Комбинированный двигатель тарана

 

Использование: в двигателях внутреннего сгорания и паровых двигателях, может быть применен в автои судостроении. Двигатель содержит неподвижный цилиндрический корпус 1, внутри которого расположен палец 6, связывающий жестко два диска 23 и выходящий через паузы в корпусе 1 к волнообразным пазам иращающегося снаружи корпуса маховика 4, & по обе стороны дисков смонтированы сильфоны 8, работающие поочередно и представляющие собой вставленные друг в друга трубкообразные металлические меха, соединенные между собой то внутренними, то наружными краями металлические кольца в виде гофрированных трубок и образующие между собой рабочие объемы, герметически прикрепляющиеся к внутренней стороне головки 2 цилиндрического корпуса 1 и к диску, снабженному противозакл и кивающими подшипниками, движущимися по неподвижному цилиндрическому корпусу 1, а в головке 2 предусмотрены каналы для заполнения рабочих объемов газом, паром, хладагентом и воздухом , поступление которых регулируется с помощью клапанов-регуляторов, попарно расположенных, между которыми установлены рабочие камеры: газовая 19 с клапаном 33, электродами высокого напряжения 37, питающихся от генераторов, закрепленных на корпусе, устройством для подачи топлива 34 и паровая с устройством для подачи воды. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{я)5 F 02 В 75/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ пАТСНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4885694/06 (22) 01.11.90 (46) 15.05.93. Бюл. N. 18 (75) А.С.Таран и Э.А.Таран (73) А.C.Týðàí (56) Патент США М 2401466, кл. F 02 В 75/26, кл.123-51, опублик, 1946. (54) КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ТАРАНА (57) Использование: в двигателях внутреннего сгорания и паровых двигателях, может быть применен в авто- и судостроении. Двигатель содержит неподвижный цилиндрический корпус 1, внутри которого расположен палец б, связывающий жестко два диска 23 и выходящий через паузы в корпусе 1 к волнообразным паза::; вращающегося снаружи корпуса маховика 4, в по обе стороны дисков смонтированы сильфоны 8, работающие поочередно и представляющие собой вставленные друг в друга трубкообразные "металИзобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с одновременным использованием парового двигателя и может быть использовано в автомобиле- и судостроении.

Цель изобретения — повышение эффективности.

На фиг.1 изображен комбинированный двигатель, разрез; на фиг.2 — рабочая камера газовая, разрез; на фиг.3 — клапан-регулятор, разрез; на фиг.4 — элемент маховика (вид А).

Комбинированный двигатель содержит цилиндрический корпус 1, к наружномусрезу которого крепятся снутри головки 2, а

5U,, 1816301 А3 лические меха", соединенные между собой то внутренними, то наружными краями металлические кольца в виде гофрированных трубок и образующие между собой рабочие объемы, герметически прикрепляющиеся к внутренней стороне головки 2 цилиндрического корпуса 1 и к диску, снабженному противозаклинивающими подшипниками, движущимися l10 неподвижному цилиндрическому корпусу 1, а в головке 2 предусмотрены каналы для заполнения рабочих объемов газом. паром, хладагентом и воздухом, поступление которых регулируется с помощью клапанов-регуляторов, попарно 3 расположенных. между которыми установлены рабочие камеры: газовая 19 с клапаном 33, электродами высокого напряжения

37. питающихся от генераторов, закрепленных на корпусе. устройством для подачи топлива 34 и паровая с устройством для подачи воды. 2 з.п. ф-лы, 4.ил. снаружи опорные шарикоподшипники 3 маховика 4.

В средней части цилиндрического корпуса (цилиндра) 1 имеются пазы 5 для возвратно-поступательного движения пальца

6, а также крепятся шарикоподшипники качения 7 маховика 4. Внутри цилиндра 1 помещены сильфоны 8, представляющие собой вставленные друг в друга "металлические меха", состоящие иэ широких, гибких, жаропрочных колец, соединенных между собой поочередно то внутренними, TO наружными краями (по типу гофрированной трубки). Каждый "металлический мех" жестко крепится к неподвижной головке 2 цилиндра 1 с. внутренней стороны, образуя

1816301 неподвижную часть сильфона 8, и в сжатом состоянии между ними и кольцами их составляющими свободно о пространства не должно быть, за исключением отдельных. В разжатом состоянии сильфоны 8 между кольцами "металлических мехов" и самими

"металлическими мехами" образуют несколько полостей (отсеков), которые являются рабочими объемами: газовым 9, паровым

10, компрессора воздуха 11, компрессора холодильника 12 и соединяющегося с ним

13 составляющих рубашку охлаждения, и которые через каналы имеющиеся в головке

2 соединяются с клапанами-регуляторами

14, 15, 16, патрубками 17 и 18, которые кре- 15 пятся к наружной стороне головки 2 цилиндра 1, Рабочие объемы сообщаются с рабочими камерами газовой 19, паровой 20, а также с системой забора воздуха 21 из 20 внешней среды через фильтр (на схеме не показан), системой удаления отработанных .газов через теплообменник 22, холодильником, резервуаром жидкости и резервуаром с меняющимся объемом для неуспевшего сконденсироваться пара (на схеМе не пока-. заны).

