Силовая установка Советский патент 1991 года по МПК F01K23/06 F02G5/02 F02B53/00 

Изобретение относится к энергетике, а именно к комбинированным силовым установкам.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия и улучшение экологичности установки.

На фиг.1 показана функциональная схема силовой установки; на фиг.2 - комбинированный роторный двигатель, поперечный

разрез; на фиг.З - то же, продольной разрез; на фиг.4 - паровой двигатель, поперечный разрез; на фиг.5 - то же, продольный разрез; на фиг.6 - входной переключатель для паравоэдуха и сжатого воздуха, на фиг.7 -- аксонометрическая проекция системь1 уплотнений комбинированного роторного двигателя; на фиг 8 - система уплотнений парового двигателя.

Силовая установка 1 содержит комбинированный роторный двигатель 2 с компрессором 3 и расширительной машиной 4 и паровой двигатель 5 с парогенератором 6, конденсатором 7 и регенеративным теплообменником 8, причем компрессор 3 и расширительная машина 4 связаны между собой, выход комбинированного роторного двигателя связан с входом одного контура теплообменника 9, а его выход - с атмосферой, вход другого контура теплообменника 9 связан с регенеративным теплообменником 8, а выход через парогенератор 6 и паропровод 10 - с паровым двигателем 5, выход которого последовательно связан с конденсатором 7 и регенеративным теплообменником 8. Силовая установка дополнительно снабжена аккумулятором пара 11, источником 12 сжатого воздуха и двумя трехходовыми переключателями: входным 13 и выходным 14.

Комбинированный роторный двигатель 2 имеет корпус 15, в котором выполнена камера 16 сгорания, средства подачи топлива, выполненные в виде форсунки 17, и его воспламенений,средства газообмена с органами газораспределения, Корпус 15 имеет цилиндрическую полость 18, в которой расположен ротор 19 с лопастью 20, расположенные соосно, и разделительная цилиндрическая втулка 21 со сквозным окном 22, расположенная в полости 18 корпуса 15 эксцентрично с возможностью вращения и взаимодействия с ее поверхностью 23 и поверхностью ротора 19. Лопасть 20 выполнена с возможностью радиального смеще-. ния и поворота относительно окна 22 втулки 21 и с образованием внешней компрессорной 24 и внутренней расширительной 25 камер изменяемого объема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через канал 26 в лопасти и пазы 27, а также через4 камеру 16 сгорания со средствами подачи топлива и его воспламенения, расположенную на боковой поверхности корпуса и выполненную торообразной, органы газораспределения которой выполнены в виде клапанов, размещенных в подводящем 28 и отводящем 29 каналах.

Подводящий канзл 28 выполнен тангенциально направленным к поверхности камеры 16 сгорания и связан с компрессорной камерой изменяемого объема, а отводящий канал 29 - соосным с камерой 16 сгорания и связан с расширительной камерой 25 изменяемого объема, выполненной меньшей по объему, чем компрессорная, а каждый паз 27 в корпусе 15 выполнен с угловым размером, меньшим углового размера

внешней поверхности 30 лопасти 20, сопряженной с полостью корпуса. В корпусе имеются также впускное 31 и выпускное 32 газораспределительные окна. Окно втулки

21 имеет уплотнения 33.

Комбинированный роторный двигатель связан паропроводом 34 через регулятор 35, выполненный в виде поворотного золотника 36 с аккумулятором пара 11. Раздели0 тельная цилиндрическая втулка 21 выполнена с возможностью перекрытия паропровода 34 и имеет отверстия 37, выполненные с возможностью совмещения с паропроводом 34, выход которого связан с

5 расширительной камерой 25 изменяемого объема.

Комбинированный роторный двигатель снабжен устройством 38 регулирования фазы открытия впускного клапана 39, кинема0 тически связанным с кулачковым валом 40, причем устройство 38 выполнено в виде составного толкателя, одна часть 41 которого с одной стороны кинематически связана с впускным клапаном 39 и с другой стороны

5 имеет внешнюю цилиндрическую поверхность 42, соосную кулачковому валу 40, а другая часть 43 выполнена с возможностью поворота относительно оси кулачкового вала 40 посредством поворотного устройства

0 44, приводимого в действие двигателем 45, которым управляет задающая электронная схема 46.

Средства воспламенения топлива могут быть выполнены в виде электроискровой

5 свечи зажигания 47, Поворотный золотник 36 может приводиться в действие двигателем 48. Выпускной клапан 49 камеры 16 сгорания выполнен в виде цилиндрического поршня с конической посадочной поверхно0 стыо, кинематически связанного с кулачковым валом 40.

