Машины, работающие по циклу Стирлинга

Многопоршневые машины

Многопоршневые машины Стирлинга могут быть разделены на четыре большие группы:

1) Поршневые;

2) Ротационные;

3) Сильфонные и диафрагменные;

4) Свободнопоршневые.

Наиболее известными считаются поршневые машины, подраз­деляющиеся на одностороннего (простого) и двойного действия. Разновидности двухпоршневых машин одностороннего действия (три с неподвижными цилиндрами и одна с вращающимся) показаны на рис. 6-6. Из всего разнообразия машин этого типа в большом количестве в конце прошлого века изготавливались только машины Ридера (Rider) с параллельными цилиндрами, поршни которых сое­динялись с коленчатым валом.

Два вида многопоршневых машин двойного действия приведены на рис. 6-7. В одной из них, машине Финкельштейна, два цилиндра (каждый из которых имеет поршень двойного действия) объединены
по принципу работы спаренного двигателя с двойным циклом. В од­ном из цилиндров имеются две полости сжатия, в другом — две полости расширения; тем самым обеспечивается возможность пол­ного физического разделения горячей и холодной полостей машины. Другая схема компоновки, предложенная Рини (Rinia), может при­меняться для любого числа цилиндров, размещаемых так, что по­лость над поршнем одного цилиндра соединяется с нижней поло­стью поршня смежного цилиндра с помощью канала с помещенным в нем регенератором. Такая схема особенно выгодна для трех - или шестицилиндровых машин с расположением цилиндров по окружности [10] и с приводом от косой шайбы или кривошипно-шатун - ного механизма. Для многоцилиндровых рядных двигателей ввиду большой длины канала, соединяющего полости крайних цилиндров, такая компоповка неудовлетворительна. Двигатель с подобной ком­поновкой был изобретен Рини на ранней стадии работ, проводив­шихся фирмой «Филипс». Впоследствии из-за проблем смазки и уп­лотнений от него отказались, а через некоторое время обратились вновь в связи с разработкой компактного автомобильного двигателя

Машины с поршнем двойного действия

Сдвоенная система смеж­ных цилиндров

Рини

Двухцилиндровая система двой­ного действия. Для обоих систем: процесс сжатия - водном цилиндре, процесс расши­рения-в другом

Финкельштейн

Рис. 6-7. Возможные варианты компоновочных схем многопоршневых машин двойного действия.

С высокой удельной мощностью. Общим преимуществом для компо­новочных схем Рини и Финкельштейна является наличие только од­ного движущегося узла по сравнению с двумя для других вариан­тов машин.

Возможности использования ротационных сильфонных и диа - фрагменных систем безграничны. Наибольшее количество предпри­нимаемых попыток направлено на преодоление трудностей, связан­ных с неуравновешиваемостью и уплотнениями узлов машин, воз­никающих и взаимно обусловливающих друг друга при возвратно - поступательном движении отдельных элементов машины; как извест­но, ни одна из этих попыток не привела к коммерческому воплоще­
нию этих систем. Схема ротационной машины, предложенная Цвауе - ром (Zwiauer), показана на рис. 6-8. На общем валу имеются две ротационные машины типа двигателя Ванкеля (Wankel), 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

Цикла за один оборот вала. Предполагается, что такая компоновка сможет привести ^компактному двигателю с высокой удельной мощ­ностью.