Свободнопоршневой двигатель с газовой турбиной

 

Изобретение позволяет повысить приемистость и тяговые св-ва двигателя на переменных режимах, характерных для транспортных силопых установок , Свободнопоршневой генератор газа размещен во внутреннем пространстве полости колеса газовой турбины 14 симметрично ее оси. Цилиндр 1 генера5// зг за 3S тора содержит рабочий поршень двойного действия и торцовые камеры сгорания (КС) 4. КС выполнены в виде усеченных конусов 5 каждая, симметричных относительно продольной оси цилиндра и сообщающихся между собой малыми диаметрами, а выхлопные отверстия КС расположены тангенциально. Перепускные золотники 6 КС выполнены в виде полых цилиндров, взаимодействуюпщх с топливными насосами 19, и связывает КС через выхлопные отверстия с турбиной 14 и форкамерами 7, имеющими форсунки 8, связанные с насосами 19. Поворотные клзпаны 9 КС 4 выполнены по форме усеченного конуса 5, 5 ил. f 5 3f ,25 -i (Л 28 2S

+ фф 4ю ;. .,Щк

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

22# Ф О 27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4142218/25-06 (22) 03.11.86 (46) 23.05.88, Бюл. N 19 (75) А.П.Кузнецов и H,È.Кудряшов (53) 621.432(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

V- 1036091, кл. F 02 В 71/00,.1984. (54) СВОБОДНОПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ С ГАЗОВОЙ ТУРБИНОЙ (57) Изобретение позволяет повысить приемистость и тяговые св-ва двигателя на переменных режимах, характерных для транспортных силовых установок» Свободнопоршневой генератор газа размещен во внутреннем пространстве полости колеса газовой турбины 14 симметрично ее оси. Цилиндр 1 генера(SS1 4 Г 02 В 71/04, F 02 С 5/08 тора содержит рабочий поршень двойного действия и торцовые камеры сгорания (КС) 4. КС выполнены в виде усеченных конусов 5 каждая, симметричных относительно продольной оси цилиндра и сообщающихся между собой малыми диаметрами, а выхлопные отверстия КС расположены тангенциально.

Перепускные золотники 6 КС выполнены в виде полых цилиндров, взаимодействующих с топливными насосами 19, и связывает КС через выхлопные отверстия с турбиной 14 и форкамерами 7, имеющими форсунки 8, связанные насосами 19. Поворотные клапаны 9 KC 4 выполнены по форме усеченного конуса 5. (O

5 ил.

1397610

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повьппение приемнстости и тяговь|х свойств

5 свободнопоршневого двигателя на переменных режимах, характер:гых для транспортных силовьгх установок.

На фиг. 1 схематически изображен свободнопоршневой двигатель., вид сг::е- .„I Î" реди; на фиг. 2 — то же. вид сбоку; на фиг. 3 — система взаимодействия элементов камеры сгорания (пунктиром показана обратная работа) на фиг. 4-половина камеры сгорания, общий вид„ на фиг, 5 — поворотный клапан, разрез.

Свободнопоршневой двигатель (фиг. и 2) содержит цилиндр 1, состоящий соответственно из двух воздушных камер 2, четырех нагнетательных камер 3 и двух торцовых камер 4 сгорания., каждая из которых выполнена из двух усеченных конусов 5, сообщающихся малыми диаметрами между =-обой, и 25 имеет два перепускных золотника 6,, две форкамеры 7, каждая из которых сообщается с большим диаметром усе-ченного конуса 5, топливные форсунки

8, размещенные в форкамерах /, и два ЗО поворотных клапана 9 (фиг, 3 к 4), каждый из которых выполнеп по форме усеченного конуса 5, снабженного полушестеренкой 10, щелью 11, сообщающейся через щель 12 усеченного конуса 5, и направляющее сопло 13 с поверхностью газовой ту †би 14 (фиг. 5) и продувочным отверстием 15, сообщающимся через продувочную камеру

16 с соответствующей нагнетательной камерой 3, I„ .üÿràòåëü содержит также рабочий поршень 17 двойного действия, размещенный в цилиндре :, газораспределитель 18, взаимодействующий с поворотными клапанами 9 и сообщающий- 45 ся с цилиндрами 1 и топливные насосы

19, взаимодействующие с перепускными золотниками 6, причем газораспределитель 18 включает клапан 20, подпружиненный пружиной 21, взаимодейству50 ющий с отверстием 22 торцовой камеры

4 сгорания и отверстием 23, .сообщающимся с газоотводньгм каналом 24, поршень 25, размещенный в газовом канале 26 и соединенный штоком с зубчатой

5 рейкой 27, взаимодействующей с полу шест ренкой 10 поворотного клапана 9.

В нагнетатгльных камерах 3 челночно перемещается перепускной золотник 6, взаимодействующий с отверстиями

28-30, сообщавшими каждую камеру 3 соответственно с форкамерой 7, продувочной камерой 16 и воздушным каналом 31, Пустотелый перепускной золотник 6 имеет верхнее отверстие 32, взаимодействующее с продувочной камерой 16 и нижнее отверстие 33, взаимодействующее с воздушным каналом 31, причем верхняя часть золотника 6 взаимодействует через плунл ер 34, подпружиненный пружиной 35, с топливным насосом 19. Воздушные камеры 2 имеют всасывающие клапаны 36 и 37, Двигатель работает следующим образом.

Рабочий поршегь 17 находится в верхнем положении, перед верхней мертвой точкой верхней торцовой камеры 4 сгорания.

