Комбинированный двигатель, работающий с одной стороны поршня внутренним горением, с другой стороны паром Советский патент 1932 года по МПК F01B21/02 F01B7/16 F02B75/40 

Изобретение относится к комбинированным двигателям, работающим с одной стороны поршня внутренним горением и с другой стороны паром (например, аммиака), с цилиндрами, которые расположены внутри котла.

В предлагаемом двигателе продукты горения, с одной стороны поршня цилиндра высокого давления, и пар, с другой его стороны, поступают для последующего расширения в цилиндр низкого давления, каковые цилиндры действуют на два параллельных вала, сочлененных между собою зубчатками. Для выталкивания продуктов горения из цилиндра высокого давления, в последнем помещен вспомогательный поршень, снабженный каналами и клапаном для ввода свежего воздуха, подаваемого насосом. Вспомогательный поршень приводится в движение от вала двигателя посредством связанной с последним зубчатки, кривошип которой соединен шатуном с двуплечим рычагом, передвигающим ползун, несущий секторную зубчатку, действующую на рейку поршня.

На чертеже фиг. I изображает вертикальный продольный разрез комбинированного двигателя, работающего внутренним горением и паром (например, аммнака); фиг. 2 - его поперечный разрез;

фиг. 3-вид сверху механизма для движения вспомогательного поршня; фиг. 4, 5, 6 и 7 - положение золотников, распределяющих продукты горения и пар в цилиндре низкого давления, в различные моменты работы; фиг. 8 - вид сверху перегревателя.

В рабочий цилиндр / высокого давления вводится под давлением воздух в количестве, превышающем нормальное наполнение цилиндра. Ходом рабочего поршня 2 воздух в цилиндре сжимается до давления обычного в дизелях и в камеру сжатия подается через форсунку 42 нефть. В конце хода расширения давление газов понижается и через выпускные окна 4 цилиндра / газы продуктов горения поступают в цилиндр 5 низкого давления, где они и расширяются. Из цилиндра / газы вытг1лкиваются вспомогательным поршнем б, приводимым в действие особый механизмом. Через клапан 9 поршня , по окончании выхлопа, в рабочий цилиндр / поступает воздух, нагнетаемый по трубопроводу 7 насосом 8. Работа в цилиндре 1 происходит в два такта с таким .разделением: при повороте коленчатого вала от О до 120°-расширение, от 120 до 240° - выпуск в цилиндр 5, от 240 до 360°-наполнение и сжатие. Вспомогательный поршень 6 совершает свое движение за время прохождения коленчатого вала от 140 до 320°, и, в момент закрытия поршнем выпускного окна 4 (при 240°), плоскости обоих поршней на это время прикасаются одна к другой и, таким образом, происходит полное вытеснение продуктов горения. При дальнейшем движении, поршень 6, двигающийся быстрей поршня 2, уходит раньше, пропуская в цилиндр через клапан 9 свежий воздух, который, проходя через наклонные каналы W, получает энергичное завихрение. Правая часть цилиндра 7 с обратной сторонй поршня 2, используется для работы паром, который, под таким же давлением, как и выпускаемые из цилиндра / газы, заполняет цилиндр 7 с другой стороны поршня при вращении коленчатого вала от 180 до 300°, и затем выпускается в цилиндр 5 низкого давления с обратной стороны поршня, где пар и расширяется. Отработанный пар из цилиндра 5 через клапан 72 выпускается в трубопровод 75, откуда он идет в радиатор, холодильник или конденсатор. Две пары цилиндров высокого давления - 7 и 25 и низкого - 5 и 2 соединены между собой (фиг. 4-7) паро- и газопроходами и, помещенные внутри парового котла, составляют описываемый комбинированный двигатель. Выхлопные газы продуктов горения из цилиндра 5 выпускаются через трубу 14 открытием золотника 75 в перегреватель 75 котла, где газы проходят по винтовому ходу, образованному водопроводом 77. Пройдя перегреватель продукты горения по трубкам 18, поставленным вокруг перегревателя, поступают в кольцеобразный трубопровод 19, а из него по трубе 20 в топливник 27, из которого по трубе 22 отводятся наружу. Топливник 21 служит для нагревания котла и образования пара при пуске двигателя, после чего топка его гасится и двигатель работает самостоятельно. Цилиндры высокого и низкого давления работают каждый на свой коленчатый вал; валы расположены параллельно друг к другу и сочленены между собой зубчатками 40 с поворотом колен на угол в 240° (фиг. 1). Это делается для того, чтобы начало выпуска продуктов горения из цилиндра 7 в цилиндр 5 приурочить к моменту нахождения поршня цилиндра 5 в верхней мертвой точке.

Пар из котла идет через перегреватель 76 в приемник 27, откуда он, через клапан или золотник, впускается то в один (от 180 до 300°), то в другой цилиндр 1,23 высокого давления. Из последних пар поступает в цилиндры низкого давления посредством золотников 25. Золотники 75 и 25, распределяющие продукты горения и пар в цилиндрах низкого давления насажены на общий шпиндель (фиг. 4 - 7), который приводится в движение кулачною шайбою 26. Распределение устроено таким образом: при повороте верхнего коленчатого вала от О до 120° золотники находятся 8 положении, изображенном на фиг. 7, при чем выхлопной клапан из цилиндра 5 открыт, а БОЛОТНИКОМ 25 открыт проход для пара из цилиндра 7 в цилиндр 5. При проходе коленчатого вала от 120 до 180° (фиг. 4) остается приоткры-тьш паровым золотником 25 проход из цилиндра 7 в цилиндр 5 для выпуска оставшегося пара. При проходе от 180 - 300° золотники 75, 25 находятся в положении, изображенном на фиг. 5, и от 300 до 360°-в положении на фиг. 6.

