SU626708A3 - Engine with exterior heat supply - Google Patents

Description

II

Изобретение относитс  к области двигателестроени  в частности к регенеративным двигател м с внешним подводом тепла , а именно к миниатюрным двигател м с внешним подводом тепла,, предназначенным дл  выработки энергаи дл  приведени  в действие аппарата Искусственное сердце.The invention relates to the field of engine-building, in particular, to regenerative engines with external heat supply, namely to miniature engines with external heat supply, intended for generating power for driving the Artificial Heart apparatus.

Известны двигатели с внешним под- элдом тепла, содержащие корпус с цилиндром , в котором размещен поршень, св занный с механизмом задани  закона движени  и раздел ющий внутреннее прост- ,ранствО| цилиндра на нагреваемую и охлаждаемую полости, сообщенные через нагреватель, регенератор и охладитель, источник тепла, подключенный к. нагреваемой полости при помощи тепловой трубы , выполненной в виде охватывающего кожуха, жидкостный аккумул тор тепла и устройство регулировани  передачи тепла к нагреваемой полости .There are engines with an external underfold of heat, which include a housing with a cylinder in which a piston is located, which is connected with the mechanism for setting the law of motion and separating the internal space, the space | the cylinder to the heated and cooled cavities communicated through a heater, a regenerator and a cooler, a heat source connected to the heated cavity by means of a heat pipe made in the form of an enclosing casing, a liquid heat accumulator and a heat transfer control device to the heated cavity.

Эти двигатели позвол ют использовать тепловьзделение радиактивных ис- точников энергии. Однако дл  приведени  These engines allow the use of heat dissipation of radioactive energy sources. However, to bring

в Действие такого оборудовани  как насосы аппарата Искусственное сердце , продолжительность работы дл  кс торых  Ьл етс  определ ющим параметром, при регулировании мощности двигател  требуетс  применение дополнительных устройств дл  воздействи  на клапан регулировани  расхода теплоносител  в тепловой трубе. В результате этого снижаетс  надежность работы устройства, увеличиваютс  его размеры и усложн етс  конструкци . Двигатель невозможно устанавливать вблизи тела пациента.The operation of equipment such as the apparatus’s artificial heart pumps, the duration of operation for which is a decisive parameter, when adjusting engine power, the use of additional devices is required to act on the flow rate control valve in the heat pipe. As a result, the reliability of the device is reduced, its size increases and the design becomes more complex. The engine cannot be installed near the patient's body.

Кроме того, применение такого двигател  в иных системах, требующих длительного срока автономной работы с источником тепловой энергии переменной производительности, также предполагают применени  сложной контролирующей и упразл к щей аппаратуры, что снижает надежность двигател .In addition, the use of such an engine in other systems that require a long battery life with a source of thermal energy of variable performance also implies the use of complex control and abrasive equipment, which reduces the reliability of the engine.

Лель изобретени  - повышение надежности двигател .Lel invention - improving engine reliability.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство регулировани  выполненоThe goal is achieved by the fact that the control device is made

виде дополнительной тепловой трубы, дин конец которой подключен к нагревамой полости, а другой - к охлаждаемой. Кроме того, дополнительную тепловую рубу выполн ют в виде спирали, размеенной на наружной поверхности циливдра. 5as an additional heat pipe, the end of which is connected to the heated cavity, and the other to the cooled one. In addition, the additional heat ruby is made in the form of a spiral spaced on the outer surface of the cylinder. five

Дополнительную тепловую трубу эаполн ют цезиевой рабочей жидкостью в комбинации с газообразным ксеноном.The additional heat pipe is filled with a cesium working fluid in combination with xenon gas.

Охватывающий кожух выполн ют в ЁИ-, де цилиндрической оболочки из теплопередающего материала, например из быстрорежущей стали.The enclosing jacket is made in Y0-, a cylindrical shell of heat transfer material, such as high speed steel.

Внут1)еннюю полость под цилиндрической оболочкой заполн ют фтористыми или углекислыми сол ми легких щелочных метал- лов.The inner1) cavity under the cylindrical shell is filled with fluoride or carbonate salts of light alkali metals.

