RU21219U1 - Паровой двигатель с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов двс - Google Patents

Abstract

Паровой двигатель с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов ДВС, содержащий поршневой двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, размещенным в цилиндре и картере, со сжатием рабочего тела и последующим расширением его в надпоршневом пространстве, при этом поршневой двигатель снабжен впускным и выпускным патрубками, перепускным каналом для перепуска сжатого воздуха из картера в цилиндр, отличающийся тем, что цилиндр двигателя снабжен форсункой для впрыска воды на стенки цилиндра, емкостью и трубопроводом для подвода воды к форсунке, причем цилиндр окружен полостью для подвода отработавших газов ДВС, а поршневой двигатель выполнен двухтактным.

Description

Z о tt 1 119931

Паровой двигатель с внешним нодводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов ДВС

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для получения дополнительной эффективной мощности в силовой установке, включающей двигатель внзпгреннего сгорания и паровой двигатель с внешним подводом теплоты.

Известны двигатели с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Двигатель с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов двигателей внзтреннего сгорания (Кукис B.C. Некоторые результаты утилизации теплоты отработавших газов ДВС с помощью двигателя Стирлинга // Двигателестроение. -1991, - №12. - С. 42-43,57,59,60) также представляет собой двигатель Стирлинга. Двигатель содержнгг рабочий и вытеснительный поршни, расположенные в одном цилиндре и приводимые в действие ромбическим механизмом, размещенным в картере двигателя. Перемещение указанных поршней со сдвигом по фазе на 90 градусов поворота приводного механизма сопровождается перепуском рабочего тела из полости сжатия над рабочим поршнем в полость над вытеснительным поршнем (вытеснителем) и обратно через регенератор, размещенный в вытеснителе. При этом полость сжатия над рабочим поршнем специально охлаждается, а полость над вытесниF02G5/02

телем нагревается отработавшими газами ДВС, причем в качестве рабочего тела используется гелий.

Недостатками этой конструкции являются: наличие двух поршней, сложный приводной механизм, необходимость специального охлаждения рабочего тела при сжатии и использование в качестве рабочего тела гелия.

Известен также двигатель с внешним подводом теплоты для утилизацииитепоты отработавших газов (Кукис B.C., Незнаев Д.С., Черных К. А. и др. Утилизационный двигатель с внешним подводом теплоты //Повышение эффективности силовых установок колесных и гусеничных машин: Назч. вестник ЧВАИ. - Вып. 9. - Челябинск, 2000), который имеет поршневой двигатель, включаюший картер с цилиндром, разделенные теплоизолируюшей проставкой, в котором перемешаются поршень с кривошипно-шатунным механизмом. С одной стороны картера имеется впускной патрубок с обратным клапаном, с другой перепускной канал для перепуска сжатого в картере воздуха в надпоршневое пространство. В нижней части цилиндра имеется выпускной патрубок для выпуска отработавшего рабочего тела.

Недостатком этого утилизационного двигателя является очень низкий КПД, обусловленный необходимостью сжатия воздуха в надпоршневом пространстве в условиях интенсивного его нагрева от горячих стенок цилиндра.

Данная конструкции двигателя яв.ляется наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в паровом двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем двухтактный поршневой двигатель со сжатием рабочего тела в картере происходит впрыск воды через форсзшку с последующим ее испарением со стенок цилиндра при нагреве их извне от отработавших газов две, причем в картере и цилиндре размещены поршень и кривошипно-шатунный механизм и имеются впускные и выпускные патрубки, которые обеспечивают периодическую смену рабочего тела.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.

Предложение поясняется рисунком (фиг. 1), где изображено принципиальное устройство парового двигателя с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов ДВС.

Предлагаемый паровой двигатель с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов ДВС содержит: картер 1 с цилиндром 2, в которых перемещаются поршень 3 с кривощипно-шатунным механизмом 4, а также форсун1о 6, через которую производится впрыск воды из бака 7. С одной стороны картера 1 имеется впускной патрубок 8 с обратным клапаном, с другой - перепускной канал 9 для перепуска воздуха из картера в надпорпшевое пространство. Верхняя часть цилиндра окружена полостью 10 для подвода теплоты от отработавших газов ДВС. В нижней части цилиндра 2 имеется выпускной патрубок 11 для выпуска отработавшего рабочего тела.

при перемещении поршня 3 вверх в результате возникающего в картере 1 разрежения в него через впускной патрубок 8 поступает воздух. После достижения поршнем 3 крайнего верхнего положения начинается его движение вниз, которое сопровождается сжатием находящегося в картере 1 воздуха. Сжатие воздуха в картере 1 продолжается до тех пор, пока верхняя кромка (днище) поршня 3 не начнет открывать окно перепускного канала 9 в цилиндре 2. С этого момента продолжающий перемещаться вниз порщень 3 будет переталкивать сжатый в картере 1 воздух в надпоршневое пространство, обеспечивая там самым качественную очистку надпоршневого пространства от отработавшего рабочего тела. Далее поршень 3 начинает движение к ВМТ. В момент достижения поршнем 3 ВМТ через форсунку 6 происходит впрыск воды на горячие стенки цилиндра 2 из бака 7, омываемые отработавщими газами ДВС, вследствие чег происходит интенсивное парообразование. Пар расширяется, производя работу. Как только верхняя кромка (днище) поршня 3 начнет открывать выпускной патрубок 11, расширяющийся пар начнет выходить из цилиндра 2 в атмосферу и замещаться сжатым воздухом, поступающим из картера 1 через перепускной канал 9. Поступивший в надпоршневое пространство воздух производит очистку цилиндра 2 и цикл повторяется.

По сравнению с прототипом предлагаемый паровой двигатель имеет значительно больший КПД.

Claims (1)

1. Паровой двигатель с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов ДВС, содержащий поршневой двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, размещенным в цилиндре и картере, со сжатием рабочего тела и последующим расширением его в надпоршневом пространстве, при этом поршневой двигатель снабжен впускным и выпускным патрубками, перепускным каналом для перепуска сжатого воздуха из картера в цилиндр, отличающийся тем, что цилиндр двигателя снабжен форсункой для впрыска воды на стенки цилиндра, емкостью и трубопроводом для подвода воды к форсунке, причем цилиндр окружен полостью для подвода отработавших газов ДВС, а поршневой двигатель выполнен двухтактным.