Силова установка

Силова установка, яка включає корпус двигуна з робочою камерою й вихідним вікном, ротор, установлений у корпусі на вихідному валу; камеру згоряння, сполучену з робочою камерою, утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідним вікном корпуса двигуна; систему охолодження; систему живлення стисненим повітрям, яка включає двоступінчастий компресор, першим ступенем якого є нагнітач, а другим - сполучений з ним компресор з ресивером, що сполучений з камерою згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; систему живлення паливом, що включає паливні насоси, яка відрізняється тим, що двигун додатково містить щонайменше ще одну камеру згоряння, вони виконані зовнішніми, розташованими за межами корпуса двигуна; усередині ротор оснащений щонайменше чотирма лопатями; зовні U 2 (19) 1 3 нину гідрозабірних лопаток з резервуаром мастильно-охолодної рідини, розміщеним у картері, а через вікна, виконані в тілі вала, з порожнинами двигуна, утилізатора й компресора. Об'ємний компресор виконаний роторним і містить корпус із робочою камерою, у якій на валу встановлений ротор, взаємодіючий з відсікачем, змонтованим у тілі корпуса, а ресивер виконаний у вигляді кожуха, що оточує корпус. Паливні насоси виконані поршневими й установлені в порожнині, що утворена всередині кільцевого нагнітача, а напрямні є одночасно паливопроводами. Роторний двигун внутрішнього згоряння, утилізатор енергії, компресор і кільцевий нагнітач скріплені між собою й з опорою-картером за допомогою шпильок, пропущених через вушка, виконані на периферійній поверхні зазначених вузлів. Технічним результатом корисної моделі є підвищення коефіцієнта корисної дії, підвищення ефективності згоряння палива; зниження тепловтрат, спрощення конструкції, зниження часу на обслуговування установки, зниження металоємності й трудомісткості виготовлення силової установки, зниження собівартості виготовлення й експлуатації силової установки, підвищення надійності й ресурсу двигуна. Причинами, що перешкоджають досягненню технічного результату, є наступні недоліки найближчого аналога. Конструкція силової установки із двигуном, що має камеру внутрішнього згоряння, складна. Камера згоряння, сполучена з робочою камерою, не дозволяє створити оптимальні параметри тиску й температури паливної суміші, за рахунок чого погіршується ступінь згоряння й ефективність перетворення енергії розширення газів у механічну роботу двигуна. Складність виготовлення, що обумовлена складною конфігурацією корпуса двигуна, і ненадійність роботи окремих його вузлів за рахунок тертя ковзання підпружиненого відсікача відносно ротора й корпуса приводять до зменшення коефіцієнта корисної дії й зниження строку експлуатації двигуна. У найближчого аналога складні й ненадійні в роботі система охолодження, сполучена із системою змащення, і система живлення палива, що складається з пари паливних насосів, установлених з можливістю поступального переміщення. Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, є наявність у силовій установці корпуса двигуна з робочою камерою й вихідним вікном, ротора, установленого в корпусі на вихідному валу; камери згоряння, сполученої з робочою камерою, утилізатора, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідним вікном корпуса двигуна; системи охолодження; системи живлення стисненим повітрям, що включає двоступінчастий компресор, першим ступенем якого є нагнітач, а другим - сполучений з ним компресор з ресивером, який сполучений з камерою згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; системи живлення паливом, що включає паливні насоси. 58000 4 Технічною задачею корисної моделі є вдосконалення конструкції силової установки, що дозволить усунути недоліки аналога. Поставлена технічна задача вирішена тим, що в силовій установці, яка включає корпус двигуна з робочою камерою й вихідним вікном, ротор, установлений у корпусі на вихідному валу; камеру згоряння, сполучену з робочою камерою, утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідним вікном корпуса двигуна; систему охолодження; систему живлення стисненим повітрям, яка включає двоступінчастий компресор, першим ступенем якого є нагнітач, а другим - сполучений з ним компресор з ресивером, що сполучений з камерою згоряння з можливістю регулювання об'єму подачістисненого повітря; систему живлення паливом, що включає паливні насоси, згідно корисній моделі двигун містить, щонайменше, дві камери