Клапан или золотник, впускающий пар в цилиндры высокого давления управляется самостоятельно от кулачков или эксцентрика. Также работают клапаны /2, выпускающие отработанный пар из цилиндров низкого давления. Поршни цилиндров 7 и 25 высокого давления двигаются в противоположных направлениях и отстоят друг от друга на угол поворота-180°. Также поставлены поршни цилиндров 5 и 24 низкого давления.

Механизм, двигающий вспомогательные поршни 6 цилиндров высокого давления, состоит из зубчатки 28 с диаметром, меньшим в два раза зубчатого колеса коленчатого вала. На кривошип зубчатки 28 насажен шатун 29, другой конец которого связан шарнирно с двуплечим рычагом 30, шарнирно соединенным с ползуном 57 (фиг. 3), несущим двухстороннюю секторную зубчатку 52, зубцы которой входят в зубцы реек 55, помещенных на концах поршневых штоков, и двигают их. За время одного оборота коленчатого вала зубчатка 28 сделает два оборота и соответственно зубчатка 52 сделает два движения вперед и назад. Кривошип на зубчатке 28 устанавливается так, чтобы при прохождении рабочего поршня 2 через

место, соответствующее углу поворота KOJLCHqaToro вала на 140°, зубчатка 32 находилась бы в верхней мертвой точке (фиг. 3), от которой совершается движемне вспомогательного поршня 6 вперед я назад за время прохождения колепчатым валом от 140 до 320°. За период прохождения коленчатого вала от 320°, через 360° до 140°, поршень 6 цилиндра 7 остается неподвижным, а движение вторым концом зубчатки 32 передается на вторую рейку, которая передает движение вспомогательному поршню iS цилиндра 23. Таким образом, вспомогательные поршни цилиндров высокого давления поочередно совершают свои движения вперед и назад, выталкивая продукты горения для расширения в цилиндры низкого давления. Обратному движению вспомогательного поршня, который должен остаться неподвижным, препятствует давление сжимаемого в цилиндре воздуха.

Паровой котел предназначается для работы водным раствором аммиака, который из подогревателя 34 по трубопроводу 55 поступает вниз котла и постепенно поднимается вверх, вытесняемый вновь поступающим раствором и, нагреваясь от цилиндров и трубопроводов, выделяет аммиак из раствора. На крышке перегревателя устроен спиральный ход 36, по которому проходит нагретый раствор по яути к выходу из котла. Раствор, нагре ваясь от крышки перегревателя, выделяет оставшийся аммиак и выходит по трубопроводу 37 в подогреватель 34, где он своей теплотой подогревает вторично идущий в котел холодный раствор аммиака. На подогревателе устанавливается цилиндр с предохранительным клапаном 38, соединенный трубопроводом 39 с паровым яространством котла, что необходимо для отвода выделяющегося из раствора аммиака при нагревании его в подогревателе. Пространство над предохрайительным клапаном соединено трубопроводом с радиатором или холодильником. Отработанный пар аммиака и охлажденная в подогревателе вода направляются в холодильник или радиатор, где они дополнительно охлаждаются и снова образуют раствор, который насосом накачивается в подогреватель и т. д. Котел и машина может с одинаковым успехом работать и водяныы паром, но с меньшим коэффициентом полезного действия вследствие того, что вода требует много тепла на парообразование. При работе с водяным паром трубопроводы 39 и 37 снимаются, а подогреватель 34 используется для подогрева воды, питающей котел.

Предмет изобретения.

1.Комбинированный двигатель, работающий с одной стороны поршня внутренним горением и с другой стороны паром (например, аммиака) с цилиндрами, расположенными внутри котла, отличающийся применением на ряду с цилиндрами /, высокого давления цилиндров 5 низкого давления, предназначенных для расширения с одной стороны поршня продуктов горения, перешедших из цилиндра /, а с другой стороны поршня - пара перешедшего из цилиндра / (фиг. 1).

2.В двигателе по п. 1 применение в цилиндре 1 вспомогательного поршня 6, снабженного каналами JO и клапаном 9 для ввода свежего воздуха, подаваемого насосом 8 (фиг. 1).

3.В двигателе по п.п. 1 и 2 применение ползуна 5/ (фиг. 3), несущего неполную секторную зубчатку 32, сцепляющуюся с рейками 33 поршней 6, и приводимого в движение от вала двигателя при посредстве зубчатки 28, шатуна 29 и двуплечего рычага 30 (фиг. 1),

4.В двигателе по п.п. 1-3 применение насаженных на общий шпиндель золотников 75 и 25, предназначенных для распределения продуктов горения и пара в цилиндре 5 и приводимых в движение кулачной шайбой 26 (фиг. 4-7).

5.Форма выполнения двигателя по п. 1, отличающаяся тем. что цилиндры высокого и низкого давления действуют на два параллельных вала., сочлененных между собою зубчатками 40.

гг га

,,

u,

: „.|.i.

5,и