| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2097627
ДВИГУН дочкиного В.Г. З зовнішнього згоряння, які працюють у замкнутим ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТОМУ І високоекономічним ЦИКЛУ
Ім'я заявника: дочкиного В'ячеслав Георгійович
Ім'я винахідника: дочкиного В'ячеслав Георгійович
Ім'я патентовласника: дочкиного В'ячеслав Георгійович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1996.12.05
Використання: залізничні тепловози, трактори, комбайни, вантажні автомобілі, кораблебудування, автономні енергоустановки, будівельна техніка, установка для перетворення теплової енергії в інші види енергії.
Суть винаходу: двигун зовнішнього згоряння складається з робочого циліндра з поршнем, шатуна, колінчастого вала, камери згоряння, допоміжного поршня, теплообмінника-утилізатора акумулятора-регенератора, заповненого теплоємний наповнювачем і паропроводом з циліндром. Величина потужності двигуна регулюється зміною подачі палива і зміною подачі робочого тіла допоміжним поршнем. Залишковий тепло продуктів згоряння утилізується в теплообміннику підігріву повітря, що подається в камеру згоряння.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до енергетичних установок, що перетворює теплову енергію в механічну.
Використання винаходу: в залізничних тепловозах, тракторах, комбайнах, важких автомобілях, в кораблебудуванні, в енергоустановках для вироблення електроенергії, в різних силових установках для високоефективного використання тепла для перетворення його в інші види енергії.
Існуючі двигуни внутрішнього згоряння при високому ступені їх технологічності для масового виробництва і отримали широке поширення в різних областях застосування, мають ряд суттєвих недоліків. Головні з них: а) порівняно невисокий ККД; б) токсичність вихлопів, що призводить до забруднення навколишнього середовища (екологічно нечисті); в) підвищені шумові характеристики, що створюють в зонах їх застосування дискомфорт для населення; г) строго певний вид палива, на якому вони здатні працювати.
Значною мірою зазначені недоліки є у деяких двигунів із зовнішнім згорянням, запропоновані раніше і працюють по циклах Стірлінга, Еріксона і Брайтона, (наприклад, US N 3867816, US N 3995431, FR N 2512881, FR N 2411301).
Однак, в зазначених двигунах утруднено задовільний конструктивне рішення теплообмінних апаратів, так як доводиться мати справу з теплообмінниками газ-повітря (робочим тілом є газ, а охолоджуючим агентом повітря). Як правило, ефективність таких теплообмінників невисока, а розміри громіздкі в порівнянні з самим двигуном.
У запропонованому винаході пропонується конструкція двигуна зовнішнього згоряння, що працює на робочому тілі, зазнає в циклі двофазне перетворення рідину пар рідина. При цьому фазові переходи робочого тіла відбуваються в компактному тепловому об'ємному аккумулятороре-регенераторі із спеціальним наповнювачем. Зазначений акумулятор-регенератор виконує одночасно функції випарника і конденсатора.
У зв'язку з тим, що робочі елементи циклу двигуна відбуваються з фазовими переходами рідина пар рідину і це відбувається протягом усього циклу, агрегати виходять компактними, а ефективність циклу високою.
 Фіг. 1 представлена конструктивна схема двигуна, згідно винаходу (поперечний розріз) |
 Фіг. 2 діаграма робочого циклу |
Фіг. 3 зворотний клапан (поз 11 на фіг. 1)
Фіг. 4 конструкція допоміжного поршня
Фіг. 5 кулачок (поз. 10 на фіг. 1)
Конструкція двигуна зображена на фіг. 1. Двигун складається з робочого циліндра 1 з поршнем 2, механізму, що перетворює поступальний рух поршня в обертальний рух силового вала в даному випадку шатуна 3, колінчастого вала 4, картера 5, піддону картера 6, камери згоряння 7, акумулятора-регенератора 8, допоміжного поршня 9, кулачка 10, зворотного клапана подвійної дії 11, компенсаційного бака 12, охолоджуючого радіатора 13, паропроводу 14, нагрівача 15 кришки робочого циліндра, теплообмінника-утилізатора 16, повітряного насоса 17, масляного насоса з маслозаборнік 18, циркуляційного насоса 19, вентилятора охолодження 20, іскрогасника-нейтралізатора 21, приводних шестерень допоміжних агрегатів 22.
