Силовая установка

 

Изобретение относится к энергетике, а именно к комбинированным силовым установкам . Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия и экологичность установки. В силовой установке комбинированный роторный двигатель 2 выполнен в виде корпуса 15 с цилиндрической полостью 18, ротора 19 с лопастью 20, расположенных соосно, и разделительной цилиндрической втулки 21 со сквозным пазом , размещенной в полости корпуса эксцентрично с возможностью вращения и взаимодействия с ее поверхностью и поверхностью ротора. Лопасть выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно окна втулки с образованием внешней компрессорной и внутренней расширительной камер переменного объема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через канал в лопасти и пазы в корпусе, а также через камеру 16 сгорания со средствами подачи топлива, расположенную на боковой поверхности корпуса и выполненную торообразной, органы газораспределения которой выполнены в виде клапанов, размещенных в подводящем и отводящем каналах . Подводящий канал выполнен тангенциально направленным к поверхности камеры сгорания и связан с компрессорной камерой переменного объема, а отводящий - соосным с камерой сгорания с расширительной камерой изменяемого объема , выполненной меньшей по объему, чем компрессорная. Роторный двигатель дополнительно снабжен устройством регулирования фазы открытия впускного клапана органов газораспределения, кинематически: связанным с кулачковым валом. Имеются также средства изменения режимов работы силовой установки 6 з п ф-лы, 8 ил О ы со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

l;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4385371/06 (22) 01.03.88 (46) 15,09.91. Бюл. !ч 34 (75) Н.И.Донцов и Н.H,Äîíöoâ (53) 621.43.068.1. 621.437 (088,8) (56) Выложенная заявка Франции

М 2298686, кл. F 01 К 23/06, опубл. 1976. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к энергетике, а именно к комбинированным силовым установкам. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия и экологичность установки. В силовой установке комбинированный роторный двигатель 2 выполнен в виде корпуса 15 с цилиндрической полостью 18, ротора 19 с лопастью 20, расположенных соосно, и разделительной цилиндрической втулки 21 со сквозным пазом, размещенной в полости корпуса эксцентрично с возможностью вращения и взаимодействия с ее поверхностью и поверхностью ротора. Лопасть выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно окна втулки с обраИзобретение относится к энергетике, а именно к комбинированным силовым установкам.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия и улучшение экологичности установки.

На фиг.1 показана функциональная схема силовой установки; на фиг.2 — комбинированный роторный двигатель, поперечный

Я2,, 1677351 А1 (ю!)5 F 01 К 23/06, F 02 6 5/02, F 02

В 53/00 зованием внешней компрессорной и внутренней расширительной камер переменного объема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через канал в лопасти и пазы в корпусе, а также через камеру 16 сгорания со средствами подачи топлива, расположенную на боковой поверхности корпуса и выполненную торообразной, органы газораспределения которой выполнены в виде клапанов, размещенных в подводящем и отводящем каналах. Подводящий канал выполнен тангенциально направленным к поверхно сти камеры сгорания и связан с компрессорной камерой переменного объема. а отводящий —:соосным с камерой сгорания с расширительной камерой изменяемого обь- Я ема, выполненной меньшей по объему, чем компрессорная. Роторный двигатель дополнительно снабжен устройством регулирования фазы открытия впускного клапана органов газораспределения, кинематически! Й связанным с кулачковым BBJloh1. Имеются, также средства изменения режимов работы, силовой установки. б з.п. ф-лы, 8 ил, а разрез; на фиг.3 — то ж-, продольна(и раз- () и рез; на фиг.4 — паровой двигатель, попереч- !а ный разрез; на фиг.5 — то же, продольный разрез; на фи!.б — входной переключатель для паравоздуха и сжатого воздуха; на фиг.7 — аксонометрическая проекция системы уплотнений комбинированного роторного двигателя; на фиг.8 — система уплотнений парового двигателя.

