Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Силова установка, що включає корпус двигуна з торцевими кришками із вхідними й вихідними вікнами в них, ротор із закріпленими на ньому поршнями, встановлений на вихідному валу в корпусі, ущільнення для забезпечення герметичності між корпусом і ротором; робочі камери, систему живлення стисненим повітрям, яка включає компресор, ресивер, що сполучений із зовнішніми камерами згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря, систему живлення паливом, яка включає паливні насоси, паливний бак і паливні форсунки, пов'язані із блоком управління двигуном, розташовані за межами корпусу двигуна зовнішні камери згоряння з отворами для подачі стисненого повітря, палива й для підведення елемента нагрівання, і з вихідними отворами, оснащеними електромагнітними клапанами, виконаними з можливістю герметично перекривати вихідний отвір кожної зовнішньої камери згоряння, утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідними вікнами корпусу двигуна, заслінки, які виконані з можливістю герметично відокремлювати робочі камери від вихідних вікон, встановлені після вихідних вікон двигуна перед його вхідними вікнами і пов'язані із блоком управління двигуна, яка відрізняється тим, що додатково містить систему підготовки робочої парогазової суміші, що з'єднана із блоком управління двигуном і що містить камеру підготовки робочої парогазової суміші, яка встановлена за межами корпусу двигуна й сполучена через вхідні отвори з камерами зовнішнього згоряння, накопичувач води, з'єднаний з утилізатором, насос подачі води й електромагнітні форсунки подачі води, які сполучені з камерою підготовки робочої парогазової суміші, що у свою чергу через вихідні отвори сполучена із вхідними вікнами корпусу двигуна; перед вхідними вікнами корпусу двигуна встановлені додаткові електромагнітні клапани; робочі камери виконані в торцевих стінках ротора; двигун виконаний із зовнішньою теплоізоляцією.