Зворотний клапан 11 призначений для двох цілей: поповнення робочим тілом акумулятора-регенератора 8 з компенсаційного бака 12 та обмеження максимального тиску циклу. Він складається з корпусу 24, клапана низького тиску 25 з пружиною низького тиску 27 з тарілкою 29 і гайкою 30, клапана високого тиску 26 з пружиною високого тиску 28 і гайкою 33, п'яти 31 і важеля 32 пускового режиму.
Допоміжний поршень складається з корпусу 34, золотника 35, гільзи 36 з важелем 41, опорного ролика 38 з віссю 37, ущільнюючих кілець 39, антифрикционной опорної шайби 40.
Геометрія кулачка 10 (варіант) складається з циліндричної поверхні мінімального радіуса R min, перехідної циліндричної поверхні підйому m 1 m 2, виконаної з максимальним радіусом R max. Всі поверхні стикуються радіусом стикування r ст 0,25 R min. Поверхня спуску ролика допоміжного поршня n 1 n 2 виконана і з максимальним радіусом R max.
Двигун працює по циклу, зображеному на фіг. 2 в координатах P V.
Початок процесу роботи двигуна відбувається в наступній послідовності.
На початку циклу робочий поршень 2 знаходиться у верхньому положенні, а допоміжний поршень 9 в нижньому положенні і стоїть на поверхні кулачка 10 з малим радіусом на початку поверхні підйому по кулачку 10 на великий радіус. Обсяг над допоміжним поршнем 9 і нижнім торцем наповнювача акумулятора-регенератора 8 заповнений рідким робочим тілом, що надходять через зворотний клапан 11 з компенсаційного бака 12.
Робота клапана 11 ясна з креслення. Пусковий режим здійснюється за рахунок повороту важеля 32 проти годинникової стрілки, натискання його на п'яту 31 і відкриття клапана 25, внаслідок чого робочий циліндр 1 двигуна, нагрівач 15 і акумулятор-регенератор 8 з'єднуються з компенсаційним баком 12 до входу на оптимальний режим по температурі. Після досягнення необхідної температури важіль 32 повертається за годинниковою стрілкою і двигун готовий до роботи.
Коли робочий поршень 1 починає свій рух вниз, кулачок 10 повертається і допоміжний поршень 9 швидко піднімається по поверхні кулачка на великий радіус, подаючи порцію рідкого робочого тіла в акумулятор-регенератор 8. Наповнювач акумулятора-регенератора 8 має температуру в нижній зоні, рівної нижньої межі температури, тобто холодну, а у верхній зоні близько до верхньої межі, тобто гарячу.
Працює допоміжний поршень наступним чином.
Ролик 38 золотника 35, піднімаючись по кулачку 10, піднімає золотник всередині гільзи 36. У гільзі 36 є всередині спіральна канавка "а", в золотнику 35 отвір "б" з боковим входом. При повороті важелем 41 гільзи 36 канавка "а" змінює своє положення щодо отвори "б", внаслідок цього змінюється позиція повідомлення надпоршневого простору "г" через канавку "в" з компенсаційним баком. Відповідно змінюється величина подається робочого тіла через акумулятор в робочий циліндр.
