1598005352-c8ee7d2a5515e9724b112e615ad75d2e (811199), страница 13
Текст из файла (страница 13)
(Прим. перев.) нию этих систем. Схема ротационной машины, предложенная Цвауером (Ххр(аиег), показана на рис. 8-8. На общем валу имеются две ротационные машины типа двигателя Ванкеля (таганке(), а два регенератора располагаются симметрично относительно продольной оси машины. Одна из ротационных машин представляет собой блок сжатия, другая — блок расширения. Каждый блок состоит из трех отдельных полостей (камер), в каждой из которых за один оборот вала осуществляются два процесса сжатия или расширения. Таким образом, комбинация из этих двух машин приводит к трем отдельным системам, в каждой из которых осуществляются два полных Рис.
6-8. Схема Циауара — Ваиксля ротор- иого двигателя Стирлиига. à — блок расширения; т — трубки нагревателя; 3— полость; 4 — зона горения; 5 — вал; 6 = блок сжатия; 7 — полость; Л вЂ” теплообненннк, оллаыдвеный водой; 9 — регеиератор. цикла за один оборот вала. Предполагается, что такая компоновка сможет привести к компактному двигателю с высокой удельной мощностью. в-2-4. Сравнение многоцнлнндровых машни с машннамн вытесннтельиого тнпа Как было показано, возможны самые разнообразные варианты компоновочных схем многоцилиндровых и вытеснительных типов машин, некоторые их которых уже доведены до коммерческой стадии.
Но нет ни одной машины с явными преимуществами по отношению ко всем остальным; имеется лишь ряд определяющих факторов, указывающих на предпочтительный выбор одноцилиндровых машин вытеснительного типа, большей частью небольших по габаритам; выбор может колебаться между многоцилиндровыми, ском- 62 понованными из одноцилиндровых машин вытеснительного типа с общим коленчатым валом, и многоцилиндровыми типа Рини или Финкельштейна.
Одним из важных факторов, указывающих на преимущества машин вытеснительного типа над многоцилиндровыми машинами, является то, что для них относительно легче разрешается вопрос об уплотнениях элементов, движущихся возвратно-поступательно. Для всех машин требуются по крайней мере по два уплотнения. На каждый поршень для указанных на рис. 8-( трех машин требуется по одному уплотнению: два уплотнения в двухпоршневой машине и по одному на каждую машину вытеснительного типа.
Кроме того, для машин вытеснительного типа требуется дополнительное уплотнение для штока вытеснителя, поскольку в первом варианте машины шток проходит через рабочий поршень, а во втором — выходит за пределы нижней части вытеснительного цилиндра. Уплотнение для штока вытеснителя менее важно по сравнению с уплотнением рабочего поршня, что определяется меньшими утечками рабочего тела и меньшим трением. По-видимому, это является основным преимуществом машин вытеснительного типа, поскольку проблема уплотнений движущихся возвратно-поступательно элементов чрезвычайно трудна, в особенности при использовании иных рабочих тел, чем воздух. Преимущество машин вытеснительного типа еще и в том, что общая масса их поступательно-движущихся узлов меньше, чем в многоцилиндровых машинах.
Это облегчает балансировку и снижает проблему вибрации. Вытеснитель не производит работы, на него действуют лишь газовые силы давления, возникающие из-за наличия гидравлического сопротивления, и силы инерции. Поэтому конструктивно он может быть выполнен более легким с соответственно менее массивными штоком, траверсами и подшипниками, что приводит к значительной экономии в массе и снижению механических потерь.
Выходная мощность двигателя (в первом приближении) линейно зависит от давления рабочего тела. Поэтому повышение удельной мощности двигателя непосредственно связано с увеличением давления рабочего тела. Для небольших двигателей выгоден картер под давлением. Это не только уменьшает нагрузку на поступательно-движущиеся уплотнения, но и снижает требования к прочности, предъявляемые к узлам поршня, шатуна и подшипников. Это результат того, что при использовании картера под давлением дейг ствующий на поршень перепад давления уменьшается до р „, — рк,р вместо ркн, — ра при атмосферном давлении в картере.
Вследствие этого может быть снижена масса двигателя и уменьшены механические потери в подшипниках и уплотнениях. Эти выгоды компенсируются повышенными требованиями к прочности конструкции картера, поскольку в этом случае он представляет собой некую емкость под давлением, а прн необходимости вывода коленчатого вала из картера требуется по крайней мере еще одно динамическое уплотнение. Проблема уплотнения вращающегося вала относительно проще по сравнению с проблемой уплотнения поступательно движущегося поршня, и она может быть разрешена путем размещения электродвигателя или электрогенератора внутри самого картера; однако для двигателя с высоким давлением рабочего тела такое решение может привести к значительным «вихревым» потерям.
е-2-5. СРааНЕННЕ ЕДНЕЦИЛННДРОВЫХ Н МНОГОЦИЛННДРОВЫХ Мащии вытесннтельнвге типа Интуиция подсказывает, что минимальные масса и габариты картера под давлением обеспечиваются в одноцилиндровой машине вытеснительного типа. С увеличением номинальной мощности масса картера 'становится доминирующей В в общей массе машины, и для двигателей большой мощности приходится отказываться от применения картера под давлением как наиболее простого 4 е( способа повышения мощности. — Одноцилиндровый двигатель выте- гсннтельного типа обладает еще двумя преимуществами по сравнению с двигателем с отдельно расположенными цилиндрами.