Паровой двигатель 5 выполнен в виде корпуса 50 со средствами газообмена и цилиндрической внутренней полостью 51, ро5 тора 52 с лопастью 53, расположенных соосно, и втулки 54 со сквозным окном 55 и перепускными окнами 56, размещенной эксцентрично в полости 51 корпуса 50 с возможностью вращения и взаимодействия с

0 поверхностью полости 51 корпуса и ротора 52, а лопасть 53 выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно сквозного окна 55 втулки 54 с образованием внешней 57 и внутренней 58

5 камер переменного объема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через сквозное окно 55 втулки 54 и перепускные окна 56, причем на роторе имеется выступ 59, выполненный с возможностью перекрытия сквозного окна 55 втулки 54. Перепускные окна 56 выполнены с возможностью связи внешней и внутренней камер переменного объема и периодического перекрытия перепускного канала 60, выполненного в корпусе 50.

Перепускной канал J30 выполнен перед местом касания втулки 54 и корпуса 50 по ходу вращения ротора 52 с возможностью перекрытия его втулкой 54, а ее перепускные окна 56 выполнены с возможностью совмещения с перепускным каналом 60. Ротор 52 для снижения вибраций может иметь балансировочную полость 61.

Входной трехходовой переключатель 13 парового двигателя 5 выполнен в виде двух соосных последовательно установленных поворотных золотников 62 и 63, один из которых (62) является регулирующим и выполнен с возможностью полного или частичного перекрытия паропровода 10. Оба золотника имеют приводы 64, например ручные. Входной переключатель 13 выполнен с возможностью связи входа парового двигателя с паропроводом 10, источником сжатого воздуха 12 и атмосферой.

Выходной трехходовой переключатель 14 выполнен с возможностью связи парового двигателя с входом источника сжатого воздуха 12, с конденсатором 7 и с атмосферой.

Силовая установка работает следующим образом.

Перед пуском вход парового двигателя при помощи входного трехходового переключателя 13 сообщается по выбору опера- тора с источником 12 сжатого воздуха или с аккумулятором пара 11, а выход соответственно с атмосферой или конденсатором 7. При пуске золотник 62 постепенно открывает доступ в паровой двигатель рабочего те- ла, которое приводит во вращение паровой двигатель 5 и выходной вал силовой установки 1. Из-за того, что паровой двигатель имеет две камеры переменного объема: внешнюю 57 и внутреннюю 58, связанные перепускным каналом 60 и окнами 56, он имеет в течение цикла раооты стабильную величину крутящего момента.

При необходимости вводится в действие комбинированный роторный двигатель 2, который может приводить в действие паровой двигатель, вход которого при этом сообщен через входной трехходовой переключатель 13 с атмосферой, а выход через выходной трехходовой переключатель 14 сообщается с входом источника сжатого воздуха, паровой двигатель при этом будет выполнять функции компрессора. Комбинированный роторный двигатель 2 может работать и ках двигатель внутреннего

сгорания и как паровой двигатель или с использованием комбинированного цикла. т.е. с подачей пара в расширяющиеся рабочие газы.

Устройство регулирования фазы открытия впускного клапана 39 позволяет изменять фазу начала его открытия. При этом будет изменяться в широких пределах массовое наполнение камеры сгорания 16, в которой можно добиться условий оптимального воспламенения обогащенной рабочей смеси для любого вида жидкого топлива. После завершения ее воспламенения рабо- чад, смесь перепускается через выпускной клапан 49 в расширительную камеру 25 изменяемого объема, в которой находится сжатый воздух, и при этом достигается интенсивное доокисление продуктов неполного сгорания топлива. Тепло отработавших газов утилизируется в теплообменнике 9. При необходимости силовая установка позволяет включить в работу парогенератор 6, работающий от внешнего источника тепла, например, такого как горелка для сжигания тяжелых топлив, таких как мазут, сырая нефть.

Формула изобретения 1. Силовая установка, содержащая механически связанные между собой комбинированный роторный двигатель с компрессором и расширительной машиной и паровой двигатель с парогенератором, конденсатором и регенеративным теплообменником, причем компрессор и расширительная машина связаны между собой, выход роторного комбинированного двигателя связан с входом одного контура тспю- обменника, а его выход - с атмосферой, вход другого его контура связан с регенеративным теплообменником,а выход - через парогенератор и паропровод с паровым деигателем, выход которого последовательно связан с конденсатором и регенеративным теплообменником, при этом комбинированный роторный двигатель имеет камеру сгорания, выполненную Б корпусе, средства подачи топлива и средства газообмена с органами газораспределения, отличающаяся тем. что, с целью повышения коэффициента полезного действия и экологичности установки, комбинированный роторный двигатель выполнен а виде корпуса с цилиндрической полостью, ротора и лопастью, расположенных соосно, и разделительной цилиндрической втулки со сквозным окном, размещенной в полости корпуса эксцентрично с возможностью вращения и взаимодействия с ее поверхностью и поверхностью ротора, а лопасть выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно окна втулки и с образованием внешней компрессорной и внутренней расширительной камер изменяемого обьема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через канал в лопасти и пазы в корпусе, а также - через камеру сгорания со средствами подачи топлива и его воспламенения расположенную на боковой поверхности корпуса л выполненную торообразной, органы газораспределения которой выполнены в виде клапанов, размещенных в подводящем и отводящем каналах, причем подводящий канал выполнен тангенциально направленным к поверхности камеры и связан с компрессорной камерой изменяемого объема, а отводящий - соосным с камерой сгорания и связан с расширительной камерой изменяемого обьема, выполненной меньшей по обьему чем компрессорная, а каждый паз в корпусе выполнен с угловым размером, меньшим углового размера внешней поверхности лопасти, сопряженной с полостью корпуса.

