Способ работы двигателей внутреннего горения компаунд Советский патент 1933 года по МПК F02B41/06 F02C5/06 

В предлагаемом способе работы двигателей внутреннего горения газы, оставшиеся в камере горения после прекращения впуска в цилиндр высокого давления, впускаются в один или несколько добавочных цилиндров, по расшире 1ии Б которых газы вместе с отра ботавшими газами цилиндра низкого давления и остаточными газами из камеры горения направляются в газовую турбину.

На чертеже фиг. 1 изображает схему предлагаемого процесса; фиг. 2 - вид в ракурсе двигателя, осуществля,ющего этот процесс, с частичными разрезами и фиг. 3 - схему расположения кривошипов различных цилиндров машины.

Двигатель четырехцилиндровый, причем два внутренних цилиндра работают по принципу машины двойного расширения, остальные же два цилиндра, наружные, работают как самостоятельные машины однократного расширения. Все цилиндры прямоточные. Каждый цилиндр состоит из двух частей, соединенных под тупым углом друг к другу, и снабжен двумя противоположно двигающимися поршнями. Поршни внутренних цилиндров действуют на колена, а поршни наружных цилиндров - на пальцы двух коленчатых валов.

Топливо (угольный порошок) подается из расходного бункера 6 при помощи питательного шнека 3 в форсунку 2, из

которой, при поднятии клапана а (фиг. 2), подается сжатым воздухом, подводимым по трубкам b и с (фиг. 1 и 2), в камеру горения /. Сжатый воздух подается из резервуара 30 (фиг. 1), куда накачивается компрессором 3, приводимым в движение от коленчатого вала двигателя.

Камера горения / снабжена электродами d (фиг. 1 и 2), между коими образуется вольтова дуга, питаемая током от динамомашины /5, которая приводится во вращение турбиной /2, работающей на отходящих газах двигателя. Температура в камере горения настолько высока (порядка 1800°), что зола топлива будет находиться в расплавленном состоянии и будет собираться в нижней части камеры, откуда периодически будет удаляться через форму е, охлаждаемую водой и запираемую специальным кла,паном /, который приводится в движение пневматическим устройством и также охлаждается водой.

Продукты горения через окна g перегородки /г проходят в наружную часть камеры горения, откуда попадают в распределительную камеру, которая делится перегородкою i на две части. Первая часть 4 образует смесительную и испарительную камеру, в которую через форсунку 29 подается в распыленном состоянии вода, служащая для охлаждения продуктов горения до температуры, которую

могут безопасно выдержать клапаны {порядка 450°). Вторая часть 5 распределительной камеры служит клапанной «оробкой, в которой помещаются клапаны 6, 7,8,9и 10, управляемые кулачковым распределительным механизмом, на чертеже не показанным. Клапан 6 сообщает Е оробку с цилиндром 75, клапан 7-с цилиндром 17, клапан 5-с цилиндром 18, клапан 9-с цилиндром 16 и клапан 10-с трубой //, по которой газы из клапанной коробки и камеры горения, при открытии клапана, поступают Б турбину.

После вспышки в камере горения / м после смешения продуктов горения с водяной пылью в смесительной камере 4, смесь через открытый клапан б поступает в среднюю часть цилиндра 15 высокого давления между поршнями. :Клапан остается открытым во время некоторой части хода поршней, во время которой газ расширяется в цилиндре 75 и в сообщающихся с ним клапанной коробкой 5 смесительной камере 4 и камере горения 7. На некоторой части хода поршней клапан 6 закрывается и тотчас же открывается клапан 7, сообщающий клапанную коробку 5 с цилин.дром 77, в которой происходит тот же процесс, что и в цилиндре 75, причем,

однако, поступающий газ будет обладать уже меньшим давлением, соответствующим давлению, в момент отсечки, в цилиндре 75. После отсечки газ в цилиндре 15 продолжает расширяться, раздвигая поршни к концам цилиндра до тех пор, пока поршни не откроют выхлопные окна А (фиг. 1) в стенке цилиндра. Тогда газы из цилиндра 75 поступают в золотниковую коробку 32 и когда золотник 33 сообщит золотниковую камеру с цилиндром 16, поступят в последний. Кривошип цилиндра 16 опережает кривошип цилиндра 75 на 180° (фиг. 3), и эти два цилиндра работают, как двойного расширения, в которой цилиндр 75-цилиндр высокого давления, а цилиндр 16- цилиндр низкого давления. Окнам k цилиндра 75 придана такая .длина, чтобы при обратном ходе поршней газы переходили через золотниковую коробку в цилиндр 16 на некоторой части его хода, после чего золотник 33 произ.8одит разъединение цилиндров.

