УСТРОЙСТВО, РАБОТАЮЩЕЕ НА СГОРАНИИ ТОПЛИВА Российский патент 1999 года по МПК F02B45/00 F01K13/00 

Изобретение - экологически чистый двигатель, относится к области устройства комбинированной энергосиловой машины, преобразующей энергию твердого топлива (например, пороховой порошкообразной смеси) в механическую работу, т. е. энергосиловая машина выполнена как первичная, так и вторичная, причем первичная выполнена в двух вариантах в виде: атмосферовакуумно-турбогазовая и атмосферовакуумно-газовая.

Экологически чистый двигатель преимущественно используется для всех видов транспортных средств: наземного, водного и подводного, атмосферного и космического, а также в качестве атмосферовакуумно-газового турбогенератора, для преобразования энергии газа в механическую силовую работу и затем получение преобразованной энергии в электрическую.

Известно устройство, работающее на сгорании топлива (SU, 23693, A, F 02 B 45/00, 1929, с.2), содержащее емкость 8 в виде бака (воронки) для топлива, трубопроводы, шланги, камеру сгорания 16, двигатель, выхлопную трубу (отверстие, через которое излишние продукты взрыва выходят в атмосферу), переключатель подачи топлива в камеру сгорания (клапан 30) и аккумулятор (сборный резервуар 19), при этом устройство выполнено в виде экологически чистого двигателя с вакуумной транспортировкой вакуум-насосом твердого топлива и отработанного газа, предварительно сгораемого в камере сгорания 16 при участии в этом процессе переключателя потока топлива и клапана 17.

Предложенное устройство отличается от известного (прототипа SU 23693) тем, что двигатель выполнен в виде турбины, а вакуум-насос выполнен с электрическим приводом, т.е. в виде электровакуум-насоса.

Задача изобретения состоит в создании первичного и вторичного силового двигателя для твердого топлива, например, в виде смеси пороха (горючего) и окислителя и др. добавок, в частности талька (в качестве антидетонатора), измельченных до такой же тонкости помола талька, чтобы эта смесь твердого топлива двигалась из топливного бака до камеры сгорания и выхлопа газов самым коротким путем посредством вакуумтранспортирования. При этом техническое решение изобретения предусматривает выполнение универсальных вариантов силовых двигателей для всех видов транспортных средств, турбогенератора для выработки электроэнергии, буровых машин и др.

Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки заключаются в том, что ядовитые выхлопы газов из двигателей внутреннего сгорания при сжигании всех видов жидкого топлива заменены выхлопом безвредной смеси газов после сжигания, например порошкообразной смеси порохов, окислителя и антидетонатора в атмосферовакуумно-турбогазовом или атмосферовакуумно-газовом, силовом, экологически чистом двигателе, которые выполнены в жаропрочном варианте.

Естественно и конструкция устройства, заявленного атмосферовакуумного двигателя в двух вариантах, значительно и существенно отличается от принятых прототипов, например, топливный бак выполнен в виде шара с микроотверстиями, при этом в его крышке для сообщения топливу атмосферотранспортирования через шланги для засасывания топлива и его движения выполнены в виде ожерелья, например, из полых шариков, дозатор топлива и его корпус также выполнены шарообразными с двумя не менее отверстиями (для импульсивного засасывания порций топлива), корпус двигателя выполнен из двух полусфер и в сборе представляет собой надежно неизменяемую оболочку - объем шара, который состоит из двух полуоболочек, между которыми размещен хладагент, например антифриз либо хладагент. Вакуумирование обеспечивает содержание порошкообразной пороховой смеси в топливном баке в сухом состоянии, так как возможная влага, содержащаяся в атмосфере и между частицами порошка вакуумируется, т.е. высасывается из бака частично вместе с воздухом и выбрасывается в атмосферу вместе с отработанными газами твердого топлива с гораздо большей скоростью, чем просто через сопло.

