RU2014475C1 - Piston engine with outside supply of heat - Google Patents
Piston engine with outside supply of heat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2014475C1 RU2014475C1 SU4621945A RU2014475C1 RU 2014475 C1 RU2014475 C1 RU 2014475C1 SU 4621945 A SU4621945 A SU 4621945A RU 2014475 C1 RU2014475 C1 RU 2014475C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- pushers
- piston
- valve
- holes
- Prior art date
Links
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению для использования во всех областях народного хозяйства: на железнодорожном, водном, автомобильном, тракторном, воздушном транспортах и на тепловых электростанциях. The invention relates to engine building for use in all areas of the national economy: in railway, water, automobile, tractor, air transport and thermal power plants.
Известен двигатель Стирлинга с ромбовидным приводом, содержащий пространство расширения, буферную зону, цилиндр, поршень, вытеснитель, рабочий поршень с шатунами, регенератор и холодильник. A well-known Stirling engine with a diamond-shaped drive containing an expansion space, a buffer zone, a cylinder, a piston, a displacer, a working piston with connecting rods, a regenerator and a refrigerator.
Основными недостатками являются: большая масса и габариты, сложность механизма, состоящие из большого числа движущихся частей, трущихся поверхностей, снижающих КПД. The main disadvantages are: a large mass and dimensions, the complexity of the mechanism, consisting of a large number of moving parts, rubbing surfaces that reduce efficiency.
Известен поршневой двигатель с внешним подводом тепла (авт. свх N 989120, кл. F 01 B 1/02, 1981, прототип), содержащий поршень, цилиндр с продувочными окнами, коленчатый вал. Known piston engine with external heat supply (ed. TSW N 989120, class F 01
Недостатками являются:
недостаточно мощный;
не использована скрытая возможность, выражающаяся тем, что сам двигатель нужно использовать в качестве тормозной системы, если его использовать в транспортных средствах, а также использовать в качестве компрессора и вакуум-насоса.The disadvantages are:
not powerful enough;
the latent opportunity, expressed by the fact that the engine itself must be used as a brake system, if used in vehicles, and also used as a compressor and a vacuum pump, is not used.
Цель настоящего изобретения - повысить мощность в два раза и КПД, ресурсы - около четырех раз; при установке двигателя на автомобиль (любой самодвижущийся экипаж) использовать его скрытую возможность, т.е. использовать в качестве тормозного механизма, компрессора и вакуум-насоса. The purpose of the present invention is to double the power and efficiency, resources - about four times; when installing the engine on a car (any self-propelled crew) use its hidden ability, i.e. use as a brake mechanism, compressor and vacuum pump.
На фиг.1 изображен поперечный разрез двигателя, когда поршень находится на ВМТ; на фиг.2 - поперечный разрез двигателя, когда поршень находится между ВМТ и НМТ; на фиг.3а, б, в, г - распределительный механизм с деталировкой; на фиг. 4а, б, в, г - разрезанное колесо по полосам; на фиг.5а, б - устройство клапана - один открыт, другой закрыт; на фиг.6 - топка с змеевиками; на фиг.7а, б, в - графики тормозной системы. Figure 1 shows a cross section of the engine when the piston is at TDC; figure 2 is a transverse section of the engine when the piston is between TDC and BDC; on figa, b, c, d - distribution mechanism with detail; in FIG. 4a, b, c, d — cut wheel in strips; on figa, b - valve device - one is open, the other is closed; figure 6 - firebox with coils; on figa, b, c - graphs of the brake system.