На фиг. 1 схематически показан предлагаемый двигатель, на фиг, 2 представлена теплова  часть двигател ; на фиг. 3 дан разрез тепловой масти двигател .FIG. 1 shows schematically the proposed engine; FIG. 2 shows the thermal part of the engine; in fig. 3 Dan section of the engine's thermal suit.

Двигатель с внещним подводом тепла содержит корпус с цили1адром 1, в котором разметен порщень 2, св занный с механизмом задани  закона движени , например , через шток 3 с кулисой 4, под- соединенной к кривошипу 5 или через шток 3 подпружиненный пневматическим буфером, камерой 6,The motor with external heat supply includes a housing with a cylinder 1, in which the piston 2 is spaced, associated with the mechanism for setting the law of motion, for example, through the rod 3 with the slide 4, connected to the crank 5 or through the rod 3 spring-loaded with a pneumatic buffer chamber 6 ,

Поршень 2 раздел ет внутреннее пространство цилиндра на нагреваемую 7 и охла одаемую 8 полости, сообщенные междуThe piston 2 divides the internal space of the cylinder into a heated 7 and a cooled 8 cavity, communicated between

собой через нагреватель, регенератор и охладитель, функции которых выполн ют стенка цилиндра 1 и зазор между поршнем 2 и цилиндром 1, Предпочтительна  величина зазора 0,18-0,23 мм.by itself through a heater, a regenerator and a cooler, the functions of which are performed by the wall of the cylinder 1 and the gap between the piston 2 and the cylinder 1. The gap is preferably 0.18-0.23 mm.

Источник тепла двигател  может быть выполнен в виде радиоактивного элемента 9, например плутони  -238, размещенного в капсуле 10 на прокладке 11, например, из вспененного тантала, и подключен к нагреваемой полости 7 при ппмощи тепловой трубы 12, выполненной в виде охватывающего капсулу 10 кожухаThe engine heat source can be made in the form of a radioactive element 9, for example plutonium-238, placed in the capsule 10 on the gasket 11, for example, from foamed tantalum, and connected to the heated cavity 7 using heat pipe 12, made in the form of the casing covering the capsule 10

Теплова  труба 12 сообщает жидкостный аккумул тор тепла 13 с нагреваемой полостью 7 через устройство регулировани  передачи тепла, выполненное в виде дополнительной тепловой трубы 14, один конец которой подключен к нагреваемой полости 7, а другой - к охлаждаемой 8.The heat pipe 12 communicates the liquid heat accumulator 13 with the heated cavity 7 through a heat transfer control device made in the form of an additional heat pipe 14, one end of which is connected to the heated cavity 7, and the other end to the cooled 8.

В двигателе дл  аппарата Искусственное сердце охватывающий кожух выполнен в виде цилиндрической оболочки 15 из теплопрбвод щего И жаростойкого материала , например из-быстрорежущей стали . Во внутренней полости под оболочкой 15 размещен жидкостный аккумул тор 13 выполненный в видегащеобразного резервуара 16, заполненного фтористыми или углекислыми сол ми легких щелочных металлов, ёыбор которых определ етс , например, по следующей таблице:In the engine for an Artificial Heart apparatus, the enclosing case is made in the form of a cylindrical shell 15 of heat-conducting and heat-resistant material, for example, of high-speed steel. In the inner cavity under the shell 15, a liquid battery 13 is placed in a reservoir 16, filled with light alkali metal fluoride or carbonate salts, the choice of which is determined, for example, by the following table:

В качес1ве рабочей жидкости тепловой трубы 12 возможно применение жидкого кали  ИЛИ поташа.Liquid potassium OR potash may be used as the working fluid of the heat pipe 12.

Резервуар 16 теплоизолирован слоем фольги 17 и низкотемпературной тепловой трубой 18. На наружной части оболочки 15 разметен охлаждаюгшй виток 19, а к наружной периферии цилннд;-.а 1 .может быть прикреплен экран 2О, выполненный в виде кольцевых ребер, дл  защиты от излучени .The tank 16 is insulated with a layer of foil 17 and a low-temperature heat pipe 18. On the outer part of the shell 15 there is a cooling coil 19 and the screen 2O, made in the form of annular ribs, to protect the outer periphery to protect against radiation.