На фиг. 1 изображен общий вид блок-схемы, которая отражает в совокупности конструктивные существенные отличия от принятого прототипа, только в части применения твердого топлива в виде порошкообразной смеси пороха с другими добавками. Бак топливный 1, отверстия 2 и крышка 3 с отверстиями для сообщения бака с атмосферой 35, порошкообразного твердого топлива, одинаковой тонкости помола, а также все узлы и детали атмосферовакуумного двигателя выполнены с учетом защиты (предохранения) их от возможной деформации стенок и изменения при этом рабочих объемов, что недопустимо. Жаропрочные "шланги" 6 для засасывания и движения газа выполнены в виде "ожерелья" из полых шариков с двумя противоположными отверстиями, соединенных между собой резьбой или клеящим составом, или другим способом. Такими же выполнены, т.е. в виде шара с отверстиями (не менее двух) противоположными корпусом 7 и дозатором-затвором 8. Шарообразным с двумя оболочками из полусфер выполнен корпус двигателя 22 и 23. Охлаждение двигателя выполнено с применением антифриза либо хладагента. Турбина 18 выполнена из жаростойкого материала, например из керамики, лопатки 19 турбины 18 выполнены в виде выемок - вида "получаши", также выполнены жаропрочными.

Электровакуум-насос 30 выполнен в жаропрочном исполнении шарообразным, а выхлопная труба 34 для выброса, отработанного газа 36 закреплены к выходному отверстию электровакуум-насоса 30, при этом выполнено условие, при котором абсолютно все детали двигателя, в том числе и изоляции обмоток электродвигателя, лопасти и все остальное электровакуум-насоса выполнены, например, из жаропрочной пластической керамики с полостями, в которых размещен хладагент, это условие распространяется на все детали фиг. 1, 2, 3, 4, 5.

Конструкция упомянутого двигателя (фиг. 1) создала условие для выполнения генератора преобразователя электротока путем размещения последовательно, например, трех турбин 18 для использования отработанного газа поочередно на каждой турбине, т.е. создана по существу газовая электростанция, графически она показана на фиг. 5, пунктиром 37 обозначены электрогенераторы.

Фиг. 2 выполнена в аксонометрии и поясняет сущность выполнения турбины 18 и ее работы, т.е. вращения осей 20 при подаче на ее полуковше 19 (газа), расположенных по окружности колеса турбины 19. Именно полуковшевая форма позволяет иметь их наибольшее количество на окружности турбины, что имеет значение для получения импульсов для разгона и вращения с ускорением ее турбины.

На фиг. 3 графически изображены главным образом корпус - дозатора 7, с подшипниками 21 собственно дозатор-затвор 8 с осями 11 дозатор-затвор 8, изображен в аксонометрии, шарообразным с двумя (не менее) отверстиями, через которые импульсивно засасывается вместе с воздухом вакуумом 30 порция порошкообразного топлива посредством вращения дозатора-затвора микродвигателем 12, один из которых резервный. Поверхность дозатора-затвора 10 глухая, является затвором, за счет вращения шара она попеременно закрывает два отверстия, такой же величины, что и в дозаторе-затворе, но выполненные с двух противоположных сторон, в корпусе 7 ниже его расположена камера сгорания топлива 13, в которой закреплена резьбой свеча зажигания 14 и затем 15 переключатель потока топлива.

На фиг. 4 показаны графически нижняя и верхняя части корпуса двигателя с двумя оболочками 22 и 23 и размещенного между ними хладагента 24. Фланцы полусфер 27 закрепляются болтами 29, через огнестойкую прокладку 28. Возможен другой вариант соединения полусфер корпуса вакуумного двигателя.

На фиг. 5 графически изображено существенно новое и в виде последовательно установленных турбин, связанных генераторами электротока, при этом отработанный газ через сопла от первой турбины транспортируется одним электровакуум-насосом через остальные, заставляя последовательно вращать турбины, а через них и роторы генераторов относительно неподвижных статоров.

Все позиции, в том числе и сам электровакуум-насос и его детали выполнены из жаростойкой пластической керамики.

Запуск предложенного для рассмотрения двигателя осуществляется от аккумуляторной батареи 33, включением в работу электровакуум-насоса 30 электродвигателя 12 и свечу зажигания 14. После создания неглубокого вакуума (при этом топливо содержит незначительное количество воздуха во всей системе двигателя) порошкообразная смесь топлива высасывается импульсивно порциями (дозами) из отверстия 5, бака топливного 1, и далее топливо поступает через шланг-ожерелье 6 и далее в камеру через дозатор 8 и его отверстие 9 в камеру сгорания топлива 13 либо 16. Где искра свечи зажигания 14, либо смесь 16 и 17 воспламеняет порошковую смесь твердого топлива 4, газ выбрасывается из сопла 15 и по касательной окружности колеса турбины 18 осуществляет силовое воздействие на турбину через лопатки ее, т.е. заполняя полуковши 19 импульсивными толчками газа, заставляет вращаться турбину 18 в ее осях 20, размещенных в подшипниках 21. Газ продолжает движение в неглубоком вакууме через нижние элементы шланга-ожерелья 6, попадает в вакуум-насос 30 и далее в сопло, либо в выхлопную трубу 34 и в атмосферу 36 со значительно большей скоростью.

