Двигательная установка транспортного средства Советский патент 1992 года по МПК F01K25/00 

е

Использование1 эколо(ически чистый городской, карьерный и 1ьахтный транспорт. Сущносго изобретения двигательная установка содержит емкость с рабочим телом 1. питательный насос 2, теплообменник 3. рекуперативный подогреватель 4, пароперегреватель 5 с насосом 8. тепловой аккумулятор 9, объемный двигатель 10. Жидкий воздух из емкости 1 с помощью питательного насоса 2 подается в теплообменник 3, затем в рекуперативный подогреватель 4. После расширения в двигателе 10 отработанный воздух выбрасывается в атмосферу. Положительный эффект: уменьшение веса. З.з п.ф-лы, 4 ил. ПНИ

XI 00

со

Ю ч

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано при создании экологически чистого городского транспортного средства, а также транспортного средства для рабство взрывоопасных условиях при шахтных выработках и для работ в карьерах при открытой добыче ископаемых в условиях сильного загрязнения воздуха или в условиях радиоактивного заражения местности.

Известна двигательная установка транспортного средства, содержащая емкость с рабочим телом (сжатым воздухом), и объемный двигатель с цилиндром высокого давления, теплообменником, и цилиндром низкого давления. При работе сжатый воздух сначала расширяется в цилиндре высокого давления, потом нагревается в теплообменнике за счет теплообмена с окружающим воздухг)м,затем снова расширяется в цилиндре низкого давления.

Недостатком данной установки является ее низкая экономичность из-за большого веса емкости со сжатым воздухом. Это вызвано низкой плотностью запасаемой энергии в пневматических аккумуляторах.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка транспортного средства (паровой двигатель автомобиля), содержащая теплообменник, последовательно соединенные в тракте рабочего тела емкость рабочего тела , питательный насос, пароперегреватель и объемный двигатель, причем пароперегреватель сообщен трубопроводами нагревающей среды с тепловым аккумулятором. В этой установке тчагретая вода подается питательным насосом в пароперэгреватель, где она испаряется, а полученный пар перегревается и подается в объемный двигатель.

Недостатком дайной двигательной установки является большой вес рабочего тела и теплового аккумулятора, что вызвано малой энергоемкостью нагретой воды и большим значением ее теплоты испарения.

Целью изобретения является уменьшение веса установки путем уменьшения веса рабочего тела и теплового аккумулятора.

Указанная цель достигается тем. что установка снабжена рекуперативным подогревателем, установленным, между теплообменником и соединенным с выходом питательного насоса, и пароперегрева- телем, при DTOM отверстие подвода подогревающей среды подогревателя сообщено с выпуа ом объемного двигателя, а в качестве рабочего тела используется жидкий воздух (или другой сжиженный газ, например жидкий азот).

Кроме того, установка снабжена тепловым двигателем, включающим нагреватель и холодильник, входное и выходное отверстия холодильника подключены в тракт рабочего тела между насосом и теплообменником, а нагреватель теплового двигателя выполнен в виде теплообменника с внешней средой.

Кроме того, объемный двигатель уста- новки снабжен подогревателем, сообщенным посредством трубопроводов подвода и отвода нагревающей среды с тепловым аккумулятором.

Кроме того, установка снабжена емкостью для сбора отработанной нагревающей

среды теплового аккумулятора, сообщенной

с выходным отверстием теплообменника

пароперегревателя по нагревающей среде.

На фиг. 1-4 приведены схемы вариан- тов конструкции предлагаемой установки.

Двигательная установка транспортного средства содержит емкость с рабочим телом 1. питательный насос 2, теплообменник 3. рекуперативный подогреватель 4, паропе- регреватель 5 с трубопроводами подвода б и отвода 7 нагревающей среды и насосом 8. тепловой аккумулятор 9 и объемный деиго- тель 10.

Кроме того, установка может содержать

тепловой двигатель 11 с холодильником 12 и нагревателем 13, а также подогревател 14 объемного двигателя 11. с трубопроводами подвода 15 и отвода 16 нагревающей

среды и насосом 17, а также емкость 18 для сбора отработанной нагревающей среды теплового аккумулятора.

Двигательная установка работает следующим образом.