Текст

Реферат: Силова установка включає корпус двигуна з торцевими кришками із вхідними й вихідними вікнами в них; ротор із закріпленими на ньому поршнями, встановлений на вихідному валу в корпусі; ущільнення для забезпечення герметичності між корпусом і ротором; робочі камери; систему живлення стисненим повітрям, яка включає компресор, ресивер, що сполучений із зовнішніми камерами згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; систему живлення паливом. Вона додатково містить систему підготовки робочої парогазової суміші, що з'єднана із блоком управління двигуном і що містить камеру підготовки робочої парогазової суміші, яка встановлена за межами корпусу двигуна й сполучена через вхідні отвори з камерами зовнішнього згоряння, накопичувач води, з'єднаний з утилізатором, насос подачі води й електромагнітні форсунки подачі води, які сполучені з камерою підготовки робочої парогазової суміші, що у свою чергу через вихідні отвори сполучена із вхідними вікнами корпусу двигуна; перед вхідними вікнами корпусу двигуна встановлені додаткові електромагнітні клапани; робочі камери виконані в торцевих стінках ротора; двигун виконаний із зовнішньою теплоізоляцією. UA 71626 U (54) СИЛОВА УСТАНОВКА UA 71626 U UA 71626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується двигунобудування, а саме силових установок з роторним тепловим двигуном, що може працювати на різних видах палива й бути використаним на транспорті й у ряді інших галузей техніки. Як найближчий аналог корисної моделі вибрана силова установка (патент України № 58000, F02B53/00, F02C5/00, 2011), що включає корпус двигуна з торцевими кришками, з робочими камерами із вхідними й вихідними вікнами, встановлений у корпусі на вихідному валу ротор, щонайменше дві зовнішні камери згоряння, сполучені з робочими камерами, утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідними вікнами корпусу двигуна; систему охолодження; систему живлення стисненим повітрям, що включає двоступінчастий компресор, першим ступенем якого є нагнітач, а другим - сполучений з ним компресор з ресивером, що сполучений із зовнішніми камерами згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; систему живлення паливом, що включає паливні насоси, форсунки, паливний бак. Зовнішні камери згоряння розташовані за межами корпусу двигуна; усередині ротор оснащений щонайменше чотирма лопатями (системи повітряного охолодження); зовні на діаметрально протилежних сторонах ротора жорстко закріплена щонайменше одна пара пластинчастих поршнів; кожна зовнішня камера згоряння виконана з вихідним отвором і отворами для подачі стисненого повітря, палива й для підведення елемента запалення (нагрівання), кожна зовнішня камера згоряння оснащена електромагнітним клапаном, виконаним з можливістю герметично перекривати її вихідний отвір. Клапани зовнішніх камер згоряння, системи живлення паливом, стисненим повітрям і елемент нагрівання пов'язані із блоком управління двигуна. Вихідних вікон у корпусі виконано щонайменше два, вони розташовані на діаметрально протилежних сторонах корпуса; двигун оснащений щонайменше двома заслінками, виконаними з можливістю герметично відокремлювати робочі камери від вихідних вікон і зі штовхачами, які пов'язані із блоком управління двигуна, заслінки встановлені після вихідних вікон перед камерами згоряння (перед вхідними вікнами) за напрямком обертання ротора. Корпус закритий торцевими кришками, виконаними з ребрами жорсткості й з вікнами між ними, система охолодження виконана повітряною; торцеві кришки оснащені ущільненнями для забезпечення герметичності між корпусом і ротором. Технічним результатом корисної моделі є підвищення коефіцієнта корисної дії, підвищення ефективності згоряння палива; зниження тепловтрат, спрощення конструкції, зниження металоємності й трудомісткості виготовлення силової установки, зниження собівартості виготовлення й експлуатації силової установки, підвищення надійності й ресурсу двигуна, зниження шкідливих викидів в атмосферу. Причинами, що перешкоджають досягненню технічного результату, є наступні недоліки найближчого аналога. Зовнішні камери згоряння, що безпосередньо пов'язані з робочими камерами двигуна, не забезпечують максимально можливу високу температуру згоряння палива, внаслідок чого воно згоряє не повністю, що веде до зниження коефіцієнта корисної дії (ККД), збільшення шкідливих викидів і збільшення теплових втрат. Наявність повітряного охолодження двигуна приводить також до додаткових теплових втрат. Закріплення на зовнішніх сторонах ротора пластинчастих поршнів призводить до збільшення габаритів двигуна, до збільшення його матеріалоємності, собівартості, до ускладнення конструкції ротора та технології виготовлення двигуна. Через можливість перегріву