згоряння, які виконані зовнішніми, розташованими за межами корпуса двигуна; усередині ротор постачений, щонайменше, чотирма лопатями; зовні на діаметрально протилежних сторонах ротора жорстко закріплена, щонайменше, одна пара пластинчастих поршнів; камера згоряння виконана з вихідним отвором і отворами для подачі стисненого повітря, палива й для підведення елемента запалення палива, камера згоряння постачена клапаном, виконаним з можливістю герметично перекривати вихідний отвір камери згоряння; клапани камер згоряння, системи живлення паливом, стисненим повітрям і елемент запалення пов'язані із блоком управління двигуна; вихідних вікон у корпусі виконано, щонайменше, два, вони розташовані на діаметрально протилежних сторонах корпуса; двигун постачений, щонайменше, двома заслінками, виконаними з можливістю герметично перекривати робочу камеру й зі штовхальниками, які пов'язані із блоком управління двигуна, заслінки встановлені після вихідних вікон перед камерами згоряння у напрямку обертання ротора; корпус закритий торцевими кришками, виконаними з ребрами жорсткості й з вікнами між ними; торцеві кришки постачені ущільненнями для забезпечення герметичності між торцевими кришками й ротором, система охолодження виконана повітряною. Між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом, що досягається, існує такий причиннонаслідковий зв'язок. Виконання двигуна силової установки з камерами згоряння, вихідні отвори яких герметично перекриваються клапанами, і із заслінками, виконаними з можливістю герметично перекривати робочу камеру, постаченими штовхальниками, які пов'язані із блоком управління двигуна, установленими після вихідних вікон перед камерами згоряння у напрямку обертання ротора, дозволяє створити оптимальні режими тиску й температури горіння палива й досягти максимально повного його згоряння, що веде до підвищення коефіцієнта корисної дії. Виконання камер згоряння зовнішніми дозволить використовувати різні палива, у тому числі вуглеводневе, водневе, альтернативне, скоротити теплові втрати й використовувати більше економічну повітряну систему охолодження, що дозволяє спростити конструкцію, 5 знизити собівартість силової установки. Регулювання процесу горіння палива в камерах зовнішнього згоряння блоком управління двигуна дозволить підвищити ефективність згоряння палива й надійність установки. Конструкція двигуна дозволить збільшити довжину ходу поршня в робочій камері й знизити тиск продуктів згоряння (робочого тіла) на виході з робочої камери. Конструкція двигуна дозволить відмовитися від примусової системи змащення, що також призведе до підвищення ККД і економії палива. Конструкція корпуса й ротора дозволить зменшити габарити, металоємність, вагу, трудомісткість виготовлення й обслуговування. Корисна модель проілюстрована графічним матеріалом, де на фіг. 1 показана схема силової установки; на фіг. 2. показаний поперечний розріз роторного двигуна з камерами згоряння, на фіг. 3 показаний перетин А-А фіг. 2. Силова установка містить роторний двигун 1, що включає нерухомий корпус 2 з робочою камерою 3; ротор 4 з вісьма лопатями охолодження 5, установлений у корпусі 2 на вихідному валу 6; дві камери зовнішнього згоряння 7, сполучені з робочою камерою 3. Силова установка містить утилізатор 8, у якому виконані вхідне 9 і вихідне 10 (для видалення утилізованого відпрацьованого робочого тіла) вікна, причому вхідне вікно 9 сполучене із двома вихідними вікнами 11 корпуса 2. Вихідними вікнами 11 робоча камера 3 умовно розділена на дві однакові частини (на фігурах не позначені). Силова установка містить також систему живлення двигуна паливом 12, що включає паливний бак 13, насос низького тиску 14 і насос високого тиску 15. При використанні вуглеводневого палива, що вимагає для згоряння окислювач, наприклад, повітря, силова установка включає систему живлення стисненим до робочого тиску повітрям 16 із засобами регульованої подачі (на фігурах не показані) і комплектується нагнітачем 17, компресором 18 з ресивером 19, які сполучені з камерою згоряння 7 з можливістю регулювання обсягу подачі стисненого повітря. При використанні альтернативного палива (пальне + окислювач), наприклад, водонітратного палива на основі нітрату амонію NH4NO3 56 % - окислювач, карбаміду CO(NH2)2 14 % - пальне, води 30 % - розчинник відпадає необхідність подачі стисненого повітря в камеру згоряння 7. Такий вид палива стосується поновлюваних джерел енергії, що дозволяють