Поршневой двигатель с внешним подводом тепла с двумя топками, содержит (фиг. 1, 2, 3, 4, 5) топку 1, топку 2, с насос-форсунками 3, головку блока 4, теплоизоляцию 5, камеру испарения 6 (когда двигатель большой мощности, в одной камере будет установлено несколько насос-форсунок 3), цилиндр 7 (блок цилиндров), содержит продувочные отверстия 8, 9, паровые окна 10, днище 11, картер 12 двигателя, поршень 13, шток 14, шатун 15, коленчатый вал 16. A piston engine with an external heat supply with two fire chambers contains (Fig. 1, 2, 3, 4, 5) a
Распределительный механизм содержит распределительный вал 17, ведущую шестерню 18, закрепленную на торце коленвала 16, ведомую шестерню 19, закрепленную на торце распредвала 17, колесо 20, насаженное на распредвал 17 напротив каждого цилиндра 7, радиальная поверхность которого разделена (условно или черточками) на равные полосы. При выполнении двигателем разных функций (компрессор, вакуум-насос, тормозная система и т.д.) полосы могут быть больше (если двигатель будет выполнять только свою функцию - полосы будет две) и они обозначены буквами а, б, в, г (фиг.3а, г), притом полосы могут быть изготовлены отдельно, потом закреплены. На второй г, четвертой б полосах от шестерни 19 (фиг. 3а) закреплены кольцевые выступы 21, 22. Каждый из них занимает противоположно расположенный сектор с равными углами. The distribution mechanism comprises a
Угол α около α =180о (фиг.4б, г). На первой а, третьей в полосах закреплены малые выступы 23, 24 (когда двигатель будет выполнять функцию тормозной системы), занимающие противоположные секторы с углом α 1=15о (фиг. 4а, в). Толкатели 25, 26 со шляпками 27. Толкатель 25 выполнен с выступом 28, толкатель 26 - с выступом 29. На фиг.1, 2 выступ 29, выполненный с толкателем, находится за толкателем 26, поэтому толкателя 25 не видно.The angle α around α = 180 ° (4b, d). In the first and, third bands secured to the
Подвижная (двигающаяся горизонтально - показаны стрелками) рама 30 с тремя горизонтальными планками и двумя крайними вертикальными стойками (на фиг. 3а левая стойка не видна - срезана). На двух нижних планках выполнены вертикальные отверстия 31, взаимодействующие с толкателями 25, 26. Отростки 32 закреплены на торцах нижней планки и вставлены в гнезда 33, закрепленные на картере 12. The movable (moving horizontally - shown by arrows)
Кулачковый вал 34, выполненный с кулаками 35, взаимодействующими со шляпками 27 (против каждого цилиндра 7), вставлен в отверстия 36, выполненные на вертикальных стойках рамы 30 и на противоположных стенках камеры 12. Вал 34 застопорен на стойках рамы 30 стопором 37 и оканчивается маховиком 38. The
Верхний клапан 39 (нижний клапан 40 (фиг.5) содержит стержень 41, тарелку 42, ролик 43, пружину 44. The upper valve 39 (lower valve 40 (figure 5) contains a
В полостях топок 1, 2 (фиг.6) устанавливаются легкосъемные змеевики 45 (топки 1, 2 тоже легкосъемные), насос 46. In the cavities of the
Каждый цилиндр 7 в многоцилиндровом двигателе имеет отдельную камеру испарения 6, разделенную перегородками 47 (фиг.6), выходной патрубок 48, топливные форсунки 49. Each
Когда двигатель выполняет функцию компрессора, сбоку цилиндра 7 на уровне клапана 39 устанавливается всасывающий шариковый, обратный клапан 52 (известен, фиг.8а). When the engine acts as a compressor, a suction
Работа поршневого двигателя с внешним подводом тепла с двумя топками заключается в том (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), что в топке, установленной в полости головки блока 4, сжигается любое топливо: мазут, газ, включая водород, пылевидное твердое топливо, а на стационарных двигателях будут сжигаться торф, древесина, сланец и т.д. Питательная вода (фиг.6) от насоса 46, двигаясь по труболинии (показано стрелками), попадая в змеевики 45, помещенные в полости топок 1, 2, облицованные теплоизоляцией 5 (для обогрева питательной воды используются тепло отработавшего пара, для чего змеевик устанавливается в картере 12 и т.д.) и в выходном патрубке 48. В пламени топливных форсунок 49 (показано стрелками) питательная вода превращается в насыщенный пар. The operation of the piston engine with an external heat supply with two furnaces is (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) that any fuel is burned in the furnace installed in the cavity of the head of unit 4: fuel oil, gas, including hydrogen, pulverized solid fuel, and on stationary engines peat, wood, shale, etc. will be burned. Feed water (Fig.6) from the