При движении транспортного средства жидкий воздух (или другой сжиженный газ) из емкости 1 с помощью питательного насоса 2 подается в теплообменник 3. Здесь он испаряется и нагревается до температуры,близкой к температуре окружающей среды,за счет теплообмена с встречным воздухом. После теплообменника 3 воздух поступает в рекуперативный подогреватель 4: где он нагревается за счет теплообмена с

обратным потоком отработанного газа, а затем воздух поступает в пароперегреватели 5, где производится его подогрев до рабочей температуры за счет теплообмена с на гревающей средой (термостойкое масло,

жидкий металл и т.д.), поступающей из теп- левого аккумулятора 9 по трубопроводам подвода б и отвода 7 с помощью насоса 8 После этого нагретый воздух расширяется в объемном двигателе 10 и выполняет работу. Отработанный воздух подается на рекуперативный подогреватель 4. а затем выбрасывается в атмосферу.

Если установка содержит тепловой двигатель 11, то жидкий воздух подается на вход холодильника 12, где он испаряется и нагревается (до температуры,значительно меньшей температуры окружающей среды) за счет тепла, поступающего при работе теплового двигателя 11, При этом нагреватель 13 обдувается встречным воздухом и воспринимает часть его тепла. Таким образом, в данном случае тепловой двигатель 11 осуществляет процесс теплопередачи Ј выполнением механической работы. Так как дополнительная работа получена без затрат тепловой энергии аккумулятора 9, то это позволяет повысить экономичность установки за счет уменьшения веса теплового аккумулятора 9.

Если установка при этом снабжена по- догревателем 14 объемного двигателя 10, то нагревающая среда из теплового аккумулятора 9 подается в подогреватель 14 по трубопроводам подвода 15 и отвода 16 с помощью насоса 17. В данном случае при расширении сжатого воздуха в объемном двигателе 10 создаются условия,близкие к изотермическим, при которых произведенная работа больше за счет тепла, подведенного от теплового аккумулятора 9. Таким образом, в данном случае дополнительная работа получена за счет более эффективного преобразования тепла в работу при изотермических условиях. Более эффективная работа объемного двигателя 10 позволяет уменьшить вес установки.

Если установка при этом содержит емкость для сбора нагревающей среды 18, то нагревающая среда с помощью насоса 8 подается в теплообменник иароперегрева- теля 5 и на выходе не возвращается в аккумулятор 9, а сливается по трубопроводу отвода 7 в емкость 18. Так как рабочее тело (воздух) в процессе нагревания в пароперегревателе 5 находится в одном агрегат- ном состоянии, то это позволяет производить охлаждение нагревающей среды, поступающей из теплового аккумулятора 9, до более низких температур, повышая при этом эффективность использования тепла, накопленного в аккумуляторе 9. Несмотря на то, ч го в этом случае необходима дополнительная емкость 18. уменьшение веса достигается за счет значительного уменьшения веса теплового аккумулятора 9.

Особенностью конструкции двигательной установки является возможность ис- пользовать а качестве рабочего тела жидкий воздух(или другие сжиженные газы, например жидкий азот). В связи с тем, что

теплота испарения криогенных жидкостей значительно меньше теплоты испарения других рабочих теп. например воды.а также за счет использования для испарения рабочего тела теплоты, подводимой из внешней среды, а не от аккумулятора, в этом случае появляется возможность для значительного уменьшения веса теплового аккумулятора. Кроме этого, разомкнутость рабочего цикла установки позволяет создать изотермические условия расширения рабочего тела в объемном двигателе из-за отсутствия конден сат ора .

Дополнительным достоинством конструкции является, возможность создания комфортных условий в салоне транспортного средства при в условиях сильной запыленности, Загазованности атмосферы. при низкой или высокой температуре, а также при радиоактивном заражении местности. Это достигается за счет ввода в салон чистого отработанного воздуха и создания в нем небольшого избыточного давления. Формула изобретения 1 Двигательная установка транспортного средства, содержащая теплообменник, последовательно соединенные между собой в тракте рабочего тела емкость с рабочим телом, питаю щий насос, пароперегреватель и объемный двигатель, причем пароперегреватель сообщен трубопроводами подвода и отвода нагревающей среды с тепловым аккумулятором, отличающаяся тем, что с целью уменьшения веса установки путем уменьшения веса рабочего тела и теплового аккумулятора, установка снабжена рекуперативным подогревателем, установленным между теплообменником, соединенным с выходом питающего насоса, и пароперегревателем, при этом отверстие подвода подогревающей среды подогревателя сообщено с выпуском объемного двига- телл. а в качестве рабочего тела используется: жидкий воздух.

для сбора отработанной нагревающей ере- выходным отверстием теплообменника па- ды теплового аккумулятора сообщенной с роперегревателя по нагревающей среде

V f уг 1 V

0. И

Шиг.2

В атмосферу

f t f f It

Затмосферу