двигуна силова установка, що вибрана найближчим аналогом, є менш надійною в експлуатації. Ознаками найближчого аналога, що співпадають з суттєвими ознаками корисної моделі, є наявність у силовій установці корпусу двигуна з торцевими кришками із вхідними й вихідними вікнами в них; ротора із закріпленими на ньому поршнями, встановленого на вихідному валу в корпусі; ущільнень для забезпечення герметичності між корпусом і ротором; наявність робочих камер; системи живлення стисненим повітрям, що включає компресор, ресивер, що сполучений із зовнішніми камерами згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; системи живлення паливом, що включає паливні насоси, паливний бак і паливні форсунки, пов'язані із блоком управління двигуна; розташованих за межами корпусу двигуна зовнішніх камер згоряння з отворами для подачі стисненого повітря, палива й для підведення елемента нагрівання, і з вихідними отворами, оснащених електромагнітними клапанами, виконаними з можливістю герметично перекривати вихідний отвір кожної зовнішньої камери згоряння; утилізатора, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідними вікнами корпусу двигуна; заслінок, які виконані з можливістю герметично відокремлювати робочі камери від вихідних вікон, які встановлені після вихідних вікон двигуна перед його вхідними вікнами, і які пов'язані із блоком управління двигуна. Технічною задачею корисної моделі є вдосконалення конструкції силової установки, що дозволить усунути недоліки найближчого аналога. 1 UA 71626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішена тим, що силова установка, яка включає корпус двигуна з торцевими кришками із вхідними й вихідними вікнами в них, ротор із закріпленими на ньому поршнями, встановлений на вихідному валу в корпусі, ущільнення для забезпечення герметичності між корпусом і ротором, робочі камери, систему живлення стисненим повітрям, яка включає компресор, ресивер, що сполучений із зовнішніми камерами згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; систему живлення паливом, яка включає паливні насоси, паливний бак і паливні форсунки, пов'язані із блоком управління двигуном; розташовані за межами корпусу двигуна зовнішні камери згоряння з отворами для подачі стисненого повітря, палива й для підведення елемента нагрівання, і з вихідними отворами, оснащеними електромагнітними клапанами, виконаними з можливістю герметично перекривати вихідний отвір кожної зовнішньої камери згоряння; утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідними вікнами корпусу двигуна; заслінки, які виконані з можливістю герметично відокремлювати робочі камери від вихідних вікон, встановлені після вихідних вікон двигуна перед його вхідними вікнами і пов'язані із блоком управління двигуна, згідно з корисною моделлю, додатково містить систему підготовки робочої парогазової суміші, що з'єднана із блоком управління двигуном і що містить камеру підготовки робочої парогазової суміші, яка встановлена за межами корпусу двигуна й сполучена через вхідні отвори з камерами зовнішнього згоряння, накопичувач води, з'єднаний з утилізатором, насос подачі води й електромагнітні форсунки подачі води, які сполучені з камерою підготовки робочої парогазової суміші, що у свою чергу через вихідні отвори сполучена із вхідними вікнами корпусу двигуна, перед вхідними вікнами корпусу двигуна встановлені додаткові електромагнітні клапани, робочі камери виконані в торцевих стінках ротора, двигун виконаний із зовнішньою теплоізоляцією. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Використання камери підготовки робочої парогазової суміші дозволяє забезпечити максимальні температуру й тиск у камерах зовнішнього згоряння, у результаті чого відбувається детонаційне згоряння палива, що веде до максимального його згоряння з виділенням більшої кількості тепла, і утворення більшого об'єму газової суміші, що приводить до підвищення ККД і зменшення кількості шкідливих викидів в атмосферу. При охолодженні газової суміші, утвореної при детонаційному згорянні палива в зовнішній камері згоряння, водою з перетворенням теплової енергії газів у кінетичну енергію пари, відбувається збільшення об'єму робочої парогазової суміші й тиску в камері підготовки робочої парогазової суміші, у результаті чого підвищується ККД двигуна. Пари води, що утворилися в камері підготовки робочої парогазової суміші, при температурі 400 °С і тиску більше 230 атм займають об'єм у чотири рази менший, чим така ж кількість газів, за рахунок чого підвищується коефіцієнт розширення робочої парогазової суміші в робочих камерах двигуна, підвищуючи ККД. Використання відпрацьованої парогазової суміші в утилізаторі для підігріву води, що подається в камеру підготовки робочої парогазової суміші, з утворенням