Все детали и узлы (в графической и описательной частях заявленного изобретения), свободно без дополнительных затрат могут быть изготовлены на действующих машиностроительных предприятиях.

Некоторые детали заявленного двигателя представляется целесообразным изготовить, т.е. выполнить следующим образом: бак топливный 1 - в виде двух полусфер из жаропрочного материала, соединенный болтами через фланцы с жаропрочной прокладкой, эластичной. Шланг - ожерелье 6, соединение полых шариков, выполняется из жаропрочного материала, соединенных резьбой либо склеиванием или сваркой. Турбина 18 с полуковшового вида лопатками 19 и валом 20 может быть выполнена в разъемной форме способом укладки в нее порошка и обжига, т.е. сплавления порошка в монолитное состояние. Материал применен жаростойкий в виде композита либо керамики. Все остальные детали и узлы изготовляются также из жаростойких материалов, в том числе и обмотки электродвигателя электровакуум-насоса, и все его детали без исключения выполнены из жаростойких материалов, как и сопло.

Технико-экономическая или иная эффективность состоит в том, что атмосферовакуумный экологически чистый двигатель, работающий на пороховых составах, обладает большим преимуществом перед жидкостными двигателями, как аналогичной конструкции, т.е. турбинными, так и перед двигателями внутреннего сгорания.

Изобретение предназначено для использования порохов в мирных целях в виде выполнения комплексного, взаимосвязанного в совокупности технического решения, работающего в едином блоке. Устройство представляет собой комбинированную энергосиловую машину, которая преобразует энергию твердого топлива (порошкообразную смесь) в механическую работу транспортных средств всех видов, используемых на земле, в воде и под водой, в атмосфере и космосе. Устройство содержит топливный бак, который выполнен в виде шара с микроотверстиями в его крышке для сообщения топливу атмосферотранспортирования через шланги для засасывания топлива и его движения, выполненных в виде ожерелья, например, из полых шариков, дозатор топлива и его корпус, также выполненных шарообразными с двумя ( не менее) отверстиями (для импульсивного засасывания порций топлива), корпус двигателя выполнен из двух полусфер и в сборе представляет собой надежно неизменяемую оболочку-объем шара, который состоит из двух полуоболочек, между которыми размещен хладагент, например антифриз. Вакуумирование обеспечивает содержание порошкообразной пороховой смеси в топливном баке в сухом состоянии, так как возможная влага, содержащаяся в атмосфере и между частицами порошка, вакуумируется, т.е. высасывается из бака частично вместе с воздухом и выбрасывается в атмосферу вместе с отработанными газами твердого топлива с гораздо большей скоростью, чем просто через сопло. Изобретение позволяет создать атмосферовакуумный экологически чистый двигатель, работающий на пороховых составах. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство, работающее на сгорании топлива и содержащее емкость в виде бака для топлива, трубопроводы, шланги, камеру сгорания, двигатель, выхлопную трубу, переключатель подачи топлива в камеру сгорания, аккумулятор и вакуум-насос, отличающееся тем, что двигатель выполнен в виде турбины, вакуум-насос выполнен с электрическим приводом, крышка бака топлива выполнена микродырчатой с оптимально необходимой их площадью, шланги выполнены в виде шаровых оболочек, переключатель подачи топлива, камера сгорания и вакуум-насос выполнены с шаровыми оболочками, корпус двигателя выполнен шарообразным из двух полусфер, в полостях которых размещен хладагент, а выхлопная труба и изоляции обмоток электродвигателя выполнены из жаростойких материалов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что двигатель выполнен в виде последовательно установленных турбин, например трех и более, связанных с генераторами электротока, при этом отработанный газ через сопла от первой турбины транспортируется одним электровакуум-насосом через остальные, заставляя последовательно вращать турбины, а через них и роторы генераторов относительно неподвижных статоров.