Двигательная установка транспортного средства

 

Использование1 эколо(ически чистый городской, карьерный и 1ьахтный транспорт . Сущносго изобретения двигательная установка содержит емкость с рабочим телом 1. питательный насос 2, теплообменник 3. рекуперативный подогреватель 4, пароперегреватель 5 с насосом 8. тепловой аккумулятор 9, объемный двигатель 10. Жидкий воздух из емкости 1 с помощью питательного насоса 2 подается в теплообменник 3, затем в рекуперативный подогреватель 4. После расширения в двигателе 10 отработанный воздух выбрасывается в атмосферу. Положительный эффект: уменьшение веса. З.з п.ф-лы, 4 ил. ПНИ

союз соВетских . социАлистических

РЕСПУБЛИК

<сиs F 01 К 25!00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

З,з.п.ф-лы, 4 ил. М) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745349/29 (22) 26.07.89 (46) 23.12,92. Б ол. N. 47 (75) В.10,Воровский (56) Бекман Т., Килли П, Тепловое аккумулирование энергии. M.: "Мир", 1987 г„стр. 258. (54) ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Использование: экологически чистый городской. карьерный и и ахтный транспорт. Сущнос ь изобретения: двигательная. Ж 1783127 Al установка содержит емкость с рабочим телом 1, питательный насос 2. -.еплообменник

3. рекуперативный подогреватель 4, пароперегреватель 5 с насосом 8. тепловой аккумулятор 9, объемный двигатель 10. Жидкий воздух из емкости 1 с помощью питатег ьного насоса 2 подается в теплообменник 3, затем в рекуперативный подогреватель 4.

После расширения в двигателе 10 отработанный воздух выбрасывается в атмосферу, Положительный эффект: уменьшение веса, 1783127

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано при создании экологически чистого городского транспортного средства. а также транспортного .средства для работ во взрывоопасных условиях при шахтных выработках и для работ в карьерах при открытой добыче ископаемых в условиях сильного загрязнений воздуха или в условиях радиоактивного заражения местности.

Известна двига>гельная установка транспортного средства. содержащая емкость с рабочим телом (сжатым воздухом), и объем н ый двигател ь с цилиндром высокого давления, теплообменником, и цилиндром низкого давления. При работе сжатый воздух сначала расширяется в цилиндре высокого давления. потом нагревается в теплообменнике за счет теплообмена с окружающим воздухом:,затем снова расширяется в цилиндре низкого давления.

Недостатком данной установки является ее низкая экономичность из-эа большого веса емкости со сжатым воздухом, Это вызвано низкой плотностью запасаемой энергии и пневматических аккумуляторах..

Наиболее близкой к предлагаемой является установка транспортного средства {паровой двигатель автомобиля). содержащая теплообменник. последовательно соединенные в тракте рабочего тела емкость рабочего тела, питательный насос, пароперегреватель и объемный двигатель, причем пароперегреватель сообщен- трубопроводами нагревающей среды с тепловым аккумулятором. В этой установке нагретая вода подается питательным насосом в пароперегреватель, где ойа испаряется, а полученный пар nepetpeaается и подается в обьемный двйгатель.

Недостатком данной двигательной установки является большой вес рабочего тела и теплового аккумулятора. что вызвано малой энергоемкостью нагретой воды и большим значением ее теплоты испарения, Целью изобретения является уменьшение веса установки путем уменьшения веса рабочего тела и теплового аккумулятора.

Указанная цель достигается тем, что ус тайовка снабжена рекуперативным подогрева гелем, установленным между теплообменником и со диненным с выходом питатель ого насоса. и пароперегреаателем, Йри этом отверстие подвода подогревающей среды подогревателя сообщено с выпуском объемного двигателя. а в качестве рабочего тела используется жидкий воздух (или другой сжиженный газ, например жидкий азот).

Кроме того, установка снабжена тепловым двигателем, включаюшйм нагреватель и холодильник, входное и выходное отверстия холодильника подключены в

5 тракт рабочего тела между насосом и теплообменником, а нагреватель теплового двигателя выполнен в виде теплообменника с внешней средой.

Кроме того, объемный двигатель уста10 новки снабжен подогревателем, сообщенным посредством трубопроводов подвода и отвода нагревающей среды с тепловым аккумулятором.