Поршень 25 под действием давления воздуха, созданного в нагнетагельной камере 3 и воздействующего через воздушный канал 31, перемещается в нижнее {правсе) положение (поворотный клапан 9 перекрывает выход из камеры 4 сгогания в сопло 13) после перекрытия клапаном 20 под действием пружины 21 отверстия 22, сообщающего канала 26 с I îðöoâoé камерой 4 сгорарания. Золотник 6, перемещаясь под действием давления воздуха по нагнетательной камере 3, соединяет отверстие 32 золотника 6 с отверстием 29 продувочной камеры, которая заполняется сжатым воздухом, передвигает плунжер 34, подпружиненный пружиной

35, топливного на"оса 19, и обеспечивает впрыск топлива через форсунку

8 в форкамеру 7, в которой обеспечивает завихрение- тонливовоздушной смеси. При э; ом возникает перепад давления в нагнетательной камере 3; золотник 6 под действием пружины 35 возвращается в исходное состояние, перекрывает отверстия 28 и 29, прекращая сообщение форкамеры 7 и продувочной камеры 16 с нагнетательной камерой 3 и соединяет отверстие 33 золотника 6 с отверстием 30 и каналом 31. (При достижении рабочим поршнем 17 верхней мертвой точки пpîèñõîäèò самовоспламенение горючей смеси в обоих усеченных конусах 5 верхней камеры 4 сгорания. Под действием расширяющихся газов поршень 17 перемешается вниз, опускаясь ниже отверстия 22. ДавлеДостижение рабочим поршнем 17 нижней мертвой точки сопровождается аналогичными процессами, происходящими в нижней торцовой камере 4 сгорания.

При перемещении рабочего поршня 17 вверх (влево) всасывающий клапан 36 закрыт, а всасывающий клапан 37 открыт. Воздушная камера 2 через клапан

37 заполняется очищенным воздухом вслед за движением поршня 17. При перемещении рабочего поршня 17 вниз (вправо) клапан 36 наоборот открыт, а клапан 37 закрыт ° Соответствующая воздушная камера 2 снова заполняется

3

13976 ние газон сжимает пружину 2! и открывает клапан 20, одновременно перекрывая отверстие 23. Гази через о,— верстие 22 клапана поступают в канал

26 и перемещают поршень 25 в верхнее (левое) положение. Воздух, сжимаемый противоположной стороной поршня 25, через канал 31 заполняет полость золотника 6. Зубчатая рейка 27, соеди- !р ненная штоком с поршнем 25, поворачивает полушестеренку 10 поворотного клапана 9 и совмещает щель 11 со щелью 12 усеченного конуса 5, обеспечив выход газов через направляющее 15 сопло .3 к внутренней цилиндрической поверхности турбины 14. При этом газы одновременно выходят с обоих выходов усеченных конусов 5 камеры 4 сгорания, воздействуя на значительную 20 часть рабочей поверхности колеса газовой турбины 14.

При полном совмещении щелей 11 и

12 верхней камеры 4 сгорания, когда почти все газы истекут через сопло 13 25 на турбину 14, продувочное отверстие

15 поворотного клапана 9 совместится с выходом продувочной камеры 16, сжатый воздух из которой обеспечит продувку оставшихся в камере 4 сгора- 3р ния газов. Давление в верхней камере

4 падает, клапан 20 под действием пружины 21 закрывает отверстие 22 и открывает отверстие 23, обеспечив сообщение канала 26 с газоотводным каналом 24 и выведение газов из канала 26.!

4 воздухом, но уже через клапан 1о. Р,»вЂ” бочий поршень 17, возвращаясе> в верхнее положение, -жимает воздух в нагнетательной камере 3 и перемещает золотник 6 вверх сохраняя в его полос— ти сжатый воздух, поступивший по каналу 3 1, перекрытием отверст»»я 33, и открывает отверстие 30, Сжатый воз— дух с нагнетательной камеры 3 через канал 31 поступает в канал 26 и перемещает поршень 25 в нижнее по» ожение, выталкивая газы через открь тое клапаном 20 отверстие 23 в газо:--водный канал 24 ° Рейка 27, сцеплен".:.. ная с полушестерней 10, поворачивает

1 поворотный клапан 9, сразу же с началом поворота перекрывая продуио:и»ое отверстие 15, и прерывает сообщение камеры 4 сгорания с соплом 13. При дальнейшем перемещении золотника б (и движении поршня 17) работа механизмов двигателя происходит аналогично описанному, т,е, все процессы повторяются.

Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я

Свободнопор»»невой двигатель с газовой турбиной, снабженной направляющими соплами и свободнопоршневым генератором газа, содержащим рабочий поршень двойного действия, цилиндр, с торцовыми камерами сгорания, оборудованными поворотными клапанами и перепускными золотниками, связывающими камеры сгорания через выхлопные отверстия с газовой турбиной и с форкамерами, имеющими Аорсунки, связанные с топливными насосами, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения приемистости, генератор размещен во внутреннем пространстве полости колеса турбины симметрично ее оси, а выхлопные отверстия камер сгорания расположены та».генциально, причем камеры сгорания выполнены в виде двух усеченных конусов, симметричных о.тносительно продольной оси. цилиндра и сообщающихся межцу собой малыми -диаметрами, а перепускные золотники в виде полых цилиндров, взаимодействующих с топливным»1 насосами. яп io

Р8.

1397610

1397610

Составитель В. Ткаченко

Техред М,Ходанич Корректор А. Обручар

Редактор Г. Гербер

Заказ 2576/32 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4