гарячого конденсату, що повторно використовується, дозволяє скоротити теплові втрати й підвищити ККД двигуна. Наявність зовнішньої теплоізоляції двигуна дозволяє скоротити тепловтрати й підвищити ККД. Корисна модель проілюстрована графічним матеріалом, де на фіг. 1 показана схема силової установки з роторним двигуном у розрізі; на фіг. 2 показаний поперечний розріз А-А роторного двигуна на фіг. 1; на фіг. 3 показаний поздовжній розріз Б-Б роторного двигуна на фіг. 2. Силова установка містить роторний двигун 1, що включає нерухомий корпус 2 з торцевими кришками 3, виконаними з ущільненнями, що дозволяють забезпечити герметичність двигуна 1 (на фігурах не позначені), у тілі кришок 3 виконані вісім вихідних вікон 4 і вісім вхідних вікон 5, між якими встановлені вісім електромагнітних заслінок 6, з можливістю герметично відокремлювати вихідні вікна 4 від восьми робочих камер 7, розділених між собою вісьмома поршнями 8, і виконаних із двох торцевих сторін ротора 9, установленого на вихідному валу 10 у корпусі 2. Вал 10 опирається на підшипники (на фігурах не позначені), установлені в торцевих кришках 3. Перед вхідними вікнами 5, з'єднаними з вихідними отворами (на фігурах не позначені) камери підготовки робочої парогазової суміші 11, установлені електромагнітні клапани 12, виконані з можливістю герметично відокремлювати робочі камери 7 від камери підготовки робочої парогазової суміші 11, що у свою чергу сполучена з обома зовнішніми камерами згоряння 13. Вихідні отвори 14 обох зовнішніх камер згоряння 13 герметично перекриваються електромагнітними клапанами 15. Зовнішні камери згоряння 13 з'єднані з паливною системою (на фігурах не позначена), що складається з електромагнітних форсунок 16, паливного насоса високого тиску 17, насоса, що підкачує 18, і паливного бака 19, а також з'єднані із системою подачі повітря (на фігурах не позначена), що складається з 2 UA 71626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 електромагнітного клапана 20, ресивера 21 компресора 22. Зовнішні камери згоряння 13 виконані з отворами (на фігурах не позначені) для установки елементів нагрівання 23, датчиків тиску 24, датчиків температури 25. Камера підготовки робочої парогазової суміші 11 з'єднана із системою подачі води (на фігурах не позначена), що складається з електромагнітних форсунок подачі води 26, насоса високого тиску 27, накопичувального бака 28, з'єднаного з вихідним вікном 29 утилізатора 30, вхідне вікно 31 якого з'єднане з вихідними вікнами 4 двигуна 1. Роботу електромагнітних заслінок 6, електромагнітних клапанів 12, 15, 20, електромагнітних форсунок 16, форсунок подачі води 26, елементів нагрівання 23 регулює блок управління 32, пов'язаний з датчиками тиску 24, температури 25 і датчиком положення вихідного вала 33. Між торцевими кришками 3 установлене розпірне кільце 34. Зовнішня теплоізоляція двигуна на фігурах не показана. Силова установка працює в такий спосіб. У зовнішні камери згоряння 13, вихідні отвори 14 яких герметично закриті електромагнітними клапанами 15, попередньо розігріті елементами нагрівання 23, по команді блока управління 32 через електромагнітні клапани 20 подають повітря, а через електромагнітні форсунки 16 - паливо. Паливо в результаті детонаційного згоряння утворить газову суміш із виділенням великої кількості тепла, різко підвищуючи температуру й тиск в одній із зовнішніх камер згоряння 13. Після чого електромагнітний клапан 15 відкриває вихідний отвір 14 зовнішньої камери згоряння 13, і газова суміш попадає в камеру підготовки робочої парогазової суміші 11. У той момент, коли з однієї зовнішньої камери згоряння 13 через вихідний отвір 14 газова суміш надходить у камеру підготовки робочої парогазової суміші 11, в іншій зовнішній камері згоряння 13 з вихідним отвором 14, герметично закритим електромагнітним клапаном 15, відбувається детонаційне згоряння чергової порції палива з утворенням нової порції газової суміші. У камеру підготовки робочої парогазової суміші 11 по команді блока управління 32 через електромагнітні форсунки 26 подається вода. Вода в камері підготовки робочої парогазової суміші 11 охолоджує газову суміш, що утворилася в зовнішніх камерах згоряння 13, наприклад, до температури 400 °С, перетворюючи теплову енергію в кінетичну енергію пари, у результаті чого збільшується об'єм робочої парогазової суміші й тиск. При обертанні ротора 9, закріпленого на вихідному валу 10, після проходження поршнями 8 електромагнітної заслінки 6 датчик положення вихідного вала 33 подає сигнал на блок управління 32, по команді якого електромагнітні заслінки 6 герметично відокремлюють вихідні вікна 4 від робочих камер 7. Одночасно електромагнітними клапанами 12 відкриваються отвори (на фігурах не позначені), що з'єднують камеру