1677351

30

Силовая установка 1 содержит комбинированный роторный двигатель 2 с компрессором 3 и расширительной машиной 4 и паровой двигатель 5 с парогенератором 6, конденсаторам 7 и регенеративным теплаобменникам 8, причем компрессор 3 и расширительная машина 4 связаны между собой, выход комбинированного роторного двигателя связан с входом одного контура теплообменника 9, а его выход — с атмосферой, вход другого контура теплообменника

9 связан с регенеративным теплообменником 8, а выход через парогенератор 6 и паропровод 10 — с паровым двигателем 5, выход которого последовательно связан с конденсатором 7 и регенеративным теплообменником 8. Силовая установка дополнительно снабжена аккумулятором пара 11, источником 12 сжатого воздуха и двумя трехходовыми переключателями . входным

13 и выходным 14.

Комбинированныл роторный двигатель

2 имеет корпус 15, в котором выполнена камера 16 сгорания, средства подачи топлива. выполненные в виде форсунки 17, и его воспламенения, средства газообмена с органами газораспределения, Корпус 15 имеет цилиндрическую полость 18, в которой расположен ротор 19 с лопастью 20, расположенные соосно, и разделительная цилиндрическая втулка 21 со сквозным окном 22, расположенная в полости 18 корпуса 15 эксцентрично с возможностью вращения и взаимодействля с ее поверхностью 23 и поверхностью ротора 19. Лопасть 20 выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно окна 22 втулки

21 и с образованием внешней компрессорной 24 и внутренней расширительной 25 камер изменяемого объема, выполненных с возможностью периодического сообщения ме>кду собой через канал 26 в лопасти и пазы 27, а также через камеру 16 сгорания со средствами подачи топлива и его воспламенения, расположенную на боковой поверхности корпуса и выполненную торообраэной, органы газораспределения которой выполнены в виде клапанов, размещенных в подводящем 28 и отводящем 29 каналах, Подводящий канал 28 выполнен тангенциально направленным к поверхности камеры 16 сгорания и связан с компрессорной камерой изменяемого объема, а отводящий канал 29 — соосным с камерой 16 сгорания и связан с расширительной камерой 25 изменяемого объема, выполненной меньшей по объему, чем компрессорная, а каждый паз 27 в корпусе 15 выполнен с угловым размером, меньшим углового размера внешней поверхности 30 лопасти 20, сопряженной с полостью корпуса. В корпусе имеются также впускное 31 и выпускное 32 газораспределительные окна. Окно втулки

21 имеет уплотнения 33.

Комбинированный роторный двигатель связан паропроводом 34 через регулятор

35, выполненный в виде поворотного золотника 36 с аккумулятором пара 11. Разделительная цилиндрическая втулка 21 выполнена с возможностью перекрытия паропровода 34 и имеет отверстия 37, выполненные с возможностью совмещения с паропроводом 34, выход которого связан с расширительной камерой 25 изменяемого объема.

Комбинированный роторный двигатель снабжен устройством 38 регулирования фазы открытия впускного клапана 39, кинематически связанным с кулачковым валом 40, причем устройство 38 выполнено в виде составного толкателя, одна часть 41 которого с одной стороны кинематически связана с впускным клапаном 39 и с другой стороны имеет внешнюю цилиндрическую поверхность 42, соосную кулачковому валу 40, а другая часть 43 выполнена с возможностью поворота относительно оси кулачкового вала 40 посредством поворотного устройства

44, приводимого в действие двигателем 45, которым управляет задающая электронная схема 46.

Средства воспламенения топлива могут быть выполнены в виде электролскровой свечи зажигания 47, Поворотный золотник

36 может приводиться в действие двигателем 48. Выпускной клапан 49 камеры 16 сгорания выполнен в виде цилиндрического поршня с конической посадочной поверхностью, кинематически связанного с кулачковым валом 40, Паровой двигатель 5 выполнен в виде корпуса 50 со средствами газообмена и цилиндрической внутренней полостью 51, ротора 52 с лопастью 53, расположенных соосно, и втулки 54 со сквозным окном 55 и перепускными окнами 56, размещенной эксцентрично в полости 51 корпуса 50 с воэможностью вращения и взаимодействия с поверхностью полости 51 корпуса и ротора

52, а лопасть 53 выполнена с возможностью радиального смещения и поворота относительно сквозного окна 55 втулки 54 с образованием внешней 57 и внутренней 58 камер переменного объема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через сквозное окно 55 втулки

54 и перепускные окна 56, причем на роторе имеется выступ 59, выполненный с воэможностью перекрытия сквозного окна 55 втул1677351

55 ки 54. Перепускные окна 56 выполнены с возможностью связи внешней и внутренней камер переменного объема и периодического перекрытия перепускного канала 60, выполненного в корпусе 50.

