Способ работы двигателя Советский патент 1993 года по МПК F01B21/00 

Изобретение относится к энергетике и может найти широкое применение, преимущественно в стационарных установках различной мощности, практически во всех отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - снижение расхода топлива.

Для реализации и достижения поставленной цели в способе работы двигателя выпуск рабочего тела после совершения работы осуществляют путем его свободного перетекания в другую камеру переменного объема, большего, чем объем первой камеры, которой осуществляют полное расширение рабочего тела и совершение при этом дополнительной работы.

Кроме того, возможны следующие примеры использования рабочего тела: парообразное рабочее тело (ПРТ) и газообразное рабочее тело (ГРТ, находящиеся под рабочим давлением:

- при использовании ПРТ выпуск его осуществляют в холодильник-приемник;

-при использовании ГРТ, например, воздуха, расширение его во второй камере переменного объема осуществляют до раз реженного его состояния, а после совершения дополнительной .работы осуществляют сжатие ГРТ в камере большего объема до величины рабочего давления в ресивере, а при выпуске ГРТ осуществляют его охлаждение и возврат в ресивер, обеспечивая замкнутый и изолированный цикл движения ГРТ;

-при расширении ГРТ производят подачу Извне порции ГРТ, например, воздуха из окружающей среды, в контур циркуляции, преимущественно в камеру большего переменного объема.

Указанная последовательность этапов работы двигателя при различных рабочих телах - ПРТ или ГРТ обеспечивает достижение указанной цели изобретения.

На фиг.1 и 2 представлены диаграммы работы клапанов, в установке, реализующей предлагаемый способ, соответственно с приемником ПРТ и с применением ГРТ; на

о

Ъ

00 GJ Ь.

Ю

XJ

00

СО

фиг.З и фиг.4 - диаграммы изменения давления и объема камеры (надпоршневой полости - в данном примере реализации) соответственно меньшего и большего объемов; на фиг.5 - пример установки для pea- лизации способа с использованием ПРТ, поршневой вариант; на фиг.6 - пример установки для реализации способа с использованием ГРТ, поршневой вариант,

На приведенных примерах реализации на фиг,5 и фиг.6 каждое из устройств содержит корпус 1 с перегородкой 2, разделяющей его на две камеры переменного объема - камеру 3 меньшего объема VI и камеру 4 большего объема V2, в каждой из которых расположены поршни 5 и б. Различие рабочих объемов камер 3 и 4, является основополагающим для осуществления способа. Реализация этого условия в конструктивном варианте, на примере использования порш- невой системы, может осуществляться следующими путями:

а)при равенстве диаметров поршней 5 и 6 ход поршня б должен быть больше хода поршня 5.

б)при равенстве ходов поршней 5 и 6 диаметр (площадь) поршня 6 должен быть больше диаметра (площади) поршня 5, - этот вариант нашел отражение на фиг.5 и 6;

в)смешанный вариант - в этом случае осуществляется для каждого из поршней 5

и 6 подбор параметров - хода поршня и его диаметра.

Поршни 5 и б соединены шатунами 7 с коленчатым валом 8, на котором установ- лен маховик 9. Над поршнем 5 расположены клапаны 10 и 11, а над поршнем 6 - клапан 12, - для обоих вариантов использования рабочего тела, как ПРТ, так и ГРТ. В варианте с ПРТ над поршнем 6 также расположен клапан 13, а в варианте с ГРТ - нормально закрытый клапан 14 для забора ГРТ (воздуха) из атмосферы и нормально закрытый обратный клапан 15 выпуска ГРТ.

Работа клапанов 10-13 обеспечивается от вала 16с кулачками 17-20, воздействующими на толкатели клапанов 10-13, подпружиненные пружинами 21. Вращение вала 16 синхронизировано с вращением коленчатого вала 8 посредством кинематической пе- редачи 22.

Клапан 9 установлен на входе 23, клапаны 11 и 12-- в общем канале 24, а клапаны 13 и 15 - на выходе 25, для обоих вариантов использования рабочего тела.

При использовании ПРТ на выходе 25 установлен холодильник-конденсатор 26, В качестве источника пара может быть использован, например, парогенератор или котел на любом топливе (на чертеже не изображены), имеющие необходимые органы управления, контроля и защиты, подключаемые ко входу 23..

При использовании газа как рабочего тела в качестве источника может быть применен, например, ресивер 27, полость которого соединена одним из трубопроводов 28 (отбора ГРТ) со входом 23, а другим трубопроводом 29 (возврата ГРТ), на котором установлен холодильник 30, - с выходом 25.

Объем Vp ресивера 27 должен быть значительно больше объема V3 рабочей камеры 3, для стабильности работы. В ресивере 27 для обеспечения начального рабочего режима, его зарядки, предусмотрен зарядный штуцер 31 с обратным клапаном и контролирующим в его рабочем объеме давление манометром 32. На ресивере 27 также установлен клапан 33 сброса избыточного давления.