При проходженні через наповнювач акумулятора-регенератора 8 робоче тіло, віднімаючи тепло від наповнювача, переходить в газоподібний стан і далі по паропроводу 14 проходить в зону нагрівача 15 кришки, де і досягає верхньої межі температури, і робить роботу, впливаючи на робочий поршень 2. При цьому, проходячи через акумулятор-регенератор 8, робоче тіло, змінюючи агрегатний стан, підвищує тиск (фіг. 2) з струми 1 по діаграмі в точку 2, при цьому робочий поршень 2 робить дуже малу частку свого ходу. При проходженні через нагрівач 15 робоче тіло здійснює процес, позначений лінією 2 3 на діаграмі (фіг. 2). На ділянці 2 3 діаграми робочий поршень здійснює більше половини від повного ходу. Після точки 3 діаграми допоміжний поршень 9 швидко спускається по поверхні кулачка на малий радіус, при цьому рідка частина робочого тіла переходить з акумулятора-регенератора 8 в надпоршневомупростір допоміжного поршня 9, повертаючи порцію робочого тіла в рідкий стан. У цей час при триваючому русі робочого поршня 2 вниз робоче тіло в парообразной фазі починає переміщатися через паропровід 14 в акумулятор-регенератор 8, рухаючись від гарячих шарів до холодних, конденсується і переходить частково в рідку фазу, віддаючи тепло наповнювачу акумулятора-регенератора 8 і знижуючи тиск (по діаграмі на фіг. 2) від точки 3 до точки 4. у цей час велика частина робочого тіла переходить в рідку фазу, віддаючи тепло наповнювачу акумулятора-регенератора 8. частина, що залишилася менша частина робочого тіла в пароподібному стані заганяється робочим поршнем 2 в холодну зону акумулятора-регенератора 8 при його русі з нижнього положення вгору (на діаграмі лінія 4 5). У точці 5 все робоче тіло переходить в рідкий стан, віддаючи залишки тепла, і при подальшому русі робочого поршня охолоджується в просторі над допоміжним поршнем 9 за допомогою рідкого робочого тіла з компенсаційного бака, циркулюючого за допомогою насоса 19 через радіатор 13, який охолоджується навколишнім повітрям за допомогою вентилятора 20. На цьому робочий цикл закінчується.
Зворотний клапан 11 забезпечує відновлення нижнього тиску з компенсаційного бака 12, (відповідне точці 1 діаграми на фіг. 2). Конструкція клапана 11 (фіг. 3) забезпечує обмеження завищеного тиску в точці 3 діаграми циклу скиданням рідкого робочого тіла в компенсаційний бак 12. Камера згоряння 7 в двигуні зовнішнього згорання виконана за конструкцією, здатною працювати як на рідкому, так і на твердому паливі.
Теплообмінник-утилізатор 16 призначений для підігріву що подається вентилятором 17 в камеру згоряння повітря. В теплообміннику 16 відбувається утилізація тепла, що залишився після проходження гарячих газів камери згоряння після нагрівача 15. Охолоджені гази (продукти згоряння) направляються в іскрогасник-нейтралізатор 21. Оскільки згоряння відбувається практично при атмосферному тиску агресивних вихлопних газів, які утворюються при високому тиску в двигунах внутрішнього згоряння (наприклад, закис азоту), не утворюється. Тому нейтралізатор виходить досить простим.
При створенні багатоциліндрового двигуна акумулятори-регенератори, нагрівачі, допоміжні поршні і кулачки, що впливають на допоміжні поршні, повинні бути в конструкції індивідуально на кожен робочий циліндр.
Решта агрегати можуть бути загальні на всю групу циліндрів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Двигун зовнішнього згорання, що працює на робочому тілі із змінним агрегатним станом за замкнутим циклом, що містить робочий циліндр з поршнем, механізм, що перетворює поступальний рух робочого поршня в обертальний рух силового вала, допоміжний циліндр з поршнем, камеру згоряння, нагрівач, паропровід, радіатор охолодження, компенсаційний бак, циркуляційний насос, що відрізняється тим, що він забезпечений кулачком, пов'язаним з силовим валом і встановленим з можливістю взаємодії з поршнем допоміжного циліндра, вентилятором подачі повітря в камеру згоряння, теплообмінником-утилізатором тепла продуктів згоряння, пов'язаним з нагрівачем і камерою згоряння, заповненим теплоємний наповнювачем акумулятором-регенератором, пов'язаних з допоміжним циліндром і паропроводом через нагрівач з робочим циліндром і призначеним для зміни агрегатного стану робочого тіла з рідини в пару і назад, а радіатор охолодження, компенсаційний бак та циркуляційний насос послідовно з'єднані з допоміжним циліндром в замкнутий контур.
Версія для друку
Дата публікації 28.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.