Перепускной канал 60 выполнен перед местом касания втулки 54 и корпуса 50 по ходу вращения ротора 52 с воэможностью перекрытия его втулкой 54, а ее перепускные окна 56 выполнены с воэможностью совмещения с перепускным каналом 60. Ротор 52 для снижения вибраций может иметь балансировочную полость 61, Входной трехходовой переключатель

13 парового двигателя 5 выполнен в виде двух соосных последовательно установленных поворотных золотников 62 и 63, один иэ которых (62) является регулирующим и выполнен с возможностью полного или частичного перекрытия паропсовода 10. 06а золотника имеют приводы 64, например ручные. Входной переключатель 13 выполнен с возможностью связи входа парового двигателя с паропроводом 10, источником сжатого воздуха 12 и атмосферой.

Выходной трехходовой переключатель

14 выполнен с возможностью связи парового двигателя с входом источника сжатого воздуха 12, с конденсатором 7 и с атмосферой.

Силовая установка работает следующим образам.

Перед пуском вход парового двигателя при помощи входного трехходового переключателя 13 сообщается по выбору оператора с источником 12 сжатого воздуха или с аккумулятором пара 11, а выход соответственно с атмосферой или конденсатором 7.

При пуске золотник 62 постепенно открывает доступ в паровой двигатель рабочего тела, которое приводит во вращение паровой двигатель 5 и выходной вал силовой установки 1. Из-за того, что паровой двигатель имеет две камеры переменного объема: внешнюю 57 и внутреннюю 58, связанные перепускным каналом 60 и окнами 56, он имеет в течение цикла раооты стаЬильную величину крутящего момента.

При необходимости вводится в действие комбинированный роторный двигатель

2, который может приводить в действие паровой двигатель, вход которого при этом сообщен через входной трехходовой переключатель 13 с атмосферой, а выход через выходной трехходовой переключатель 14 сообщается с входом источника сжатого воздуха, паровой двигатель при этом будет выполнять функции компрессора. Комбинированный роторный двигатель 2 может работать и как двигатель внутреннего сгорания и как паровой двигатель или с использованием комбинированного цикла, т,е. с подачей пара в расширяющиеся рабочие газы.

Устройство регулирования фазы открытия впускного клапана 39 позволяет изменять фазу начала его открытия. При этом будет изменяться в широких пределах массовое наполнение камеры сгорания 16, в которой можно добиться условий оптимального воспламенения обогащенной рабочей смеси для любого вида жидкого 1оплива, После завершения ее воспламенения рабочая смесь перепускается через выпускной клапан 49 в расширительную камеру 25 изменяемого объема, в которой находится сжатый воздух, и при этом достигается интенсивное доокисление продуктов непал ного сгорания топлива, Тепло отработавших газов утилизируется в теплообменнике 9.

При необходимости силовая установка позволяет включить в работу парогенератор 6, работающий от внешнего источника тепла, например, такого как горелка для сжигания тяжелых топлив, таких как мазут, сырая нефть.

Формула изобретения

1. Силовая установка, содержащая механически связанные между собой комбинированный роторный двигатель с компрессором и расширительной машиной и паровой двигатель с парогенератором, конденсатором и регенеративным теплообменником, причем компрессор и расширительная машина связаны между собой, выход роторного комбинированного двигателя связан с входом одного контура теплообменника, а его выход — с атмосферой, вход другого его контура связан с регенеративным теплообменником, а выход — через парогенератор и паропровод с паровым двигателем, выход которого последовательно связан с конденсатором и регенеративным теплообменником, при этом комбинированный роторный двигатель имеет камеру сгорания, выполненную в корпусе, средства подачи топлива и средства газообмена с органами газораспределения, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и экологичности установки, комбичированный роторный двигатель выполнен s виде корпуса с цилиндрической полостью, ротора и лопастью, расположенных соосно, и разделительной цилиндрической втулки со сквозным окном, размещенной в полости корпуса эксцентрично с возможностью вращения и взаимодействия с ее поверхностью и поверхностью ротора, а лопасть выполне1677351