Когда поршень 13 находится на ВМТ (верхняя мертвая точка) клапаны 39, 40 закрыты, так как между торцом толкателей 26, 25 и радиальной поверхностью колеса 20 имеется зазор "е" (фиг.3б, 5а), следовательно, в течение 180о поворота вала 17 трение и износ отсутствуют. В д.в.с. между торцом коромысла 15, кулаком 10 затор отсутствует, следовательно, трение, износ имеются.When the piston 13 is at TDC (top dead center) the
Перед началом движения поршня 13 в сторону НМТ (нижняя мертвая точка) насос-форсункой 3 на накаленную поверхность топки 1 впрыскивается насыщенный пар (фиг.6). Before the movement of the piston 13 towards the BDC (bottom dead center) by the
Насыщенный пар в камере испарения 6 от высокой температуры, превращаясь в перегретый пар, что резко повышает давление Р над поршнем 13, который, двигаясь вместе со штоком 14 в сторону НМТ, взаимодействуя с шатуном 15, вращает коленвал 16 (показано стрелкой и обозначено буквой ω ). Впрыск насыщенного пара в зависимости от нагрузки может длиться по-разному. На фиг. 7б впрыск длится 120о поворота коленвала 16. Впрыскиваемый насыщенный пар по объему незначительный и он превращаясь в перегретый пар, повышает давление не бурно, следовательно, давление в цилиндре 7 не превышает 20-25 кгс/см2, а в д. в.с. 110 кгс/см2, температура около 2000оС. Предложенный двигатель будет работать более спокойно при температуре около 400-600оС, следовательно, износ и ресурс будут больше не менее чем в четыре раза.Saturated steam in the
Шестерня 18, взаимодействующая с шестерней 19, приводит во вращение распредвал 17 и колесо 20. Кольцевой выступ 21, закрепленный на радиальную поверхность колеса 20 в полосе г (фиг.3а), взаимодействующий с подпружиненным толкателем 26 (фиг.2), двигает выступ 29, закрепленный на толкателе 26 на верх. Выступ 29, взаимодействующий с (торцом) роликом 41 (фиг.5б), закрепленном на стержне 41, поджимая пружину 44, упирающуюся на тарелку 42, двигает клапан 40 влево, соединяя нижнюю полость поршня 13, закрытого днищем 11 через отверстие с пространством картера 12. Таким образом, когда над поршнем происходит рабочий ход, под поршнем 13 не может происходить сжатие. Конденсат из картера 12 насосом 46 направляется в питательную трубу (стрелки, фиг.6). Впрыск насыщенного пара в точке б прекращается (фиг.7б), далее до точки в идет расширение. Рабочий ход длится 180о поворота коленвала.The
Опережение впрыска насыщенного пара в испарительную камеру будет определяться на практике. Advance injection of saturated steam into the evaporation chamber will be determined in practice.
На фиг. 7в - график, линия а-б - цикл выталкивания, происходящая в нижней полости поршня 13, когда на его верхней полости происходит рабочий ход. In FIG. 7c is a graph, line a-b is an ejection cycle occurring in the lower cavity of the piston 13 when a working stroke occurs on its upper cavity.
Как только поршень 13 дойдет до НМТ, кольцевой выступ 21 пройдет из-под толкателя 26 и он опустится с зазором е (фиг.3а, б) между поверхностью колеса 20; стержень 41 (ролик 43) тоже опустится от поверхности выступа 29 (фиг. 5а) и между роликом 53 и толкателем 26 образуется зазор е, клапан 40 закрывается. As soon as the piston 13 reaches the BDC, the
С началом движения поршня 13 в сторону ВМТ насосом-форсункой 3 на накаленную поверхность топки 2 впрыскивается насыщенный пар, который в камере испарения 6, превращаясь в перегретый пар, проходя через паровые окна 10 в цилиндр 7, давит на нижнюю поверхность поршня 13 и он двигается, вращая коленвал 16. Перед движением поршня 13 в сторону ВМТ кольцевой выступ 22, взаимодействуя с толкателем 25, выполнен с выступом 28, взаимодействующим с роликом 43, клапан 39, двигаясь влево, соединяет через продувочное отверстие 8 полость цилиндра 7 с полостью картера 12 и отработавший пар выталкивается. With the beginning of the movement of the piston 13 towards the TDC, the
Как только поршень 13 дойдет до ВМТ, кольцевой выступ 22 пройдет из-под толкателя 25 и он опустится с зазором е (фиг.3а, б) между поверхностью колеса 20, стержень 41 (ролик 43) тоже опустится от поверхности выступа 28 (на фиг. 5а) и между роликом и толкателем 25 образуется зазор е, клапан 39 закроется. As soon as the piston 13 reaches TDC, the
Рабочий ход длится 180о поворота коленвала 16. Остальное изложено выше (фиг.7а, в).The stroke lasts 180 about the rotation of the
Далее процесс повторяется. The process is then repeated.
