Двигун зовнішнього тиску та енергоносій для нього

1 Двигун зовнішнього тиску, який містить кривошипно-шатунний механізм, що має блок циліндрів, головку блока з впускними та випускними отворами, у циліндрах блока є поршні, які шарнірно зв'язані поршневими пальцями з шатунами, нижні КІНЦІ яких рухомо з'єднані з шийками колінчатого вала, на одному КІНЦІ ЯКОГО Є маховик, на другому шестірня зв'язана в зчеплені з розподільчим механізмом, що має у собі розподільчий вал з кулачками, на якому є шестірня, яка зчеплена з шестірнею колінчатого вала кривошипношатунного механізму, над кулачками роз Винахід відноситься до області об'ємних розширюючих машин, перетворюючих кінетичну енергію робочого тіла (енергоносія) у механічну роботу і можуть застосовуватися як на стаціонарних установках в сумісності з насосами, електрозварювальними агрегатами, електростанціями, а також на транспортних засобах, зокрема на автомобілях Відома силова установка, (19) UA (11) 22052 (13) А (21) 95083861 (54) Двигун і спосіб живлення двигуна силової установки транспортного засобу, в якій використовується як робоче тіло стиснуте повітря з тиском 200кг/см2 Двигун силової установки має кривошипношатунний механізм в якому є блок циліндрів, головка блока з впускними та випускними отворами, в циліндрах блоку знаходяться поршні, шарнірно зчеплені поршневими пальцями з шатунами, нижні КІНЦІ яких рухомо з'єднуються з шийками колінчатого валу, на одному КІНЦІ ЯКОГО Є маховик, а на другому - шестерня, яка зв'язана з розподільчим механізмом, що має розподільчий вал з кулачками, на КІНЦІ якого є шестерня, яка пов'язана з шес подільчого вала знаходяться штовхачі які через штанги, коромисла передають команду клапанам, які перекривають впускні та випускні отвори у головці блока з елементами підключення до системи живлення, який відрізняється тим, що двигун має витратну ємкість, яка встановлена на впускному патрубку і тиск енергоносія у якій залежить від режимів роботи двигуна 2 Енергоносій для двигуна зовнішнього тиску, де застосовуються рідкі гази (азот, кисень, повітря, благородні гази - гелій, неон, аргон, криптон ксенон) гідрати, кристалогідрати, клатрати (сполуки включення), розчини у рідинах, гази, сублімуючі тверді речовини, пари різних рідких речовин, що одночасно знаходяться у різних фазових станах, для застосування у вигляді робочого тіла для двигуна зовнішнього тиску, який відрізняється тим, що в двигуні використовується не енергія стислого до 200кг/см2 повітря, а енергія речовини, яка виникла при її створенні о тернею колінчатого валу кривошипно-шатунного механізму Над кулачками розподільчого валу розташовані штовхачі, які через штанги та коромисла передають команду клапанам, що перекривають впускні та випускні отвори у головці блоку, з елементами підключення до системи живлення, яка має накопичуючу полость в циліндрі, між нижньою поверхнею головки блоку та днищем поршня з об'ємом пол ості, яка дорівнює площині циліндру на розмір положення поршня h = 2 - 10мм від верхньої мертвої точки, яка отримується через кут повороту колінчатого валу з шестернею у зчепленні з шестернею розподільчого валу з кулачками, на одному з яких остання точка профільованої поверхні кулачка, в контакті з штовхачем на клапан, дає можливість впускному отвору бути у відкритому стані про робочому такті Недолік конструкції у тому, що тиск на поршень утворює тільки стиснуте повітря, яке знаходиться в накопичуючій полості в циліндрі, тиск якого буде різко зменшуватися при рухові поршня від верхньої до нижньої мертвої точки Потужність цієї 00 (О о 49068 силової установки мінімальна Відомий засіб живлення двигуна внутрішнього згоряння, де робочим тілом є стиснуте повітря з тиском 200кг/см2, зменшене редуктором до робочого тиску 20 - 30кг/см2 Недоліком цього засобу живлення є велика ціна одержання стиснутого повітря і таким чином, одиниця потужності двигуна Значно більш дешевими та перспективними енергоносіями для двигуна зовнішнього тиску є рідкі гази - азот, кисень, повітря, благородні гази гелій, неон, аргон, криптон, ксенон Перспективними є гідрати, кристалогідрати, клатрати (сполуки включення) Інертних газів, зокрема азот Енергоносіями мають бути розчинні в рідинах гази, сублиміруючі тверді сполуки (суха крига), пари різних рідких, твердих речовин та речовин, що одночасно знаходяться у різних фазових станах В основу винаходу поставлена задача створення екологічно чистого та значно більш потужнішого двох тактного двигуна зовнішнього тиску, ніж чотирьох тактний двигун внутрішнього згоряння, або двох тактний двигун з використанням, у вигляді робочого тіла стиснуте повітря, з енергоносієм значно менших затрат на одиницю потужності двигуна Поставлена задача