Способы работы двигателей с использованием ПРТ и ГРТ осуществляются следующим образом.

Работа начинается с принудительного пуска систем, реализующих способ, что выполняется либо с помощью привода-двигателя, либо электростартером.

Независимо от используемого рабочего тела последнее подают в камеру 3, что возможно при открытом к этому моменту клапане 10; клапан 11 должен быть закрыт. Поршень 5 в обоих случаях начинает смещаться от его верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней (НМТ), в результате происходит поворот коленчатого вала 8 на 180 градусов, т.е. совершается работа.

За время движения поршня 5 от ВМТ к НМТ поршень 6 перемещается от НМТ к ВМТ, воздействуя, на объем, например, ГРТ от предыдущего цикла, в результате этого, происходит сначала его сжатие.

После достижения поршнем 5 НТМ (клапан 10 закрывается, сразу после подачи необходимой порции ПРТ или ГРТ и происходит отсечка подачи рабочего тела - ГРТ или ПРТ), поршень 6 подходит к его ВМТ.

После прохождения НМТ поршень 5 начинает перемещение вверх, к ВМТ, Клапаны 11 и 12 начинают открываться и происходит свободное перетекание рабочего тела, поскольку на все время перемещения поршня 5 идет перемещение поршня 6, объем полости под которым больше чем обьем полости переменного объема под поршнем 5.

Итак, в результате открытия клапанов 11 и 12 и движения поршней 5 (для обоих вариантов) к их ВМТ, происходи: переход РТ в полости 4 и при этом воздействие на поршни 6, при движении которых, начиная

от ВМТ к НМТ, совершается дополнительная работа. При этом в случае использования ПРТ происходит его полное расширение, а в случае использования ГРТ происходит расширение до разреженного состояния.

При приближении поршня 6 к его НМТ, создается разряжение, срабатывает клапан 14, происходит поступление порции ГРТ - воздуха для компенсации возможных по- терь давления в системе.

При движении поршня 6 от НМТ к ВМТ происходит (в случае ПРТ) его выход в холодильник - конденсатор 26 через открытый клапан 13, а в случае с ГРТ - сжатие до величины, равной величине рабочего давления в ресивере 27 и при этом открывается клапан 15 и ГРТ поступает в холодильник 30, а из него - в ресивер 27, т.е. происходит возврат ГРТ в ресивер 27 - цикл движения ГРТ завершился.

Технико-экономический эффект от использования состоит в экономии расхода топлива, упрощении обслуживания.

Формулаизобретения

1. Способ работы двигателя, заключающийся в подаче рабочего тела от источника в камеру переменного объема, изменении этого объема и совершении работы при постоянном давлении, отсечке подачи и выпу- ске рабочего тела, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива, выпуск рабочего тела после совершения работы осуществляют путем его свободного

перетекания в другую камеру переменного объема, большего, чем объем первой камеры, в которой осуществляют полное расширение рабочего тела и совершают при этом дополнительную работу, после чего осуществляют выпуск рабочего тела.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют пар от котла или парогенератора под рабочим давлением, а выпуск отработанного пара осуществляют в холодильник-конденсатор.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что используют газообразное рабочее тёлоГ апример воздух, от источника постоянного давления - ресивера, причем расши- рение газообразного рабочего тела в камере большего объема осуществляют до его разреженного состояния, а после совершения дополнительной работы осуществляют сжатие газообразного рабочего тела в камере большего объема до величины давления в ресивере, а при выпуска газообразного рабочего тела осуществляют его охлаждение и возврат в ресивер, обеспечивая замкнутый цикл движения газообразного рабочего тела.

4.Способ по п.З, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при расширении газообразного рабочего тела осуществляют подачу извне порции газообразного рабочего тела, например воздуха из окружающей среды, в контур циркуляции, преимущественно в камеру большего объема.

/

/ts-г.

Сущность изобретения: подают рабочее тело от источника в камеру переменного объема. Изменяют этот объем и совершают работу при постоянном давлении. Отсекают подачу и выпускают рабочее тело. Выпуск рабочего тела после совершения работы осуществляют путем его свободного перетекания в.другую камеру переменно о объема, большего, чем объем первой камеры. В первой камере осуществляют такое расширение рабочего тела и совершают при этом дополнительную работу. После чего осуществляют выпуск рабочего тела. В качестве рабочего тела используют пар от котла или парогенератора под рабочим давлением. Выпуск отработанного пара осуществляют в холодильник-конденсатор. 3 з.п. ф-лы, б ил.

IL

&

Маса}Г Ј

L-

&,Л

ri

Ј

Ј

/

fff

1, ,

.,

Г

. -3

Г

1

7J

xx/wxxx XXxx xw