ГЕНЕРАТОР ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ Российский патент 1994 года по МПК F02B71/06 F02M25/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для генерирования парогазовой смеси с непосредственным впрыском воды в камеру сгорания топлива. Устройство позволяет повысить давление в аккумулирующей емкости для дальнейшего применения высокотемпературной сжатой среды.

Изобретение может быть применено в теплоэнергетике для теплообмена посредством теплообменника, для чистки снега и гололеда на дорогах с твердым покрытием, для поршневого привода, для турбины.

Известен двигатель-генератор парогазовой смеси, в котором осуществлен впрыск воды, подогретой в рубашке охлаждения, на предохранительный щит 7, установленный на пути выхлопных газов. Недостатком описанного генератора является недостаточная степень повышения давления смеси для последующего эффективного использования.

Целью настоящего изобретения является повышение давления генерируемой смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе парогазовой смеси содержащем рабочий цилиндр с поршнем, свечу зажигания с прерывателем цепи ее зажигания, форсунку для впрыска воды, насос для подачи воды к генератору, систему топливо-воздухоподачи, обратный клапан, установленный в канале, соединяющем внутреннюю полость цилиндра с ресивером, выполненном свободнопоршневым, канал - в боковой стенке цилиндра, насос для подачи воды выполнен плунжерным, выходной срез форсунки сообщен непосредственно с внутренней полостью рабочего цилиндра, а на штоке поршня установлен кулачок, последовательно взаимодействующий на такте сжатия с концевым элементом прерывателя цепи свечи зажигания, а на такте расширения с концевым элементом плунжера плунжерного насоса, при этом выходная кромка канала системы прямоточной продувки на внутренней стенке рабочего цилиндра выполнена со срезом, образующим острый угол с крышкой рабочего цилиндра, параллельным плоскости среза на верхней кромке поршня.

На фиг. 1 изображен предлагаемый генератор парогазовой смеси, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (поршень условно показан в нижней мертвой точке); на фиг. 3 - электрическая схема зажигания; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 1.

Устройство для получения парогазового давления содержит цилиндрический корпус 1, в центральной части которого расположен шток 2. На штоке установлен поршень 3 и закреплен штифтом 4.

Поршень может совершать возвратно-поступательное движение в рабочем цилиндре 5. В верхней части рабочего цилиндра установлена форсунка 6 и свеча зажигания 7. В рабочем цилиндре выполнены продольные каналы 8, которые в верхней части имеют косой срез, на верхней кроме поршня, прилегающей к канавке цилиндра, также выполнен косой срез 9. В верхней половине хода поршня на боковой стенке рабочего цилиндра выполнены каналы 10, которые закрыты заслонкой 11, в заслонке выполнено отверстие, закрытое отсечным клапаном 12. Заслонка закрывается крышкой 13, свободное пространство между заслонкой и крышкой сообщено с ресивером 14. Избыточное давление из ресивера стравливается через предохранительный клапан 15, а выпускная труба перекрыта краном 16 (см. фиг. 2). На хвостовой части отсечного клапана установлен колпак 17, подпружиненный пружиной 18, которая закрыта крышкой 19. Напротив продольных каналов в рабочем цилиндре выполнены выхлопные окна 20, а ниже их выполнены впускные каналы 21, которые закрыты крышкой 22 с обратным клапаном 23 и подпружинены пружиной 24. Рабочий цилиндр закрыт крышкой 27. На штоке установлен кулачок 28, с двух сторон кулачка установлены резиновые амортизаторы 29. На кулачке жестко установлен с отверстием штифт 30, который выведен в прорезь корпуса (см. фиг. 2 и фиг. 6). На штифт свободно насажена рукоятка 31 (на фиг. 2 изображение условное), в отверстии рукоятки установлена пружина 32, один конец пружины жестко закреплен в рукоятке, а на другом ее конце закреплен наконечник 33. Цилиндрический корпус закрыт крышкой 34, на крышке выполнены лапки 35 с отверстиями для болтов (см. фиг. 6). Болты фиксируют корпус. В отверстие крышки выведен шток, на его конце посредством гайки и шпонки закреплена шайба 36, а между шайбой и рабочим цилиндром натянуты пружины 37. На корпусе установлен кронштейн 38 с неподвижным контактом 39, а на оси 40 установлен прерыватель 41 (подвижной контакт), который подпружинен токопроводящей пружиной 42.

На корпусе закреплена опора 43, на ней жестко установлен плунжерный насос высокого давления 44. Посредством оси 45 на опоре подвижно установлен толкатель 46, выступ которого упирается на хвостовик плунжера 47 насоса (см. фиг. 6). Посредством оси 48, пружины 49 и вилки 50 с упором 51 толкатель выполнен шарнирноподпружиненным, одностороннего действия. На вилке посажена ось 52, на которой сидит колесико 53. Крайний ход толкателя ограничивает упор 54. На фиг. 3 электрическая схема зажигания, где условно изображены: источник постоянного тока 55, выключатель 56, преобразователь напряжения 57, свеча зажигания 7, конденсатор 58, кулачок 28 и прерыватель 41.

