results in a more compact and simpler construction, a small built-up space compared to the working space, greater speed, better balance and, indeed, the advantages of virtually any arrangement of rotary piston engines.

Pre teploplynový stroj, resp. Stirlingov obeh je zvlášť výhodné to, že rotor je zaťažovaný iba silami od rozdielu tlakov teplého a studeného plynu a nie silou od absolútneho tlaku plynovej náplně, ktorý je vysoký, pričom nie je potřebný další vyrovnávací priestor, nutný u známého usporiadania.For a gas-fired machine, resp. The Stirling cycle is particularly advantageous in that the rotor is loaded only by forces from the difference between the hot and cold gas pressures and not by the force from the absolute pressure of the gas charge, which is high without the additional buffer space required in the known arrangement.

Výhodou a novým účinkom stroja podl'a tohto vynálezu je, že presúvanie pracovného plynu cez ohrievač i cez chladič sa uskutečňuje samočinné, to jest vlastným pracovným piestom bez potřeby ďalšieho pomocného presúvacieho piesta, resp. bez nutnosti viacvalcového usporiadania.An advantage and novel effect of the machine according to the invention is that the transfer of the working gas through the heater and through the cooler takes place automatically, i.e. by its own working piston, without the need for an additional auxiliary transfer piston, respectively. without the need for a multi-cylinder arrangement.

Novým účinkom stroja podlá tohto vynálezu a jeho výhodou je tiež to, že presúvanie pracovného plynu cez ohrievač i cez chladič sa uskutečňuje pri stálom objeme plynu, to jest izochoricky. Tým je možné sa v praxi přiblížit najvýhodnejšiemu teoretickému tepelnému oběhu, zloženému z dvoch izochorických zmien stavu plynu (přívodu a odvodu tepla] a z dvoch izotermických zmien (kompresie a expanzie) viac než doteraz známými usporiadaniami a dosiahnuť najvyššiu možnú tepelná účinnost, za předpokladu regenerácie tepla rovnú účinnosti Carnotovho oběhu.A novel effect of the machine according to the invention and its advantage is also that the transfer of the working gas through the heater and through the cooler takes place at a constant volume of gas, i.e. isochorically. This makes it possible in practice to approach the most advantageous theoretical thermal circulation, consisting of two isochoric changes in the gas state (heat supply and removal) and two isothermal changes (compression and expansion), more than the previously known configurations and to achieve the highest possible thermal efficiency, assuming heat recovery equal to the efficiency of the Carnot cycle.

V každom případe sa praktickým uskutečněním izochorického přívodu a odvodu tepla v oběhu dosiahne vždy najvyššia tepelná účinnost zo všetkých ostatných obehov, v ktorých sa přívod a odvod tepla neuskutočňuje izochoricky.In any case, the practical realization of the isochorous heat supply and heat dissipation in circulation always achieves the highest thermal efficiency of all other cycles in which the heat supply and dissipation is not isochorically performed.

Na priloženom výkrese je znázorněný příklad vyhotovenia teploplynového stroja s rotačným pohybom piestov podlá tohto vynálezu. Na obr. 1 je zobrazený priečny rez teploplynovým strojom vo funkčnej polohe před ukončením kompresného zdvihu s naznačeným případným použitím ventila v ohrievači a na obr. 2 je priečny rez v polohe, keď pracovný plyn je pretláčaný cez ohrievač. Nie je zakreslené utesnenie, mazanie, ovládanie posúvačov, zdroj tepla, regenerátor tepla atd.The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of a rotary piston rotary gas machine according to the present invention. In FIG. 1 is a cross-sectional view of the gas turbine machine in an operative position before the end of the compression stroke indicating the possible use of a valve in the heater; and FIG. 2 is a cross-sectional view of the working gas being forced through the heater. Seal, lubrication, slider control, heat source, heat regenerator, etc. are not plotted.

Vo valcovej skrini 1 je súoso uložený rotor 2 s prvým piestom 4 a druhým piestom 3. V stene skrine 1 sú tri radiálně posúvače, rozdělovači posúvač 5, predný posúvač 6 a zadný posúvač 7.In the cylindrical housing 1 there is a coaxially mounted rotor 2 with a first piston 4 and a second piston 3. In the wall of the housing 1 there are three radial sliders, a distribution slider 5, a front slider 6 and a rear slider 7.

Posúvače rozdelujú vnútorný priestor skrine spolu s piestami na niekolko priestorov vzájomne utěsněných, nasávací priestor 8, kompresný priestor 9, expanzný priestor 10, výtlačný priestor li, teplý priestor 12 a horúci priestor 13.The sliders divide the interior of the housing together with the pistons into several spaces sealed together, the suction space 8, the compression space 9, the expansion space 10, the discharge space 11, the warm space 12 and the hot space 13.

Ohrievač 14 je na vnútorný priestor skrine 1 napojený medzi predným posúvačom 6 a žádným posúvačom 7. Vstupný koniec ohrievača 14 je v blízkosti žádného posúvača 7 a výstupný koniec pri prednom posúvači 6. Výstupný koniec ohrievača 14 je vzdialený od predného posúvača 6 tak, aby ho zadná hrana prvého piesta 4 odkryla až potom, ked sa predný posúvač 6 uzavrie.The heater 14 is connected to the interior of the cabinet 1 between the front slider 6 and no slider 7. The inlet end of the heater 14 is near any slider 7 and the outlet end at the front slider 6. The outlet end of the heater 14 is spaced from the front slider 6 the rear edge of the first piston 4 only revealed after the front slider 6 closes.