При установке на автомобили предложенного двигателя, отпадает необходимость, кроме стояночного, установки всех других тормозных систем. When installing the proposed engine on cars, there is no need, except for the parking, the installation of all other brake systems.
Для остановки движущегося автомобиля (фиг.3б, в, г, 4в, г) впрыск насыщенного пара в цилиндр 7 прекращается, затем маховик 38 поворачивается на угол 90о (показано стрелкой), он закреплен на торце кулачкового вала 34, взаимодействует с отверстиями 36, выполненными на стойках рамы 30 застопоренным стопором 37. При этом кулаки 35, выполненные на кулачковом валу 34, взаимодействующие с шляпками 27, поднимают толкатели 25, 26, взаимодействующие с отверстиями 31, выполненными на двух нижних горизонтальных планках рамы 30. После подъема между торцами толкателей 25, 26 и кольцевыми выступами 21, 22, и малыми выступами 23, 24 образуется зазоры е (фиг.3в). После чего, маховиком 38 рама 30, отросток 32, взаимодействуя с гнездом 33, двигается вправо и толкатели 25, 26 становятся над полосами а, в колеса 20, где закреплены малые выступы 23, 24. Затем маховик 38 поворачивается в обратную сторону (фиг.3б - вторая стрелка) и толкатели 25, 26 опускаются на полосы а, в. Двигатель остается не отключенным от трансмиссии, следовательно, крутящий момент от ведущих колес автомобиля передается двигателю.To stop a moving car (fig.3b, c, d, 4c, d), the injection of saturated steam into the
В момент начала торможения поршень 13 находился между ВМТ и НМТ и он двигался в сторону НМТ (фиг.8а, движение показано стрелкой и обозначено буквой v). Клапаны 39, 40 закрыты, так как толкатели находятся над полосами а-а (фиг. 3г, 4, где полоса а крайняя, поэтому колесо 20 незаштриховано), следовательно, под поршнем 13 идет сжатие (стрелки направлены вверх). At the time of the start of braking, the piston 13 was between the top dead center and the bottom dead center and it was moving towards the bottom dead center (Fig. 8a, the movement is indicated by an arrow and indicated by the letter v). The
Через насос-форсунки 3 впрыскивается некоторое количество насыщенного пара в топку 2 (показано стрелками) - против движения поршня 13, вследствие чего, давление сжимаемого пара повысится быстрее и больше (фиг.8а, в - линия а'-б', в точке в' открывается клапан 40). Through the
Не доходя поршнем до НМТ (-), малые выступы 23, 24 откроют клапаны 39, 40, под и над поршнем давление сравняется с атмосферным (способы открытия и закрытия клапанов 39, 40 изложено выше). Когда поршень 13 начнет двигаться в сторону ВМТ, через (-) клапана 39, 40 закроются, и повторится цикл. Not reaching the piston to the BDC (-),
В графике 8б над поршнем 7 идет процесс всасывания, так как клапаны 39, 52 закрыты, создается разряжение (линия а-б), тормозящее вращение ведущих колес (это в расчет не принято). In the graph 8b above the
Для притормаживания автомобиля впрыск насыщенного пара прекращается, если этого недостаточно, повторяется вышеизложенный способ. To slow down the car, the injection of saturated steam stops, if this is not enough, the above method is repeated.
Высокоэффективность, надежность торможения предложенным двигателем дают возможность отказаться от сложной системы традиционных тормозов. High efficiency, braking reliability of the proposed engine make it possible to abandon the complex system of traditional brakes.