20

35

50 на с возможностью радиального смещения и поворота относительно окна втулки и с образованием внешней компрессорной и внутренней расширительной камер изменяемого обьема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через канал в лопасти и пазы в корпусе, а также — через камеру сгорания со средствами подачи топлива и его воспламенения расположенную на боковой поверхности корпуса и выполненную торообразной, органы газораспределения которой выполнены в виде клапанов, размещенных в подводящем и Отводящем каналах, причем подводящий канал выполнен тангенциально направленным к поверхности камеры и связан с компрессорной камерой изменяемого обьема, а отводящий — соосным с камерой сгорания и связан с расширительной камерой изменяемого объема, выполненной меньшей по объему чем компрессорная, а каждый паз в корпусе выполнен с угловым размером, меньшим углового размера внешней поверхности лопасти, сопряженной с полостью корпуса.

2, Установка поп,1, отл ича ю щаяс я тем, что дополнительно снабжена аккумулятором пара, источником сжатого воздуха и двумя трехходовыми переключателями, один из которых входной, а другой — выходной, причем входной переключатель выполнен в виде двух соосных последовательно установленных поворотных золотников с приводами, один иэ которых является регулирующим, вход парового двигателя связан через входной переключатель с паропрово-. дом, источником сжатого воздуха и атмосфеоой, а через выходной, также выполненный в виде поворотного золотника, выход роторного парового двигателя связан с входом источника сжатого воздуха, с конденсатором и с атмосферой.

3, Установка по п,1, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что ее комбинированный роторный двигатель связан паропроводом через регулятор, выполненный в виде поворотного золотника, с аккумулятором пара, а разделительная втулка двигателя выполнена с возможностью перекрытия паропровода и имеет отверстия, выполненные с возможностью совмещения с паропроводом, причем его выход связан с расширительной камерой изменяемого объема, 4. Установка по п.1, отл и ч а ю ща яс я тем, что ее комбинированный роторный двигатель снабжен устройством регулирования фазы открытия впускного клапана органов газораспределения, кинематически связанным с кулачковым валом.

5. Комбинированный роторный двигатель силовой установки, о т л и ч а ю щ и йся тем, что устройство регулирования фазы открытия впускного клапана выполнено в виде составного толкателя, одна часть которого с одной стороны кинематически связана с впускным клапаном, а с другой стороны имеет внешнюю цилиндрическую поверхность, соосную кулачковому валу, а другая его часть выполнена с воэможностью поворота относительно оси кулачкового вала и имеет поворотное устройство.

6. Паровой двигатель силовой установки, отличающийся тем, что он выполнен с виде корпуса со средствами гаэообмена и цилиндрической внутренней полостью, ротора с лопастью, расположенных соосно, и втулки со сквозным окном и перепускными окнами, размещенной эксцентрично в полости корпуса с возможностью вращения взаимодействия с поверхностью полости корпуса и ротора, а лопасть выполнсна с возможностью радиального смещения и поворота относительно сквозного окна втулки с образованием внешней и внутренней камер переменного Объема, выполненных с возможностью периодического сообщения между собой через сквозное окно втулки и перепускные окна, причем на роторе имеется выступ, выполненный с возможностью перекрытия сквозного окна втулки, а средства газообмена выполнены в виде каналов в корпусе, причем впускной канал связан с внешней камерой переменного Объема, а выпускной — с внутренней.

7. Двигатель по п.6, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перед местом касания втулки и корпуса походу вращения ротора, в боковой стенке корпуса имеется перепускной канал, выполненный с возможностью перекрытия его втулкой, а перепускные окна выполнены с возможностью совмещения с пгрепускным каналом.

1677351

1677351

S3 а

1677351

Фиг. 5

8оздух оз слиосФеРь!

1677Ж1

52

Составитель Г.Туктакиев

Редактор М.Васильева Техред M.Ìoðãåíòàë . Корректор Н, Король

Заказ 3098 Тираж 3 О Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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