2,Установка по п.1, отличающая- с я тем, что дополнительно снабжена аккумулятором пара, источником сжатого воздуха и двумя трехходовыми переключателями, один из которых входной, а другой - выходной, причем входной переключатель выполнен в виде двух соосных последовательно установленных поворотных золотников с приводами, один из которых является регулирующим, вход парового двигателя связан через входной переключатель с паропрово--. дом, источником сжатого воздуха и атмосферой, а через выходной, также выполненный в виде поворотного золотника, выход роторного парового двигателя связан с входом источника сжатого воздуха, с конденсатором и с атмосферой.

3.Установка поп.Ч.отличающая- с я тем, что ее комбинированный роторный двигатель связан паропроводом через регулятор, выполненный в виде поворотного золотника, с аккумулятором пара, а разделительная втулка двигателя выполнена с возможностью перекрытия паропровода и имеет отверстия, выполненные с аозможностью совмещения с паропроводом, причем его выход связан с расширительной камерой изменяемого обьема.

4.Установка поп.Ч.отличающая- с я тем, что ее комбинированный роторный

двигатель снабжен устройством регулирования фазы открытия впускного клапана органов газораспределения, кинематически связанным с кулачковым валом.

5.Комбинированный роторный двига- тель силовой установки, отличающийся тем, что устройство регулирования фазы открытия впускного клапана выполнено в виде составного толкателя, одна часть которого с одной стороны кинематически связана с впускным клапаном, а с другой стороны имеет внешнюю цилиндрическую поверхность, соосную кулачковому валу, а другая его часть выполнена с возможностью поворота относительно оси кулачкового вала и имеет поворотное устройство.

6.Паровой двигатель силовой установки, отличающи йсятем, что он выполнен с виде корпуса со средствами газообмена и цилиндрической внутренней полостью, ротора с. лопастью, расположенных соосно, и втулки со сквозным окном и перепускными окнами, размещенной эксцентрично в полости корпуса с возможностью вращения взаимодействия с поверхностью полости

корпуса и ротора, а лопасть выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно сквозного окна втулки с образованием внешней и внутренней ка- .мер переменного объема, выполненных с

возможностью периодического сообщения между собой через сквозное окно втулки и перепускные окна, причем на роторе имеется выступ, выполненный с возможностью перекрытия.сквозного окна втулки, а средства газообмена выполнены в виде каналов в корпусе, причем впускной канал связан с внешней камерой переменного объема, а выпускной - с внутренней.

7.Двигатель по п.6, отличающий- с я тем, что перед местом касания втулки и

корпуса походу вращения ротора, в боковой стенке корпуса имеется перепускной канал, выполненный с возможностью перекрытия его втулкой, а перепускные окна выполнены с аозможностью совмещения с перепускным каналом.

17

in

Ј Ј

t

ss

xfigeog nwwDXO

Изобретение относится к энергетике, а именно к комбинированным силовым установкам. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия и эколо- гичность установки. В силовой установке комбинированный роторный двигатель 2 выполнен в виде корпуса 15 с цилиндрической полостью 18, ротора 19 с лопастью 20, расположенных соосно, и разделительной цилиндрической втулки 21 со сквозным пазом, размещенной в полости корпуса эксцентрично с возможностью вращения и взаимодействия с ее поверхностью и поверхностью ротора. Лопасть выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно окна втулки с образованием внешней компрессорной и внутренней расширительной камер переменного объема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через канал в лопасти и пазы в корпусе, а также через камеру 16 сгорания со средствами подачи топлива, расположенную на боковой поверхности корпуса и выполненную торообразной, органы газораспределения которой выполнены в виде клапанов, размещенных в подводящем и отводящем каналах. Подводящий канал выполнен тангенциально направленным к поверхности камеры сгорания и связан с компрессорной камерой переменного объема, а отводящий - соосным с камерой сгорания с расширительной камерой изменяемого объема, выполненной меньшей по объему, чем компрессорная. Роторный двигатель дополнительно снабжен устройством регулирования фазы открытия впускного клапана органов газораспределения, кинематически: связанным с кулачковым валом. Имеются также средства изменения режимов работы силовой установки 6 з п ф-лы, 8 ил О ы со ел

нйэфэоиши en xfiQZog 9 зпф

IQCiAOl

53

Ю

Фиг

52