После отсечки в цилиндре 75 происходит сжатие оставшихся газов до первоначального давления, а в цилиндре 16 происходит расширение до тех пор, пока один из поршней при своем расхождении не откроет выхлопные окна /, расположенные в стенке цилиндра с одного его конца (фиг. 1). Отработавшие газы выходят в трубу 77 (фиг. 1 и 2) и по ней поступают в турбину 72. Немного позже второй поршень открывает расположенные на другом конце цилиндра 76 окна т, через которые в цилиндр 16 продувочным насосом 34 по трубе 24 подается воздух, который выгоняет продукты горения и заполняет цилиндр. При обратном ходе поршней, когда они движутся друг другу навстречу, воздух в цилиндре 16 сжимается и через клапан 9 подается в клапанную коробку 5 и в камеру горения 7.

В цилиндре 17 процесс происходит сначала аналогично цилиндру 75, а именно, при открытом клапане 7 происходит наполнение, во время которого газы расширяются одновременно в цилиндре, клапанной коробке, смесительной камере и камере горения; затем после закрытия клапана 7 расширение происходит только в цилиндре 77 до тех пор, пока один из противоположно двигающихся поршней не откроет расположенных на одном конце цилиндра выхлопных окон п, через которые газы проходят по трубе 77 в турбину 12. Немного позже второй поршень открывает расположенные на другом конце цилиндра окна о, через которые в цилиндр поступает продувочный воздух, подаваемый насосом 34, приводимым в движение от коленчатого вала двигателя. При обратном ходе поршней воздух, оставшийся в цилиндре, сжимается и через тот же впускной клапан 7 подается в клапанную коробку, смесительную камеру и камеру горения 7.

Процесс в цилиндре 18 протекает аналогично процессу в цилиндре 77 с той лишь разницей, что начальное давление меньше и соответствует давлению газов в камере горения, смесительной камере и клапанной коробке в момент отсечки в цилиндре 77. Продувка цилиндра 18 производится продувочным насосом 55, приводимым в движение

так же, как и насос 34, от коленчатого вала двигателя.

После закрытия клапана 8, который направлял газы в цилиндр 75, открывается клапан 10 и оставшиеся газы, имеющие давление, соответствующее давлению в конце наполнения цилиндра 18, поступают в трубу 11 и по ней в турбину 12.

Когда давление в камере горения / упадет ниже давления продувочного воздуха, открывается клапан р и продувочный воздух, подаваемый в резервуар 28 третьим продувочным насосом 38 поступит из резервуара 28 в камеру горения 7, вытолкнет оставшиеся там газы и заполнит ее, после чего начнется наполнение камеры горения воздухом и сжатие -его из рабочих цилиндров, как об этом говорилось выше.

Двигатель имеет две камеры горения и две распределительные камеры. Камеры горения работают поочередно, т.-е. во время одного оборота валов цилиндры питаются от первой камеры, во время следующего оборота-от второй камеры; в первой же камере в это время происходит продувка, зарядка воздухом, подача топлива и горение.

Предмет изобретения.

1.Способ работы двигателей внутреннего горения компаунд, отличающийся тем, что газы, оставшиеся в камере горения после прекращения впуска в цилиндр высокого давления, впускаются в один или несколько добавочных цилиндров, по расширении в которых газы вместе с отработавшими газами цилиндра низкого давления и остаточными газами из камеры горения направляются в газовую турбину.

2.Форма осуществления способа по п. 1, отличающаяся применением двух

с противоположно движущимися двумя поршнями цилиндров 75 и 16, работающих как известный сам по .себе двигатель-компаунд и кривошипы которых расположены под углом 180 и двух с противоположно движущимися двумя поршнями добавочных цилиндров 77 и 18, кривошипы которых расположены под углом 120° к кривошипу цилиндра высокого давления (фиг. 1 и 3).

3.Форма выполнения двигателя по п. 2, отличающаяся применением золотника 33 (фиг. 1), служащего для выпуска газов из цилиндра 75 в цилиндр 16, снабженный выхлопными окнами о, продувочными окнами УН и окнами Q, расположенными в средине цилиндра и отводящими воздух в камеру горения.

4.Форма выполнения двигателя по п, 2, отличающаяся тем, что продувочный воздух из цилиндра 77 направляется в камеру горения (фиг. 1), а из цилиндра IS известным образом в выхлопные окна.

5.Применение в двигателе по пп. 2-4 соединяющейся с камерой горения 7 и отделенной от нее перегородкой i клапанной коробки 5 (фиг. 1 и 3), снабженной пятью принудительно приводимыми в движение распределительным механизмом клапанами, кз коих клапан 6 предназначен для впуска газа в цилиндр высокого давления 75, клапан 7-для впуска газа в добавочный цилиндр 77 и обратного впуска из него продувочного воздуха, клапан 8-для впуска газа в добавочный цилиндр 18, клапан 9- для впуска продувочного воздуха из цилиндра низкого давления 76 и клапан 10 - для выпуска остаточных газов через трубопровод 77 в турбину 12.

6.Применение в двигателе по пп. 2-5 камеры горения 7, снабженной перегородкой h (фиг. 1 и 3), предназначенной для направления продувочного воздуха, приходяшего из отдельных цилиндров через коробку 7.