Кроме того, в двигателе устанавливаетс  дополнительно электрический нагреватель 21, выполненный в виде охватывающих витков, подсоединенных к резервуару 16.In addition, an electric heater 21 is installed in the engine, made in the form of female turns connected to reservoir 16.

Дл  нормального функционировани  жидкостного аккумул тора 13 в резервуаре предусмотрено термокомпенсациопное пр ранство 22. Дополнительную тепловую трубу 14 изготавливают в виде спирали, размеще ной на наружной поверхности цилиндра и заполненной цеоиевой рабочей жидкос в комбинации с газообразным ксеноном В нижней части цилиндра имеютс  впускной 23 и выпускной 24 клапаны, сообщающие охлаждаемую полость 8 с газовыми емкост ми 25 и 26 низкого и высокого дав/тени  . соответственно. Е кости 25 и 26 сообщены между собой разветвленным трубопроводом, одна ве 27 которого подключена через обратные клапаны 28 к камере 6, друга  ветвь 2 содер жит дроссельную заслонку ЗО, а треть  ветвь 31 подключена к пневмоци линдру 32 насоса аппарата Искусствен ное сердце . Во врем  работы двигател  рабочий газ (гелий) перемещаетс  из нагреваемой в охлаждаемую полость через зазор между .стенкой цилиндра 1 и поршн  2§ что приводит к изменению давлени  в охлаждаемой полости 8. При понижении давлени  во врем  уменьшени  объема нагреваемой полости 7 до определенной величины открываетс  впускной клапан 23,и охлаждаема  полость В подпитываетс  из газовой емкости 25. При это давление в цилиндре 1 двигател  остает с  практически посто нным. Во врем  обратного хода поршн  2, т.е. при увеличении объема нагреваемой полости 7, происходит увеличение давлени  в цилиндре 1 до величины, определ ющей открытие Выпускного клапана 24.Происходит процесс заполнени  емкости 26 газом высокого давлени , который используют дл  привода насоса аппарата Искусственное сердце , подава  газ в пневмоцилиндр 32, нз которого отработавший газ поступает в т азовую емкость 25 низкого давлени . Перемещение поршн  во врем  уменьшени  объема нагреваемой полости 7 про исходит за счет махового момента инерции механизма задани  закона движени . Переходные режимы двигател  осуществл ют регулированием количества ис пользуемого в пневмоцилиндре 32 газа высокого давлени  при помощи дроссельной заслонки ЗО. Дл  исключени  остановки насоса пре дусмотрены обратные клапаны 28, при помощи KOTOjJbrx иск; К чаетс  превышение давлени  в емкости 25 над давлением в емкости 26. Предлагаемый двигатель способен вырабатывать около 7 Вт пневматической энергии от любого радиактивного или электрического источника тепла. изобретени  о р м у л а 1. Двигатель с внешним подводом тепла, содержащий корпус с цилиндром, в котором размещен поршень, св занный с механизмом задани  закона движени  и раздел ющий внутреннее пространство цилиндра -на нагреваемую и охлаждаемую полости, сообщенные через нагреватель, регенератор и охладитель, источник тепла, подключенный к нагреваемой полости при помощи тепловой трубы, выполненной в виде охватывающего кожуха, .жидкостный аккумул тор тепла и устройство регулировани  передачи тепла к нагреваемой полости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  наде аюсти, устройство регулировани  выполнено в виде дополнительной тепловой трубьг, один конец которой подключен к нагреваемой Полости, а другой - к охлаждаемой, 2.Двигатель по п. 1, отлича ющ и и с   тем, что дополнительна  теплова  труба выполнена в виде спирали, размещенной на наружной поверхности цилиндра . 3.Двигатель по пп. 1и 2, отличающийс  тем, что дополнительна  теплова  труба заполнена цезиеьой рабочей жидкостью в комбинации с газообразным ксеноном. 4.Двигатель по пп. 1-3,- отличающийс  трм, что охватывающий кожух выполнен в виде цилиндрической оболочки из теплопровод щего материала, например из быстрорежущей стали. 5.