Парогазовую смесь получают в результате следующих действий. В статическом состоянии поршень 3, шток 2, с установленными на нем деталями посредством усилия пружин 37, находятся в верхнем положении, упираясь на амортизатор 29. Для запуска в работу устройства необходимо выключателем 56 включить систему зажигания (см. фиг. 3). Вставить рукоятку 31 на штифт 30, переместить шток с поршнем в нижнее положение и выпустить рукоятку из руки (см. фиг. 2), где рукоятка условно изображена вставленной). Под усилием пружины 37 поршень переместится в верхнее положение, а рукоятка под усилием пружины 32 оттолкнется от штифта 30 и выпадет. При первом запуске такое перемещение поршня производят дважды. При перемещении поршня вверх, под поршнем, в рабочем цилиндре образуется разряженное пространство, обратный клапан 23 откроется и объем заполнится горючей смесью. При движении поршня вниз, обратный клапан закроется. В начале движения поршня вниз горючая смесь под поршнем будет сжиматься, а затем, при дальнейшем движении поршня, по каналам 8 устремится в объем над поршнем. Причем, в результате косого среза 9 на поршне и косого наклона в верхней части канавок, сжатая струя горючей смеси устремится направленно в верхнюю часть полости над поршнем в торец цилиндра, а имеющиеся в полости газы выдуваются через окна 20, в атмосферу.

При движении поршня вверх, поршень перекроет каналы 8 и окна 20, горючая смесь начнет сжиматься в цилиндре над поршнем. Усилие пружины 18 отсечного клапана 12 должно быть больше давления на клапан в момент сжатия горючей смеси. При достижении поршнем верхней точки на штоке, кулачок 28 набежит на прерыватель 41, который, преодолевая усилие пружины 42, разомкнет контакт 39, в свече зажигания 7 возникает электрическая искра, горючая смесь воспламенится над поршнем. Под напором сгоревшей горючей смеси поршень совершит движение вниз. При этом, кулачок на штоке набежит на колесико 53 толкателя 46, а выступ толкателя надавит на хвостовик плунжера 47 насоса высокого давления. Насос подаст воду к форсунке 6, которая под давлением впрыснет порцию воды в камеру сгорания. В этот момент поршень проходит каналы 10 на боковой стенке цилиндра. Вода, впрыснутая в камеру сгорания, испаряется, превращаясь в пар, при этом образуется парогазовая смесь с высоким давлением. Это давление, преодолевая силу пружины 18, откроет отсечной клапан 12, и смесь под давлением устремится в ресивер 14. Когда усилие пружины отсечного клапана превысить давление на клапан, он закроется. Остаточное давление над поршнем будет перемещать поршень дальше вниз. При этом сжимается горючая смесь под поршнем, натягиваются пружины 37. Когда открываются выхлопные окна 20 и каналы 8, давление под поршнем уменьшается, а поршень по инерции доходит до нижней крайней точки. Избыток инерции поршня гасит амортизатор 29. За счет усилия пружин 37 поршень движется вверх. При этом, кулачок 29, набегая на колесико 53, преодолевая усилие пружины 49, поворачивает вилку 50 на оси 48, шарнир толкателя складывается на определенный угол вверх, а колесико перекатывается через кулачок. Насос высокого давления не срабатывает, т. е. он срабатывает, только при движении поршня вниз. При каждом движении поршня вниз порция парогазовой смеси поступает в ресивер 14.

При избыточном давлении в емкости срабатывает предохранительный клапан 15. При отключении выключателя 56 устройство прекращает работу. (56) Авторское свидетельство СССР N 40096, кл. F 02 M 25/02, 1934.

Использование: в теплоэнергетике для создания парогазовой смеси высокого давления, применяемой в качестве рабочего тела в турбинных установках, поршневых приводах и для очистки дорог с твердым покрытием от снега и льда. Сущность изобретения: генератор выполнен свободнопоршневым с прямоточной продувкой, снабжен плунжерным насосом. Для повышения давления парогазовой смеси выходной срез форсунки, впрыскивающей воду сообщен непосредственно с внутренней полостью рабочего цилиндра, а на штоке поршня установлен кулачок, последовательно взаимодействующий на такте сжатия с концевыми элементами плунжера плунжерного насоса и прерывателя цепи свечи зажигания. Предпочтительным является выполнение выходной кромки канала системы прямоточной продувки на внутренней стенке рабочего цилиндра со срезом, образующим острый угол с крышкой рабочего цилиндра, параллельным плоскости среза на верхней кромке поршня. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. ГЕНЕРАТОР ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ, содержащий рабочий цилиндр с поршнем, свечу зажигания с прерывателем цепи ее зажигания, форсунку для впрыска воды, насос для подачи воды к генератору, систему топливовоздухоподачи, клапан давления, установленный в канале, соединяющем внутреннюю полость цилиндра с ресивером, отличающийся тем, что, с целью повышения давления генерируемой смеси, генератор выполнен свободнопоршневым с прямоточной продувкой, канал - в боковой стенке цилиндра, а насос для подачи воды - плунжерным с концевым элементом, при этом выходной срез форсунки для впрыска воды сообщен непосредственно с внутренней полостью рабочего цилиндра, а на штоке поршня установлен кулачок, последовательно взаимодействующий на такте сжатия с концевым элементом прерывателя цепи свечи зажигания, а на тактк расширения - с концевым элементов плунжера плунжерного насоса. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что выходная кромка канала системы прямоточной продувки на внутренней стенке цилиндра выполнена со скосом, а на поршне выполнен боковой скос, примыкающий к днищу поршня, причем скос на поршне эквидистантен скосу на стенке цилиндра.