Рабочий объем компрессора холодильника 12 и 13 (рубашка охлаждения) может сообщаться с таким же обьемом противопо- 30 лОжных сильфонов 8.

Внутри цилиндра 1 подвижная часть сильфонов 8 каждым своим "металлическим мехом" жеатко крепится, герметизируя каждый отсек (рабочий обьем), с диском 23, име- 35 ющим противозаклинивающие подшипники 24 (показаны пунктиром т.к. в срез не попали) движущиеся по внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1, и который жестко соединяется с таким же ди- 40 ском противоположных сильфонов с помощью пальца 6, который на своих концах, выходящих через пазы 5 эа пределы цилиндра 1, имеет опорные роликовые подшипники 25,движущиеся по волнообразному пазу 45

26 маховика 4 (фиг.4) имеющем соединительную муфту 27 (фиг.1).с шестерней отбора мощности и к которому крепится привод клапанов| и электрогенератора 28.

С целью недопущения перекашивания самих сильфонов 8 ("металлических мехов") к диску 23 и отдельно к головке 2 цилиндра

1 жестко прикреплены цилиндрические направляющие 29 выполняющие срединный 55 промежуток рабочих объемов компрессоров холодильника (рубашки охлаждения).

К головке 2 крепится кожух 30, в котором размещен двигатель, его коммуникации и системы функционирования, Возможны варианты расположения рабочих объемов их количества, а также варианты конструкции, к примеру, рабочие объемы газовый и паровой могут быть в виде полой спирали.

Рабочая камера газовая 19 (камера сгорания) состоит из двух полостей: полости сжатого воздуха 31 с увеличенной внутренней поверхностью и полости топлива 32, которые сообщаются между собой с помощью регулируемого клапана 33. Рабочая камера газовая 19 не охлаждается, кроме места соединения форсунки 34 и регулируемого клапана 33, у которого и гнездо и сердечник охлаждаются жидкостью.

Снаружи поверхность камеры газовой

19 покрыта теплоизолирующим материалом или совмещена с камерой паровой 20.

Полость сжатого воздуха 31 питается от рабочего обьема компрессора воздуха 11, а в полость топлива 32 впрыскивается горючее из форсунки 34 (в равной степени может быть применен дозатор, приспособление постоянно подающее жидкое топливо, устройство подающее газовое топливо и др.), Рабочая камера газовая 19 имеет люк 35 для регулирования объема камеры, осмотра и крепления катализаторов 36, В обоих полостях камеры имеются электроды высокого напряжения 37, Стержень сердечника 38 клапана 33 полый и внутри его имеется система циркуляции охлаждающей жидкости, головка сердечника своей нерабочей частью 39 крепится к стенке полости топлива 32 двумя жаропрочными трубкообразными "металлическими мехами" (сильфонами) 40, между стенками которых пространство с меняющимся объемом 41 охлаждающей жидкости, которая циркулирует в процессе работы клапана 33 и одновременно является составной (прижимной и отжимной) частью привода клапана 33.

Камера паровая 20 представляет собой сосуд. который нагревается отработанными газами, а в период начала работы двигателя и в холодных условиях дополнительно электричеством. Снаружи паровая камера также теплоизолирована.

Вся система использования пара имеет замкнутый цикл. Вода в камеру подается доэатором или форсункой по мере необходимости.

Клапаны-регуляторы 14, 15, 16 спарены. по строению и принципу работы сходны с клапаном 33 рабочей камеры 19, Гидравлические камеры системы приводов клапанов-регуляторов и клапана рабочей камеры газовой взаимосвязаны с приводом клапанов 28 и представляют со1816301 бой также сильфоны или металлические полые пружины, Комбинированный двигатель работает следующим образом.

Первоначально придается принудительное вращение маховику 4, возникает разжатое состояние сил ьфонов 8, после чего начинается сжатие. В этот период все клапаны-регуляторы 14, 15, 16 и клапан 33 рабочей камеры газовой переключены в такое положение, что рабочий объем компрессора воздуха 11 нагнетает воздух в полость сжатого воздуха 31 рабочей камеры газовой (камеры сгорания) 19. В это время подается топливо в полость топлива 32 рабочей камеры газовой 19. С рабочего объема парового

10 отработанный пар через систему трубопроводов подается на конденсацию. С рабочего объема газового 9 отработанный газ своей системой трубопроводов подается на теплообменник 22, который теплом питает камеру паровую и далее на нагреватель хладагента (окончательный охладитель выхлопн ых газов). С рабочего объема компрессоров холодильника 12 и 13 (рубашки охлаждения) хладагент подается на охладитель выхлопных газов и далее на холодильник, где конденсирует пар.

