Двигун зовнішнього згорання
Номер патенту: 69275
Опубліковано: 16.08.2004
Автори: Кулик Олександр Петрович, Богомолов Віктор Олександрович, Муринець-Маркевич Борис Миколайович, Бондаренко Станіслав Іванович, П'ятак Олександр Іванович, Кудрявцев Ігор Миколайович
Формула / Реферат
Двигун зовнішнього згорання, що містить робочий поршень, з’єднаний з робочим об'ємом, поршень витискувача, з’єднаний з об'ємом витискувача, холодильник, нагрівач і шатунно-кривошипний механізм, який відрізняється тим, що робочий об'єм і об'єм витискувача мають впускні і випускні клапани, а лінія зв'язку вищевказаних об'ємів виконана у вигляді послідовно розміщених впускного клапана, редуктора і джерела газу з нагрівачем, при цьому впускний і випускний клапани робочого об'єму з'єднані з примусовим джерелом, а відповідні клапани об'єму витискувача виконані автоматичними.
Текст
Винахід відноситься до двигунобудування, а саме до поршневих двигунів з зовнішнім підведенням теплоти і може бути використаний у транспортних засобах. Відомий двигун, що працює за циклом Стірлінга [1]. Двигун містить два циліндри з двома поршнями. В одному з циліндрів повітря стискається і витиснюється у другий циліндр, який нагрівають зовні. В ньому повітря розширюється, переміщує робочий поршень і після цього витісняється до холодного циліндру. Порція повітря безперервно циркулює між теплим і холодним циліндрами, безперервно змінюючи свій об'єм. Як і запропонований винахід, відомий аналог містить робочий поршень, сполучений з робочим об'ємом, поршень витискувача, сполучений з об'ємом витискувача, холодильник, нагрівач, систему переміщення поршней. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату є неможливість регулювання режиму роботи двигуна. Відомий двигун із зовнішнім підведенням теплоти [2], що містить теплоізольований корпус з порожнинами розширювання і стиснення, поршні, регенератор, холодильник, систему подавання газу, робочий вал, підводящі труби, що є продовженням корпусу, при цьому робочий вал оснащений двома барабанами, а поршень і регенератор виконані у вигляді двох пар гнучких рукавів, коаксіальних по двоє і з'єднаних гнучко з барабанами, кінці рукавів вивернути навиворіт і закріплені на різних рівнях в корпусі і в трубах, у зовнішніх рукавах виконані отвори, система подавання газу сполучена з порожнинами, що утворені між внутрішнім і зовнішнім рукавами. Як і запропонований винахід, відомий аналог містить об'єми розширення і стиснення, поршні, холодильник, джерело газу і засіб переміщення поршнів. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату є неможливість регулювання режиму двигуна. Прототипом вибраний двигун з зовнішнім підведенням теплоти [3], що працює по замкнутому регенеративному циклу - двигун Стірлінга. В основу його покладено принцип розділення гарячої і холодної порожнин циліндра, між якими робоче тіло переміщується за допомогою витискувального поршня, що рухається від механізму перетворення, шляхом переміщення його через нагрівач, регенератор і холодильник у прямому і зворотному напрямах. Корисну роботу одержують за рахунок стиснення робочого тіла при низькій температурі і розширення при високій. Як і запропонований винахід, прототип містить робочий поршень, сполучений з робочим об'ємом, поршень витискувача, сполучений з об'ємом витискувача, холодильник, нагрівач і кривошипно-шатунний механізм. Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату є недостатня швидкість зміни режиму роботи. Задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є створення двигуна зовнішнього згорання. Технічний результат, який може бути одержаний при використанні винаходу, полягає у більш швидкій зміні режиму роботи двигуна. При використанні двигуна у транспортному засобі спрощується керування, покращується динаміка, плавність зрушування з місця, підвищується безпечність дорожнього руху. Суть винаходу полягає в тому, що у двигуні зовнішнього згорання, що містить робочий поршень, сполучений з робочим об'ємом, поршень витискувача, сполучений з об'ємом витискувача, холодильник, нагрівач і шатуннокривошипний механізм, робочий об'єм і об'єм витискувача мають впускні і випускні клапани, а лінія зв'язку вищевказаних об'ємів виконана у вигляді послідовно розміщених впускного клапана, редуктора і джерела газу з нагрівачем, при цьому впускний і випускний клапани робочого об'єму з'єднані з примусовим джерелом, а відповідні клапани об'єму витиску виконані автоматичними. Запропонований винахід відрізняється від прототипу тим, що робочий об'єм і об'єм витискувача мають впускні і випускні клапани, а лінія зв'язку вищевказаних об'ємів виконана у вигляді послідовно розміщених впускного клапана, редуктора і джерела газу з нагрівачем, при цьому впускний і випускний клапани робочого об'єму з'єднані з примусовим джерелом, а відповідні клапани об'єму витискувача виконані автоматичними. Досягнення технічного результату