V inom případe může byť výstupný koniec ohrievača 14 v tesnej blízkosti prédné242465 ho posúvača 6, pričom je do ohrievača 14 vložený ventil 16, ktorý sa otvorí až po uzavretl predného posúvača 6. Chladič 15 je na vnútorný priestor skrine 1 napojený vstupným koncom z jednej strany a výstupným koncom z druhej strany rozdelovacieho posúvača 5.Alternatively, the outlet end of the heater 14 may be in close proximity to the slider 642, with a valve 16 inserted into the heater 14, which opens only after the front slider 6 has been closed. The cooler 15 is connected to the interior of the housing 1 and an outlet end from the other side of the divider slider 5.

Pracovný plyn je žádnou stranou prvého piesta 4 nasávaný z chladiča 15 do nasávacieho priestoru 8. Prednou stranou je v predošlom cykle nasatý plyn stláčaný v kompresnom priestore 9.The working gas is sucked by the side of the first piston 4 from the cooler 15 into the suction chamber 8. The front side, in the previous cycle, is sucked gas compressed in the compression chamber 9.

Prvý piest 4 přejde otvoreným predným posúvačom 6, ktorý sa potom zatvorí. Po odkrytí výstupného konca ohrievača 14 pretláča prvý piest 4 plyn za stálého objemu, t. j. izochoricky z teplého priestoru 12, kde má plyn teplotu po kompresii, cez ohrievač 14 do horúceho priestoru 13.The first piston 4 passes through the open front slider 6, which then closes. After exposing the outlet end of the heater 14, the first piston 4 pushes the gas at a constant volume, i. j. isochorically from the warm space 12, where the gas has a temperature after compression, through the heater 14 to the hot space 13.

Plyn přitom příjme teplo Qi. Plyn potom expanduje v expanznom priestore 10 a vykonává prácu, to v případe motora. V nasledujúcom cykle je plyn izochoricky pretláčaný z výtlačného priestoru 11 cez chladič 15 do nasávacieho priestoru 8. Plynu je přitom odobraté teplo Q2.The gas receives heat Qi. The gas then expands in the expansion space 10 and performs work, in the case of an engine. In the following cycle, the gas is isochorically forced from the discharge chamber 11 through the cooler 15 to the suction chamber 8. The heat Q2 is then removed from the gas.

Teploplynový stroj s rotačným pohybom piestov podl'a tohto vynálezu je možné použil ako spalovací motor s vonkajším spalováním, alebo ako tepelný motor napojený na iný tepelný zdroj, alebo tepelný akumulátor. Je možné tento stroj tiež použil pri jeho pasívnom pretáčaní ako chladiaci stroj, alebo ako tepelné čerpadlo.The rotary piston rotary motion machine of the present invention may be used as an internal combustion internal combustion engine, or as a thermal engine connected to another heat source or heat accumulator. It is also possible to use this machine as a cooling machine or as a heat pump in its passive spin.

Claims

242465 6 of the slide 6, a valve 16 is inserted into the heater 14, which opens only after closing the front slide 6. The cooler 15 is an interior space of the housing 1 connected to the inlet end from one side and an exit end from the other side of the splitter 5. The working gas is no aspirated from the cooler 15 to the suction space 8 by any side of the first end 4. The front side is a previously sucked gas compressed in the compression chamber 9. The first piston 4 passes through the open front slide 6, which is then closed. Covering the outlet end of the heater 14 pushes the first piston 4 through the gas at a constant volume, i. j. isochorically from the warm space 12 where the gas has a temperature after compression through the heater 14 to the hot space 13. The gas receives the heat Q 1. The gas then expands in expansion space 10 and performs the work, in the case of the engine. In the following cycle, the gas is isochorically pushed out of the displacement space 11 through the condenser 15 into the intake space 8. The gas is then taken through the heat Q2. The rotary motion gas-gas machine of the present invention can be used as an internal combustion internal combustion engine or other heat source or thermal accumulator as a heat engine. It is also possible to use this machine in its passive turning as a cooling machine or as a heat pump. OBJECT

What is claimed is: 1. A gas-fired rotary-felt gas machine comprising a cylindrical throttle having a heater and a cooler in which a rotor with at least two pistons is co-located, with a slide in the wall of the housing, characterized in that the heater (14) is to the interior of the cabinet (1) connected by the input end at the rear slide (7) and the output end at the front slide (6), both ends of the heater (14) being located between the front slide (6) and none the slide (7), the cooler (15) being connected to the interior of the housing (1) by an inlet end of one side and an outlet end of the other side of the splitter (5).

2. A rotary piston motion gas machine according to claim 1, wherein the outlet end of the heater is a forward slide (6) at least about a length of the arc described by no edge piston (4) from the front slide (6) at the moment of closure. the front slide (6).

3. A gas-fired rotary piston machine according to claim 1, characterized in that a valve (16) is inserted in the heater (14). 1 sheet of drawings