После окончания сжатия сильфонов 8 начинается рабочий ход: на электроды 37 подается ток, клапаны-регуляторы 14, 15, 16 переключаются в другое рабочее положение, открывается клапан 33 рабочей камеры газовой 19 и снова подается ток на электроды 37, происходит взрыв топлива, который разжимает рабочий объем газовый 9, одновременно сжатый перегретый пар рабочей камеры паровой 20 разжимает рабочий объем паровой .10, а в это время происходит всасывание воздуха из внешней среды в рабочий объем компрессора воздуха 11 и всасывания хладагента из системы холодильника в рабочий объем компрессоров холодильника 12 и 13 (рубашку охлаждения).

При разжатии сильфонов 8, жестко с ним соединенный палец 6 совершает возвратно-поступательное движение в пазу 5 цилиндрического корпуса 1, а своими опорными роликовыми подшипниками 25, которые движутся по волнообразному пазу 26 маховика 4, производит вращение этого маховика 4.

Так как в неподвижном цилиндрическом корпусе 1 имеется два набора сильфонов 8,то их работа осуществляется поочередно и сила вращения маховика 4 почти непрерывная.

Особенность работы рабочей камеры газовой (камеры сгорания) 19 состоит в том, что в период, когда заполняется полость

55 сжатого воздуха 31, в полость топлива 32 подается топливо. По окончании наполнения полости сжатого воздуха (перед открытием клапана 33) в обоих полостях, полости сжатого воздуха 31 и полости топлива 32, производятся одновременно мощные электрические разряды, которые пронизывают газовое содержимое полостей при высокой температуре, что дополнительно готовит их для более полной реакции. После чего открвается клапан 33 и повторно производится электрический разряд с целью максимального использования смеси воздуха и газообразного топлива.

Подаваемая вода в камеру паровую 20 преобразуется в рабочий пар. а отработанный пар после рабочего объема парового 10 подается на конденсацию на холодильник.

Хладагент холодильника нагревается до допустимых параметров в полости рабочего объема компрессоров холодильника 12 и 13 (рубашке охлаждения) и при охлаждении отработанных газов после теплообменника 22 камеры паровой.

Конструкция предусматривает использование нагрева стенок рабочей камеры газовой 19 и рабочей камеры паровой 20. Что позволяет в качестве топлива для рабочей камеры газовой 19 применять низкосортные виды топлива.

С целью предупреждения перехода тепла с камер на смежные детали, их крепление к клапанам-регуляторам, как и крепление клапанов-регуляторов к головке 2 цилиндра

1 и к трубопроводам должно быть через теплоизолирующие прокладки.

Как видно на схемах предусматривается и охлаждение элементов двигателя жидкостью, Для обеспечения электричеством на обеих концах двигателя имеются генераторы электричества.

Применение камеры паровой позволит уменьшить расход топлива.

Использование электрического разряда для подготовки разогретого и сжатого воздуха и топлива в рабочей камере газовой перед их смешением и во время смешения в присутствии катализаторов позволит максимально использовать их реакцию и повысит экономическую и экологическую эффективность.

Для улавливания продуктов сгорания после рабочего цикла могут быть применены жидкостные поглотители с периодической заменой жидкости и ее централизованным обезвреживанием, что также повысит экологичность устройства.

Предлагаемый комбинированный двигатель экономичнее существующих, так как

1816301 за счет повышения температуры в камере сгорания, предварительной подготовки компонентов сгорания электрическим разрядом, применения катализаторов и использования паровой камеры, утилизирующей тепло продуктов камеры сгорания, позволяет в качестве топлива использовать меньшее количество газового, дизельного или другого вида топлива за счет применения пара более 35%, в результате повышается КПД и меньше загрязняется среда обитания человека.

Формула изобретения

1, Комбинированный двигатель, содержащий корпус, рубашку охлаждения, цилиндр, головки цилиндра с впускными и выпускными патрубками, снабженными запорными органами, рабочие элементы, размещенные в цилиндре оппозитно, с образованием рабочих и компрессорных камер переменного объема, камеру сгорания с устройством воспламенения заряда, махо-вик, выполненный в виде втулки, установленной вокруг цилиндра, и палец, жестко связанный с рабочими элементами и расположенный перпендикулярно оси цилиндра, причем на внутренней поверхности маховика выполнен замкнутый криволинейный паз, в котором расположены посредством элементов качания концы пальца. о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью повышения эффективности, он снабжен паровой камерой переменного объема с теплообменником, подсоединенным к выпускному патрубку, рабочие элементы выполнены в

10 виде дисков и сильфонов, причем последние расположены концентрично оси цилиндра и жестко связаны с дисками и головками цилиндров, а рубашка охлаждения, рабочая, компрессорная и паровая камеры располо15 жены между сильфонами, 2, Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что камера сгорания выполнена в виде полости постоянного объема, связанной с рабочей камерой при помощи впуск20 ного патрубка.

3. Двигатель по пп,1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что он связан камерой с электродами для обработки топлива. связанной с камерой сгорания при помощи со25 единительного отверстия управляемым клапаном, 1816301

1816301

Составитель А,Таран

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор М,Демчик

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1650 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауц ская наб., 4/5