зумовлено тим, що режим роботи двигуна (міцність, число обертів) є в прямій залежності від тиску у робочому об'ємі. Тому зміна тиску у робочому об'ємі викликає зміну потужності і, як наслідок, зміну числа обертів і швидкості транспортного засобу. На відміну від прототипу, де зміна режиму здійснюється за рахунок зміни температури робочого тіла, що відбувається досить повільно, у запропонованому винаході зміну режиму здійснюють за допомогою регулювання тиску редуктором і клапанів, на що потрібний значно менший час. Конструкція двигуна одночасно передбачає регулювання режиму шляхом зміни температури робочого тіла за допомогою нагрівача. На кресленнях зображена принципова схема запропонованого винаходу, на фіг.1 - при знаходженні робочого поршня у вер хній "мертвій" точці, на фіг.2 - при знаходженні робочого поршня у нижній "мертвій" точці. Двигун містить акумулятор газу 1, поблизу якого розміщено джерело теплової енергії 2, робочий поршень 3, сполучений за допомогою шатуна 4, колінчастого валу 5, маховика 6 і шатуна 7 шатунно-кривошипного механізму з поршнем 8 витискувача. Поршень 8 витискувача сполучений з об'ємом витискувача 9. робочий поршень 3 сполучений з робочим об'ємом 10, що має впускний клапан 11 і випускний клапан 12, які регулюються за допомогою примусового джерела (на кресленні не показано). Об'єм витискувача 9 має впускний 13 і випускний 14 клапани, що працюють автоматично. Порожнини робочого об'єму 10 і витискувача 9 сполучені за допомогою трубопроводів 15 і 16 з холодильником 17. Об'єм витискувача 9 з'єднаний з акумулятором газу 1 трубопроводом 18. Робочий об'єм 10 з'єднаний трубопроводом 19 з виходом редуктора 20, вхід якого з'єднаний з акумулятором газу 1. Ак умулятор газу 1, робочий об'єм 10 і робочий поршень 3 теплоізольовані (на кресленні не показано). Робота двигуна здійснюється таким чином. Акум улятор газу 1, заповнюють газоподібним робочим тілом з надлишковим тиском. При підведенні теплової енергії від джерела теплової енергії 2 до акумулятора газу 1 тиск в останньому підвищується до заданої величини. Робочий поршень 3 у вихідному стані знаходиться у верхній "мертвій" точці (фіг.1). Від акумулятора газа 1 через редуктор 20 і трубопровід 19 при відкритому впускному клапані 11 і закритому випускному клапані 7 газ під надлишковим тиском надходить до робочого об'єму 10. Під дією надлишкового тиску робочий поршень 3 переміщується вниз, здійснюючи роботу і за допомогою шатуна 4 перетворює поступальний рух поршня в обертовий рух колінчастого валу 5. Енергія, що накопичується маховиком 6, повертає поршень 3 у ви хідне положення і виконує корисну роботу. При русі робочого поршня 3 з верхньої "мертвої" точки вниз, що відповідає куту оберту колінчастого валу 3045°, впускний клапан 11 робочого об'єму 10 і подальша робота розширення здійснюється газом, що знаходиться в робочому об'ємі 10. При досягненні робочим поршнем 3 нижньої "мертвої"" точки (фіг.2) випускний клапан 12 робочого об'єму 10 відкривається і газ із робочого об'єму 10 через трубопровід 15, холодильник 17, трубопровід 16 і впускний клапан 13 надходить в об'єм витискувача 9. Холодильник 17 збільшує щільність робочого газу, що надходить в об'єм витискувача 9. Завдяки цьому розміри системи витискувача менше, ніж робочої системи, що дозволяє зменшити витрати газу. При подальшому обертанні колінчастого валу 5 за допомогою шатуна 7 і поршня 8 при закритому впускному клапані 13 і відкритому випускному клапані 12 газ через трубопровід 18 повертається до акумулятора газу і цикл повторюється. При необхідності зміни режима роботи за допомогою редуктора 20 змінюють тиск в робочому об'ємі 10. Зміна тиску призводить до зміни потужності двигуна, і, як наслідок, до зміни обертів і швидкості транспортного засобу. Джерела інформації 1. Двигатели Стирлинга, под ред. М.Г. Круглова, М., Машиностроение, 1977, с.84-86. 2. Пат. РФ 2032102, кл. F01B29/10, від 1995. 3. Ридер Г., Хупер Ч. "Двигатели Стирлинга" М., "Мир", 1966, с.16-40 (прототип).
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюExternal combustion engine
Автори англійськоюBohomolov Viktor Oleksandrovych, Kulyk Oleksandr Petrovych, Piatak Oleksandr Ivanovych, Kudriavtsev Ihor Mykolaiovych, Murynets-Markevych Borys Mykolaiovych
Назва патенту російськоюДвигатель внешнего сгорания
Автори російськоюБогомолов Виктор Александрович, Кулик Александр Петрович, Пятак Александр Иванович, Кудрявцев Игорь Николаевич, Муринец-Маркевич Борис Николаевич, Муринець-Маркевич Борис Николаевич
МПК / Мітки
МПК: F01B 29/00
Мітки: згорання, зовнішнього, двигун
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-69275-dvigun-zovnishnogo-zgorannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Двигун зовнішнього згорання</a>
Попередній патент: Наличник
Наступний патент: Облицювальна дошка (вагонка)
Випадковий патент: Багатоканальний потоковий інфрачервоний газоаналізатор