Тепловой двигатель Советский патент 1988 года по МПК F02G3/02 

1

г

.

(Л

N5

О 1чЭ

оо

Изобретение относится к машиностроению, в частности к тепловым двигателям, способным работать на твердом топливе.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия (КПД).

На чертеже изображена схема описы- вае.мого теплового двигателя.

Тепловой двигатель содержит по меньшей мере один компрессорный 1 и один расширительный 2 цилиндры с размешенными в них порпшями 3 и 4. Камера 5 сжи|-ания твердого топлива связана с выпускным каналом 6 компрессорного ци.чиндра 1 и через регенератор 7, установленный в камере 5 с примыканием к расширительному цилиндру 2, соединена с впускным каналом 8 расширительного цилиндра 2. Рекунеративный теплообменник 9 снабжен теплопередаюшим и тепловоспринимаюшим контурами 10 и 11, имеющими входы 12, 13 и вы.ходы 14, 15. Вход 12 теплопередаюшего контура 10 ре- куперативного теплообменника 9 соединен с трубопроводом 16 выпуска продуктов сгорания из расширительного цилиндра 2, а вы ход 14 этого контура через первый элемент ИЛИ, выполненный в виде вентилей 17 и 18, подключен к патрубку 19 подачи заряда в компрессорный цилиндр 1 и к атмосфере. Вход 13 тепловоспринимаюшего контура 11 рекуперативного теплообменника 9 связан с нагнетателем 20 воздуха, выход 15 этого контура через второй эле.мент ИЛИ, выпол- неьжый в виде вентилей 21 и 22, подключен к патрубку 19 подачи заряда в компрессорный цилиндр и к атмосфере.

Тепловой двигатель работает следующим образо.м.

В режиме зарядки регенератора 7 вен- тиль 21 второго элемента ИЛИ открыт, вентиль 22 соответственно, перекрыт. В результате подавае.мый нагнетателем 20 воздух через тепловоспринимающий контур 11 ре- кунеративно1Ю теплообменника 9 по патруб- ку 19 поступает в ко.мпрессорный цилиндр 1. Сжатый в этом цилиндре воздух через выпускной канал б поступает в камеру 5 сжигания твердого топлива. Продукты взаимодействия кислорода воздуха и твердого топлива, протекая через регенератор 7, отдают ему часть тепловой энергии и через впускной канал 8 поступают в расширительный цилиндр 2. Продукты взаимодействия кислорода воздуха и твердся о топлива (продукты сгорания) совершают полезную работу в расширительно.м цилиндре 2, и отработавшие газы через трубопровод 16 поступают на вход 12 теплопередающе1 о контура 10. При прохождении по этому контуру отработавшие газы передают часть тепла воздуху, движущемуся через теп.товоспринимающий контур 11 реку|1еративно1 о теплообменника 9, и через открытый вентиль 18 первого элемента ИЛИ удаляются в а )сферу, вентиль

5 0

5 0 Q 5

5

17при этом перекрыт. Процесс зарядки регенератора 7 прекраш.ается при достижении .максимально допустимых температур внутренней полости камеры сгорания.

При работе двигателя в режиме разрядки регенератора 7 вентиль 18 первого элемента ИЛИ перекрывают, а вентиль 17 открывают. В результате отработавшие газы, вытесняемые из расширительного цилиндра 2 через трубопровод 16 в теплопередающий контур 10 рекуперативного теплообменника 9, через патрубок 19 поступают в компрессорный цилиндр 1. При протекании этих газов через теплопередаюший контур 10 осуществляется отвод теплоты в тепловоспринимающий контур 11, в который через вход 13 производится подача воздуха нагнетателем 20.

Отводимый через выход 15 воздух через открытый вентиль 22 второго элемента ИЛИ поступает в атмосферу, вентиль 21 при этом закрыт. Поданные в компрессорный цилиндр 1 охлажденные продукты сгорания сжимаются поршнем 3 и через выпускной канал 6, камеру 5 сжигания и регенератор 7 поступают в расширительный цилиндр 2. Горение топлива при этом отсутствует, а нагрев газов осуществляется за счет подвода тепла из регенератора 7. В расширительном цилиндре 2 нагретые продукты сгорания совер- 1пают полезную работу. Далее цикл многократно повторяется до достижения исходной температуры регенератора 7. После этого производится переключение вентилей 17 и

18первого элемента ИЛИ и вентилей 21 и 22 второго элемена ИЛИ и двигатель работает по описанному выше циклу с нагнетанием воздуха для сжигания твердого топлива в камере 5. В качестве наполнителя в регенераторе 7 можно использовать твердое топливо, имеющее высокую теплоемкость.

Формула изобретения Тепловой двигатель, содержащий по меньшей мере один компрессорный и один расширительный цилиндры, камеры сжигания твердого топлива, связанную с впускным каналом расширительного цилиндра и выпуск- пым каналом компрессорного цилиндра, патрубок подачи заряда в ко.мпрессорный цилиндр и трубопровод выпуска продуктов сго- рапия из расширительного цилиндpa отличающийся те.м, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, двигатель дополнительно содержит регенератор, нагнетатель воздуха и рекуперативный теплообменник, имеющий теплопередающий и тепловоспринимающий контуры, каждый из которых снабжен входом и выходом, причем регенератор установлен в камере сжигания с примыканием к расширительному цилиндру, вход теплопередаюшего контура рекуперативного теплообменника соединен с трубо1420218

проводом выпуска продуктов сгорания изго контура рекуперативного теплообменника

расширительного цилиндра, его выход под-связан с нагнетателем воздуха, а его выход

ключей через первый элемент ИЛИ к патруб-через второй элемент ИЛИ подключен к

ку подачи заряда в компрессорный цилиндрпатрубку подачи заряда в компрессорный

и к атмосфере, вход тепловоспринимающе-5 цилиндр и к атмосфере.

Изобретение позволяет повысить КПД двигателя. Через регенератор (Р) 7, установленный в камере 5 сжигания твердого топлива с при.мыкание.м к расширительному цилиндру (Ц) 2, камера соединена с внуск- ны.м каналом 8 П. Вход 12 теплопередаю- щего контура (К) Ю рекуперативного теплообменника 9 соединен с трубопроводом 16 впуска продуктов сгорания из Ц, а его выход 14 через первый элемент ИЛИ - с патрубком 19 подачи заряда в компрессорный цилиндр I и с атмосферой. Вход 13 тепло- воснринимающего К 11 теплообменника связан с нагнетателем 20 воздуха, а его выход 15 через второй элемент ИЛИ подключен к патрубку 19. В режиме зарядки Р отработавшие газы из Ц поступают на вход К 10, где отдают часть тепла воздуху, движуш.ему- ся через К П. Зарядка Р прекращается при достижении максимально допустимых т-р внутренней полости камеры. В режиме разрядки Р отработавшие газы из П вытесняются в К 10, откуда поступают в компрессорный цилиндр. Цикл повторяется многократно до достижения исходной т-ры Р. I ил.