скоротити на порядок токсичність вихлопних газів і зменшити їхню температуру. Водяний розчин нітрату амонію й карбаміду під тиском, наприклад, 50 атм подають у попередньо розігріту, наприклад, до температури 500°С камеру згоряння 7, де відбувається реакція 3NH4NO3+CO(NH2)2=8Н2О(пара)+4N2+СО2 з утворенням газової суміші - робочого тіла. Силова установка містить повітряну систему охолодження 20, що включає вісім лопатей охолодження 5, які зв'язують ротор 4 з валом 6 і закріплені під кутом, наприклад, 45° до осі ротора 4 (і вала 6). Лопаті охолодження 5 при роботі двигуна 1 прокачують повітря усередині порожнини 21 ротора 4 через вікна 22 між ребрами жорсткості 23 торцевих кришок 24 і прохолоджують двигун 1. Вихідний вал 6 58000 6 опирається на підшипники кочення 25, закріплені в торцевих кришках 24 двигуна 1. Камера згоряння 7 виконана з вихідним отвором 26, за допомогою якого сполучена з робочою камерою 3, вона виконана також з отворами для подачі стисненого повітря 27, з отворами для подачі палива 28 із установленою в ньому, наприклад, електромагнітною форсункою 29, з отвором 30 із установленим у ньому елементом запалення палива 31, наприклад, свічею запалення. При використанні альтернативного палива отвір для подачі стисненого повітря 27 може бути відсутнім, а елементом запалення палива 31 може служити, наприклад, свіча накалювання. Ресивер 19 сполучений з камерою згоряння 7 через отвори для подачі стисненого повітря 27. Двигун постачений двома заслінками 32, виконаними з можливістю герметично відділяти робочу камеру 3 від вихідних отворів 11. Заслінки 32 установлені після вихідних вікон 11 перед камерами згоряння 7 у напрямку обертання ротора 4. Зовні на діаметрально протилежних сторонах ротора 2 жорстко закріплена, щонайменше, одна пара пластинчастих поршнів 33. Двигун 1 силової установки постачений датчиком 34 положення вихідного вала 6, що пов'язаний із блоком управління двигуна 35. Торцеві кришки 24 постачені ущільненнями 36 для забезпечення герметичності робочої камери 3. Камери згоряння 7 постачені електромагнітними клапанами 37, виконаними з можливістю герметично перекривати вихідні отвори 26. Заслінки 32 постачені електромагнітними штовхальниками 38. Клапани 37 камер згоряння 7, електромагнітні штовхальники 38 заслінок 32, системи живлення паливом 12, стисненим повітрям 16 (якщо вона є) і елементи запалення 31 пов'язані із блоком управління двигуна 35. При використанні за робоче тіло пари, що утвориться, наприклад, у парогенераторі від роботи камери зовнішнього згоряння 7, перед робочою камерою 3 можуть бути встановлені, наприклад, клапани (на фігурах не показані) регулювання подачі пари в робочу камеру 3. Силова установка працює в такий спосіб. При обертанні ротора 4 при проходженні пластинчастим поршнем 33 заслінки 32 датчик 34 положення вихідного вала 6 подає електричний сигнал на блок управління 35. При цьому спрацьовує магнітний штовхальник 38, що закриває заслінку 32, а блок управління 35 подає команду на електромагнітні форсунки 29, пов'язані із системою живлення паливом 12, на систему стисненого повітря 16, на елементи запалення 31. Після проходження пластинчастим поршнем 33 заслінки 32 вона герметично перекриває робочу камеру 3, відокремлюючи її частину від вихідних вікон 11, одночасно створюючи два замкнутих простори (на фігурах не позначені) між корпусом 2, ротором 4, пластинчастими поршнями 33, заслінками 32. Одночасно відбувається упорскування в камеру 7 через форсунки 29 палива і, якщо використане вуглеводневе паливо, подача повітря й запалення палива елементом запалення 31, наприклад, свічею запалення. Після запалення палива блок управління 35 подає сигнал на електромагнітні клапани 37, що відкривають отвори 26 камер згоряння 7. Робоче тіло, що 7 утворилося в камері згоряння 7, потрапляючи в робочу камеру 3, тисне на поршні 33, обертаючи ротор 4, який передає зусилля на вихідний вал 6 через лопаті 5. Лопаті 5 при обертанні ротора 4 прокачують повітря усередині порожнини 21 ротора 4 через вікна 22 між ребрами жорсткості 23 то 58000 8 рцевих кришок 24, прохолоджуючи двигун 1. Після проходження пластинчастим поршнем 33 вихідного вікна 11 робоче тіло крізь нього надходить у вхідне вікно 9 утилізатора 8, де прохолоджуючись, нагріває паливо, яке надходить після насоса високого тиску 15 паливної системи 12. 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 58000 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601