Предложенный двигатель будет работать самым эффективным, экономичным компрессором. Для чего, впрыск насыщенного пара насос-форсункой 3 необходимо производить только на поверхность топки 2, так как нижняя полость работает как двигатель, а верхняя - как компрессор. При движении поршня в сторону НМТ через обратный клапан 52 под разряжением на верхнюю полость поступает воздух, а с нижней - через клапан 40 выталкивается остаточный пар (линия а-б, фиг.7в). Перед движением поршня 13 в сторону ВМТ клапан 40 закрывается (изложено выше) и под давлением пара (линия а-б, фиг.7б), поступающего через паровые окна 10 (показано стрелкой), поршень 13 двигается в сторону ВМТ, сжимая воздух, находящийся на верхней полости. В расчетный момент клапан 39 открывается, пропуская сжатый воздух в ресивер (не показано) и процесс повторяется. Клапан 39 открывается и закрывается малым выступом 24 (как изложено в тормозном процессе). Сектор малого выступа 24 (фиг. 4в), предназначенного для клапана 39, в зависимости от долготы открытия во время выпуска сжатого воздуха может быть больше или меньше. Клапан 40 открывается толкателем 26, находясь под полосой г, где закреплен кольцевой выступ 21. The proposed engine will operate the most efficient, economical compressor. For this, injection of saturated steam by the
Предложенный двигатель будет работать самым эффективным, надежным, экономичным вакуум-насосом. Верхняя полость поршня 13 работает как вакуум-насос, а нижняя - как двигатель. При движении поршня 13 в сторону НМТ (показано стрелкой и обозначено буквой v) из замкнутого объема через обратный клапан 52 всасываются газы (а, б, фиг.8б), через клапан 39 выталкиваются. Клапан 39 открывается и закрывается как в тормозном процессе - малыми выступами 23 или 24. Клапан 40 открывается толкателем 26, находясь над полосой г, где закреплен кольцевой выступ 21. The proposed engine will operate the most efficient, reliable, economical vacuum pump. The upper cavity of the piston 13 operates as a vacuum pump, and the lower one as an engine. When the piston 13 moves towards the BDC (shown by an arrow and indicated by the letter v), gases are absorbed from the closed volume through the check valve 52 (a, b, Fig. 8b), and are pushed out through the
Предложенный двигатель благодаря колесам 20, выполненным с выступами 21, 22, 23, 24, будет работать как самый экономичный, мощный, при этом отмечены высокой производительностью компрессор с высоким давлением и вакуум-насос, создающий глубокий вакуум. Thanks to the
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4621945 RU2014475C1 (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Piston engine with outside supply of heat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4621945 RU2014475C1 (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Piston engine with outside supply of heat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014475C1 true RU2014475C1 (en) | 1994-06-15 |
Family
ID=21415923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4621945 RU2014475C1 (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Piston engine with outside supply of heat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2014475C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008064418A1 (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Henry Albert Bow | An engine |
-
1988
- 1988-12-19 RU SU4621945 patent/RU2014475C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008064418A1 (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Henry Albert Bow | An engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1271675A (en) | Engine retarding method and apparatus | |
| US5632255A (en) | Regenerated engine with an improved heating stroke | |
| US5465702A (en) | Regenerated engine with improved heating and cooling strokes | |
| US8448440B2 (en) | Method and apparatus for achieving higher thermal efficiency in a steam engine or steam expander | |
| US8215280B2 (en) | Power linkage assembly for a high efficiency internal explosion engine | |
| US4706462A (en) | Method for driving an engine | |
| US1111841A (en) | Internal-combustion engine. | |
| US6199520B1 (en) | Two stroke engine with displacer | |
| CA1208494A (en) | Oscillating piston oil pump | |
| RU2014475C1 (en) | Piston engine with outside supply of heat | |
| SU1195918A3 (en) | Free-piston engine | |
| US6116222A (en) | Two stroke regenerative engine | |
| US20100058751A1 (en) | Reciprocating pneumatic piston gravity engine | |
| RU2027879C1 (en) | Internal combustion engine | |
| US2249951A (en) | Energy transmission means | |
| RU2069274C1 (en) | Method of and device for injection of water into cylinder of internal combustion engine | |
| US1848380A (en) | Internal combustion engine | |
| SU1580037A2 (en) | Piston internal combustion engine | |
| US5850810A (en) | Rotating piston engine with variable effective compression stroke | |
| RU2022136C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
| US20100095662A1 (en) | Rechargeable reciprocating pneumatic piston engine | |
| RU2788062C1 (en) | Method for improving the efficiency of a reciprocating internal combustion engine | |
| BG63882B1 (en) | Accumulator-regenerative internal combustion engine | |
| US3177856A (en) | Internal combustion engine | |
| RU2268373C1 (en) | Gas-distributing mechanism |