досягається тим, що двигун має кривошипно-шатунний механізм, в якому є блок циліндрів, головка блоку з впускними та випускними отворами У циліндрах блоку розташовані поршні, що шарнірно з'єднані поршневими пальцями з шатунами, нижні КІНЦІ ЯКИХ рухомо зчеплені з шийками колінчатого валу, на одному КІНЦІ якого є маховик, на другому - шестерня, яка зв'язана з шестернею розподільчого механізму, що має розподільчий вал з кулачками, на КІНЦІ ЯКОГО є шестерня, що зчеплена з шестернею колінчатого валу кривошипно-шатунного механізму Над кулачками розподільчого валу розташовані штовхачі, які через штангу та коромисло передають команду клапанам, що перекривають впускні та випускні отвори у головці блоку і має витратну ємність, встановлену на впускному патрубку і з'єднані з системою живлення двигуна Порівняння замовленого технічного рішення з прототипом показує, що при роботі двигуна тиск у витратній ємкості буде коливатися в невеликих межах і тиск на поршень в такті робочого ходу буде значно більший, ніж у накопичуючій полості в циліндрі прототипу Тому крутний момент двигуна зовнішнього тиску та його потужність будуть значно більші ніж у прототипа При порівнянні замовленого технічного рішення з іншими відомими рішеннями в даній області техніки (силові установки, які працюють на рідкому чи газоподібному паливі, пневматичний інструмент з поршневими двигунами та ш) не знайдемо рішення, яке б мало подібні признаки Поставлена задача досягається тим, що енергоносієм для двигуна зовнішнього тиску є рідкі гази - азот, кисень, повітря, рідкі благородні гази гелій, неон, аргон, криптон, ксенон, Найбільш перспективні для цього є гідрати, кристалогідрати та клатрати (сполуки включення) багатьох інертних газів зокрема азоту Як енергоносій для двигуна зовнішнього тиску застосовуються розчинні у рідинах гази, сублиміруючі тверді сполуки (суха крига), пари різних рідких, твердих та речовин, які знаходяться в різних фазових станах Таким чином, замовлений двигун зовнішнього тиску, в якому кінетична енергія енергоносія перетворюється у механічну роботу, виконує поставлену задачу На фігурі показаний двигун та система живлення двигуна зовнішнього тиску Двигун зовнішнього тиску має блок 1, з циліндрам 2, головку 3 блоку 1, картер 4, клапанну кришку 5, в циліндрі 2 розміщений поршень 6, який бере на себе тиск енергоносія при робочому такті і передає його через поршневий палець 7, шатун 8 колінчатому валу 9, на КІНЦІ ЯКОГО Є маховик 10 Колінчатий вал 9 через шестерню, яка є на другому КІНЦІ повертає шестерню розподільчого валу 11 (шестерні колінчатого та розподільчого валів на фігурі не вказані) Розподільчий вал 11 має профільовані кулачки 12, взаємодіючі через штовхачі 13 з коромислами 14 і вісь 15 та клапан 16 випускного отвору 17 і клапан 18 впускного отвору 19 На впускному патрубку 20, замість карбюратора встановлена витратна ємність 21 з манометром контролю 22 та штуцером 23, з'єднана з системою живлення двигуна, яка складається з трубопровода 24 з'єднаного з редуктором 25, тиск, що з нього виходить можна змінювати в залежності від режиму роботи двигуна, а тиск на вході контролюється манометром 26, який надходить через патрубок 27, нагрівач 28 і патрубок 29 з посуди високого тиску ЗО з контрольним манометром 31 Працює двигун зовнішнього тиску таким чином У посудині високого тиску ЗО є енергоносій з тиском не менше як 70кг/см2 Через патрубок 29 газ надходить в нагрівам, який робить температуру газу робочою +10 - +50°С і по трубопроводі 27 надходить у першу ступінь редуктора 25 з контролюючим манометром 26 У манометрі тиск газу зменшується до робочого 10кг/см2 - 50кг/см2 (в залежності від режиму роботи двигуна) і по патрубку 24 надходить у витратну ємкість 21 з контролюючим манометром 22 У витратній ємкості 21 та впускному патрубці 20 тримається такий тиск газу, який необхідний для роботи двигуна на заданому режимі, який при відкритому клапані 18 тисне на поршень при робочому ході, коли поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої У нижній мертвій точці впускний клапан 18 закривається, а випускний клапан 16 відкривається, через який газ виходить у атмосферу при такті вихлопу Повний робочий процес двигуна проходить за один оберт (360°) повороту колінчатого валу 9 Використання двигуна зовнішнього тиску дає можливість виключити забруднення відпрацьованими газами навколишнього середовища та атмосфери Вирішити питання економії вуглеводневого палива Техніко-експлуатаційні показники двигуна значно вищі відомих, за рахунок відсутності систем охолодження, запалювання та значного спрощення вихлопу відпрацьованих газів в атмосферу 49068 з/ го 29 2Є Фіг. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71