В двухцилиндровом дви- ~! гателе (см. рис. 6-1, б) полость сжа- О я кг Вн „тия разделена на части, находящиеся угол псесрста к ст э в вытеснительном и рабочем цилинд- — рах, включая и соединительный ка1зис 6 9 слеьта иеремешеиий пал. Объем этой полости никогда не рабочего и вмтеслительиого может бытьуменьшендонуля,ивследпоршней в олиоцилиилровой ствие этого полость сжатия, факти- чески, имеет большой нерабочий шень; ю — полость расширення, "объем. Он должен учитываться 4 — полость сжатия; Š— общая — — в общем мертвом объеме Х, а, как рабочего яоржия.
бЫЛО ПОКаэаНО РаНЕЕ, ЛЮ6ОЕ УВЕЛИ" чение Х приводит к снижению полезной мощности двигателя. Второе преимущество одноцилиндрового двигателя вытеснительного типа заключается в том, что при работе вытеснительный и рабочий поршни перемещаются в одной и той же части рабочего объема цилиндра, хотя и в разные периоды времени. Частичное перекрытие ходов поршней ясно видно из рис.
6-9; такая компоновка позволяет обеспечить наиболее эффективное использование имеющегося рабочего объема цилиндра. Машины вытеснительного типа с отдельно расположенными цилиндрами имеют следующие преимущества: 1) ббльшая гибкость с точки зрения проектирования и техно- логии узлов коленчатого вала и шатунов; 64 2) размещение уплотнения для штока вытеснителя в неподвижном узле, а не в днище рабочего поршня, где появляются различного рода дополнительные ограничения. Это очень важные с практической точки зрения преимущества.
6-3. КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ МАШИН ЭРИКСОНА Регенеративные машины с клапанным управлением потока рабочего тела (здесь они называются машинами Эриксона), так же как и родственные им машины Стирлинга, разнообразны по типам, формам и габаритам. Иногда классификацию обоих типов машин можно Машины Эриксона (поток упраВляется клапанами) Машиньг с рабочим поргинем Машины с дыптеснителем С одним поршнем С постоянным рабочим обьемом С ддумя поршнями С переменным рабочим обьемом Рис.
6-10. Классификация машин Эриксона Заказ № 1ОЗЬ проводить по аналогии; единственное различие между ними— в наличии (или в отсутствии) клапанов, обеспечивающих циклическое изменение потока газа в рабочей полости, обычно предназначаемых для регулирования потока рабочего тела. При таком определении исключаются из рассмотрения газовые клапаны, использующиеся в системе регулирования машин Стирлинга для изменения давления рабочего тела. В данной работе семейство таких машин подробно не рассматривается, но представляется, что краткое сообщение об их основных типах для сравнения смашинами Стнрлинга может быть полезным.
Возможности же использования любого теоретического или экспериментального материала, рассматриваемого здесь, применительно к машинам Эриксона неизвестны. «Семейство» машин Эриксона иллюстрируется на рис. 6.10. В большинстве случаев их можно разделить либо на машины вытеснительного типа, либо на машины с рабочим поршнем. В каждой Машины Эриксона Вытеснительиого типа машины Эриксона с рабочим поршнем С постоянным рабочим объемом С переменным рабочим обьемом С дВумя поршнями С одним поршнем С приВодом Вьипеснителя от небольшего поршня С прерыВистым дВионением Вытеснителя, упраВляемого клапаном С протиВогпочным регенерагпором с регенератиВным Вьнпесиителем, соединенным с рабочим поршнем С регенератидным Вытеснителем , и с незаВисимым рабочим поршнем с Внешним придодом Вытеснителя С газодыми клапанами С механическими Эриксон Схема аналогична Варианту срекуператиВиым теплообменником Доки умрордв - мак — магон Доки(о(оорд— Ман-Магон буш Эриксон из этих основных групп может быть проведена их дальнейшая классификация.
Машины вытеснительного типа могут иметь либо постоянный, либо переменный рабочий объем. Машины с рабочим поршнем могут подразделяться на одно- и двухпоршневые. На рис. 6-11 показаны некоторые из вариантов машин вытесни- тельного типа, часть из которых хорошо известна по именам их изобретателей. В качестве примера приведена только одна машина Рис. 6-11.
Возможные варианты номноновочных схем машин Эрик- сона вытеснительного типа. с переменным объемом рабочего тела. Такой была первая машина Джона Эриксона. Она состояла из соединенных (но смещенных по фазе) с помощью кривошипно-шатунного механизма рабочего поршня и регенеративного вытеснителя. В этих же машинах могут быть использованы и клапаны либо с газовым, либо с механическим приводом. Потенциально подобные системы привлекательны для больших установок с ядерными реакторами, в которых рабочее тело машины могло бы использоваться как хладагент для реактора. Большие возможности имеют машины с постоянным рабочим объемом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