Двигатель по п. 4, о т л и ч а ющ и и с   тем, что внутренн   полость под цилиндрической оболочкой заполнена фтористыми или углекислыми сол ми лег ких щедочных металлов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: l.P.O.Meijet-.P rospecis of the erfdmes fof vehicufaf proput .5ton., Techrnca Review, 1970, 31, № 5/6, p. 172-173, ф. 1У.For normal operation of the liquid accumulator 13, a thermal compensation zone 22 is provided in the tank. Additional heat pipe 14 is made in the form of a spiral placed on the outer surface of the cylinder and filled with a working fluid in combination with xenon gas. Inlet 23 and outlet 24 are in the lower part of the cylinder. valves communicating the cooled cavity 8 with gas tanks 25 and 26 of low and high pressure / shade. respectively. The bones 25 and 26 are connected to each other by a branched pipeline, one ve 27 of which is connected via check valves 28 to chamber 6, the other branch 2 contains the throttle valve of the AOR, and a third branch 31 is connected to the pneumatic cylinder 32 of the pump of the artificial heart apparatus. During engine operation, the working gas (helium) moves from the heated to the cooled cavity through the gap between the wall of the cylinder 1 and the piston 2§ which causes a change in pressure in the cooled cavity 8. When the pressure decreases, the volume of the heated cavity 7 decreases to a certain value an intake valve 23, and a cooled cavity B is fed from the gas tank 25. At this pressure in the cylinder 1 the engine remains almost constant. During the return stroke of the piston 2, i.e. when the volume of the heated cavity 7 increases, the pressure in the cylinder 1 increases to the value that determines the opening of the outlet valve 24. The tank 26 is filled with high pressure gas, which is used to drive the pump of the apparatus Artificial heart, supplying gas to the pneumatic cylinder 32, which the gas enters low pressure tank 25. The movement of the piston during the decrease in the volume of the heated cavity 7 occurs due to the swing moment of inertia of the mechanism for setting the law of motion. The transient modes of the engine are controlled by adjusting the amount of high-pressure gas used in the pneumatic cylinder 32 using the throttle valve AOR. To prevent the pump from stopping, check valves 28 are provided, with a KOTOjJbrx claim; There is a pressure in the tank 25 above the pressure in the tank 26. The proposed engine is capable of producing about 7 watts of pneumatic energy from any radioactive or electric heat source. of the invention of invention 1. An engine with external heat supply, comprising a housing with a cylinder in which a piston is located associated with a mechanism for setting the law of motion and separating the inner space of a cylinder into heated and cooled cavities communicated through a heater, regenerator and a cooler, a heat source connected to the heated cavity by means of a heat pipe made in the form of an enclosing casing, a liquid heat accumulator and a device for controlling heat transfer to the heated cavity, characterized in that, in order to increase hope, the control device is made in the form of an additional heat pipe, one end of which is connected to the heated Cavity, and the other end to a cooled one, 2. The engine according to claim 1, is also different from the fact that the additional heat pipe made in the form of a spiral placed on the outer surface of the cylinder. 3. The engine for PP. 1 and 2, characterized in that the additional heat pipe is filled with a cesium working fluid in combination with xenon gas. 4. The engine of PP. 1-3, it is different in tmr that the enclosing casing is made in the form of a cylindrical shell of heat-conducting material, for example, high-speed steel. 5. The engine according to claim 4, of which is that the internal cavity under the cylindrical shell is filled with fluorine or carbonate salts of light generous metals. Sources of information taken into account in the examination: l.P.O.Meijet-.P rospecis of the erfdmes foof vehicufaf proput .5ton., Techrnca Review, 1970, 31, No. 5/6, p. 172-173, f. 1U.

фиъ. 1fi. one

fpi/s.2fpi / s.2

1717

1212

2222

16sixteen

;/; /

ЮYU

f8f8

1414

1if1if

77

-1-one

2121

2121