підготовки парогазової суміші 11 із вхідними вікнами 5, і робоча парогазова суміш надходить із камери підготовки робочої парогазової суміші 11 через вхідні вікна 5 у робочі камери 7, де, розширюючись, давить на поршні 8, обертаючи ротор 9, закріплений на вихідному валу 10, виконує роботу. Після розширення в робочих камерах 7 парогазова суміш, що відпрацювала, через вихідні вікна 4 двигуна 1, які з'єднані із вхідним вікном 31, надходить в утилізатор 30, де підігріваються паливо перед подачею в зовнішні камери згоряння 13 і вода перед подачею в камеру підготовки робочої парогазової суміші 11. В утилізаторі 30 парогазова суміш, що відпрацювала, прохолоджується, пари води конденсуються й через вихідне вікно 29 гарячий конденсат надходить у накопичувальний бак 28, а відпрацьовані гази виходять в атмосферу. Зовнішня теплоізоляція двигуна (на фігурах не показана) дозволяє зменшити теплові втрати й запобігти утворенню конденсату на стінках робочих камер 7. Конструкція зовнішніх камер згоряння 13 дозволяє використовувати різні види палива: вуглеводневе, водневе, альтернативне. При використанні альтернативного палива (пальне + окислювач), наприклад, водонітратних палив на основі нітрату амонію NH4NO3 44 % - окислювач, і карбаміду CO(NH2)2 11 % - пальне, вода 45 % - як розчинник, відпадає необхідність подачі стисненого повітря в зовнішні камери згоряння 13. Такий вид палива належить до поновлюваних джерел енергії, що дозволяють скоротити на порядок токсичність вихлопних газів і зменшити їхню температуру. Водяний розчин нітрату амонію й карбаміду під тиском, наприклад, 100 атм подається в попередньо розігріті, наприклад, до температури 500-1000 °С зовнішні камери згоряння 13, де вода з розчину перетворюється в пару, створюючи в зовнішніх камерах згоряння 13 тиск більше ніж 100 атм, і ініціює хімічну реакцію (8Н2О + 3NH4NO3 + CO(NH2)2 = 16Н2О (пара) + 4N2 + С2) з утворенням робочого тіла - парогазової суміші. Парогазова суміш приблизно на 80 % складається з парів води, які при температурі більше 400 °С і тиску більше 230 атм займають об'єм у чотири рази менший, чим будь-який газ такого ж об'єму, і розширюючись у робочих камерах 7 до тиску, наприклад, 2 атм і температури, наприклад, 120 °С збільшується в об'ємі в 287 разів, що збільшує ККД двигуна. 60 3 UA 71626 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 Силова установка, що включає корпус двигуна з торцевими кришками із вхідними й вихідними вікнами в них, ротор із закріпленими на ньому поршнями, встановлений на вихідному валу в корпусі, ущільнення для забезпечення герметичності між корпусом і ротором; робочі камери, систему живлення стисненим повітрям, яка включає компресор, ресивер, що сполучений із зовнішніми камерами згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря, систему живлення паливом, яка включає паливні насоси, паливний бак і паливні форсунки, пов'язані із блоком управління двигуном, розташовані за межами корпусу двигуна зовнішні камери згоряння з отворами для подачі стисненого повітря, палива й для підведення елемента нагрівання, і з вихідними отворами, оснащеними електромагнітними клапанами, виконаними з можливістю герметично перекривати вихідний отвір кожної зовнішньої камери згоряння, утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідними вікнами корпусу двигуна, заслінки, які виконані з можливістю герметично відокремлювати робочі камери від вихідних вікон, встановлені після вихідних вікон двигуна перед його вхідними вікнами і пов'язані із блоком управління двигуна, яка відрізняється тим, що додатково містить систему підготовки робочої парогазової суміші, що з'єднана із блоком управління двигуном і що містить камеру підготовки робочої парогазової суміші, яка встановлена за межами корпусу двигуна й сполучена через вхідні отвори з камерами зовнішнього згоряння, накопичувач води, з'єднаний з утилізатором, насос подачі води й електромагнітні форсунки подачі води, які сполучені з камерою підготовки робочої парогазової суміші, що у свою чергу через вихідні отвори сполучена із вхідними вікнами корпусу двигуна; перед вхідними вікнами корпусу двигуна встановлені додаткові електромагнітні клапани; робочі камери виконані в торцевих стінках ротора; двигун виконаний із зовнішньою теплоізоляцією. 4 UA 71626 U 5 UA 71626 U 6 UA 71626 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Power plant

Автори англійською

Bondarenko Volodymyr Petrovych

Назва патенту російською

Силовая установка

Автори російською

Бондаренко Владимир Петрович

МПК / Мітки

МПК: F02B 53/00, F02C 5/00

Мітки: силова, установка

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-71626-silova-ustanovka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Силова установка</a>

Подібні патенти