ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК F01B29/08 F04B9/08 

Изобретение относится к энергетике и касается усовершенствования двигателей, обеспечивающих преобразование энергии рабочего тела в механическую работу.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двигатель, содержащий корпус, полый элемент, установленный в корпусе с возможностью изменения своих геометрических размеров в зависимости от давления поступающего в его полость рабочего тела, подвижный элемент, установленный в корпусе с возможностью движения при изменении геометрических размеров полого элемента, систему подачи рабочего тела, герметично соединенную трубопроводом с внутренней полостью полого элемента, и выпускной клапан (RU 2187655 C1, кл. F 01 В 19/04, опубл. 20.08.2002).

Недостатком этого двигателя является относительно невысокая надежность вследствие контакта разогретого рабочего тела с элементами двигателя.

Задачей изобретения является повышение надежности двигателя.

Поставленная задача решается за счет того, что в двигателе, содержащем корпус, полый элемент, установленный в корпусе с возможностью изменения своих геометрических размеров в зависимости от давления поступающего в его полость рабочего тела, подвижный элемент, установленный в корпусе с возможностью движения при изменении геометрических размеров полого элемента, систему подачи рабочего тела, герметично соединенную трубопроводом с внутренней полостью полого элемента, и выпускной клапан, полый элемент или его часть выполнен в виде трубчатой конструкции с возможностью взаимодействия с подвижным элементом и изготовлен из металла или металлического сплава, а выпускной клапан выполнен нажимным с возможностью срабатывания от нажатия при изменении геометрических размеров полого элемента и установлен в корпусе, системе подачи рабочего тела, подвижном элементе или в полом элементе. Полых элементов может быть несколько, Причем полый элемент может быть выполнен в виде изогнутой трубчатой конструкции, трубки, трубчатой спирали, змеевика или пружины и иметь сечение овальное или круглое. Корпус может быть выполнен в виде цилиндра, а подвижный элемент - в виде поршня с возможностью движения внутри цилиндра. Кроме того подвижный элемент может быть выполнен с возможностью движения вокруг оси и снабжен зубцами или/и, по крайней мере, одним рычагом.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен продольный разрез двигателя; на фиг.2 - вариант выполнения с элементом в виде спирали; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.

Двигатель содержит корпус 1, установленный в нем полый элемент 2, выполненный из металла или металлического сплава в виде трубчатой конструкции, изогнутой трубки, спирали, змеевика или пружины и сообщенный трубопроводом 5 с системой подачи рабочего тела (условно не показана). В корпусе 1 с возможностью движения и взаимодействия с полым элементом 2 установлен подвижный элемент, который может быть выполнен в виде поршня 13 с шатуном 14 (фиг.1) или шестерни 8 с зубцами 9 или/и, по крайней мере, одним рычагом 7 (фиг.2, 3). Корпус 1, который может быть выполнен в виде цилиндра, имеет крышку 3 с отверстием 4 для подключения к трубопроводу 5 подачи рабочего тела и отверстие 12 для выпуска рабочего тела. Выпускной нажимной клапан 6 снабжен пружиной 15 и может быть установлен в корпусе 1, подвижном элементе 8 или 13, системе подачи рабочего тела, в полом элементе 2.

Шестерня 8 установлена с возможностью вращения на подшипнике 16, а клапан 6 - с возможностью взаимодействия с упором 11. Для подсоединения полого элемента 2 и клапана 6 в шестерне 8 выполнено отверстие 10 (фиг.2, 3).

Двигатель работает следующим образом.

Из системы подачи рабочего тела (паровой котел, камера сгорания) через трубопровод 5 рабочее тело поступает в полый элемент 2. Под давлением рабочего тела полый элемент увеличивает свои размеры: спираль раскручивается, змеевик (пружина) расширяется. При этом подвижный элемент (8 или 13) начинает перемещаться, т.к. он жестко одним концом связан с полым элементом 2. Если это поршень 13, то он перемещается вверх, а если это шестерня 8, то она совершает угловое перемещение относительно своей оси. Перемещение происходит до тех пор, пока клапан 6 не дойдет до упора 11 или стенки корпуса 1. В этот момент происходит срабатывание клапана 6 от нажатия, после чего давление в полом элементе 2 падает, и за счет упругой деформации полый элемент 2 вместе с подвижным элементом 8 или 13 совершает обратное движение. Затем под действием пружины 15 клапан 6 закрывается, давление внутри полого элемента 2 начинает повышаться, и цикл повторяется снова. Отработавшее рабочее тело выпускается через отверстие 12 в атмосферу или специальный резервуар (не показан). Механическая работа передается через шатун 14, рычаг 7 или зубцы 9.

Таким образом, двигатель на входе имеет отверстие для подачи рабочего тела, а на выходе - элемент, совершающий силовые движения (шестерня, рычаг, шатун и т.д.), которые могут передаваться через различные механизмы (кривошипно-шатунные, редукторы и т.д.) для совершения полезной работы.

Двигатель не требует смазки и охлаждения, в нем отсутствует распределяющий элемент (например, золотник). Рабочее тело может иметь высокую температуру, т.к. все детали двигателя изготовлены из металла.

Таким образом, изобретение позволит создать недорогой, надежный двигатель, работающий на дешевом, низкосортном топливе.

Двигатель может быть использован в энергетике. Двигатель содержит корпус, полый элемент, установленный в корпусе с возможностью изменения своих геометрических размеров, подвижный элемент, установленный в корпусе с возможностью движения при изменении геометрических размеров полого элемента, систему подачи рабочего тела, сообщенную с внутренней полостью полого элемента, и выпускной клапан; причем полый элемент или его часть выполнен в виде трубчатой конструкции с возможностью взаимодействия с подвижным элементом и изготовлен из металла или металлического сплава, а выпускной клапан выполнен нажимным с возможностью срабатывания от нажатия при изменении геометрических размеров полого элемента и установлен в корпусе, подвижном элементе или в полом элементе. Полых элементов может быть несколько и каждый из них может иметь форму изогнутой трубки, змеевика, спирали или пружины и иметь сечение круглое или овальное. Подвижный элемент может двигаться вокруг оси и иметь зубцы или/и, по крайней мере, один рычаг для передачи усилия. Изобретение обеспечивает повышение надежности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Двигатель, содержащий корпус, полый элемент, установленный в корпусе с возможностью изменения своих геометрических размеров в зависимости от давления поступающего в его полость рабочего тела, подвижный элемент, установленный в корпусе с возможностью движения при изменении геометрических размеров полого элемента, систему подачи рабочего тела, герметично соединенную трубопроводом с внутренней полостью полого элемента, и выпускной клапан, отличающийся тем, что полый элемент или его часть выполнен в виде трубчатой конструкции или трубки с возможностью взаимодействия с подвижным элементом и изготовлен из металла или металлического сплава, а выпускной клапан выполнен нажимным с возможностью срабатывания от нажатия при изменении геометрических размеров полого элемента и установлен в корпусе, системе подачи рабочего тела, подвижном элементе или в полом элементе.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен дополнительными полыми элементами.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что полый элемент выполнен в виде изогнутой трубчатой конструкции или трубки.4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что полый элемент выполнен в виде трубчатой спирали, змеевика или пружины.5. Двигатель по п.1, или 3, или 4, отличающийся тем, что сечение полого элемента выполнено овальным или круглым.6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндра, а подвижный элемент - в виде поршня с возможностью движения внутри цилиндра.7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подвижный элемент выполнен с возможностью движения вокруг оси и снабжен зубцами или/и, по крайней мере, одним рычагом.