Кроме того, установка снабжена емко15 стью для сбора отработанной нагревающей среды теплового аккумулятора, сообщенной с выходным отверстием теплообменникэ пароперегревателя по нагревающей среде.

На фиг, 1 — 4 прйведены схемы вариан20 тов конструкции предлагаемой установки, Двигательная установка транспортного средства содержит емкость с рабочим телом

1, питательный насос 2, теплообменник 3. рекуперативный подогреватель 4, паропе25 регреватель 5 с трубопроводами подвода б и отвода 7 нагревающей среды и насосом 8, тепловой аккумулятор 9 и объемнъ и двйгатель 10.

30 Кроме того, установка может содержать тепловой двигатель 11 с холодильником 12 и нагревателем.13. а также подогреватель

14 объемного двигателя 11. с трубопроводами подвода 15 и отвода 16 нагревающей среды и насосом 17; а также емкость 18 для

35 сбора отработанной нагревающей среды.: теплового аккумулятора.

Двигательная установка работает следующим образом.

При движении транспортного средства

40 жидкий воздух (или другой сжиженный газ) . из емкости 1 с помощью питательного насоса 2 подается в теплообменник 3. Здесь он испаряется и нагревается до температу45 ры,близкой к температуре окружающей средьl, çà счет теплообмейа с встречным воздухом. После теплообменника 3 воздух поступает в рекуперативный подогреватель

4: где он нагревается за счет теплообмена с обратным потоком отработанного газа. а за50 тем воздух поступает в пароперегреватег.

5, где прайзводйтся его подогрев до рабочей температуры за счет теплообмена с на гревающей средой (термостойкое масло

hosoro аккумулятора 9 по трубопроводам подвода б и отвода 7 с помощью насоса 8.

После этого нагретый воздух расширЫтся в объемном. двигателе 10 и выполняет работу.

Отработанный воздух подается на рекупе55 жидкий металл.и т.д.), поступающей из теп-

1783127 ративный подогреватель 4. а затем выбрасывается в атмосферу.

Если установка содержит тепловой двигатель 11, то жидкий воздух подается на вход холодильника 12, где он испаряется и нагревается (до температуры, значительно меньшей температуры окружающей среды) за счет тепла, поступающего при работе теплового двигателя 11, При этом нагреватель 13 обдувэется встречным воздухом и

10 воспринимает часть его тепла. Таким образом, в данном случае тепловой двигатель 11 осуществляет процесс теплопереда«и с выполнением механической работы, Так как дополнительная работа получена без затрат

15 тепловой энергии аккумулятора 9, то это позволяет повысить экономичность установки за счет уменьшения веса теплового аккумулятора 9.

Если установка при этом снаб>кена по20 догревателем 14 объемногодвигателя 10, то нагревающая среда.из теплового аккумулятора 9 подается в подогреватель 14 по трубопроводам подвода 15 и отвода 16 с помощью насоса 17. В данном случае при

25 расширении сжатого воздуха в объемном двигателе 10 создаются условия, близкие к изотермическим, при которых произведенная работа больше за счет тепла, подведенного от теплового аккумулятора 9. Таким образом, в данном случае дополнительная работа получена за счет более эффективного преобразования тепла в работу при изотермических условиях. Более эффективная

35 работа объемного двигателя 10 позволяет уменьшить вес установки.

Если установка при этом содержит емкость для сбора нагревающей среды 18, то нагревающая среда с помощью насоса 8 подается в теплообменник пароперегрева- 40 теля 5 и на выходе не возвращается в аккумулятор 9, а сливается по трубопроводу отвода 7 в емкость 18. Так как рабочее тело (воздух) в процессе нагревания в пароперегревэтеле 5 находится в одном агрегат- 45 ном состоянии, то это позволяет производить охлаждение нэгревэющей среды, поступающей из теплового аккумулятора 9, до более низких температур, повышая

50 при этом эффективность использования тепла, накопленного в аккумуляторе 9. Несмотря на то, что в этом случае необходима дополнительная емкость 18. уменьшение веса достигается за счет значительног6 уменьшения веса теплового аккумулятора 9. 55

Особенностью конструкции двигательной установки является возможность использовать з качестве рабочего тела жидкий воздух(или другие сжиженные газы, например жидкий азот). В связи с тем, что теплота испарения криогенных жидкостей значительно меньше теплоты испарения других рабочих тел, например воды, э также зэ счет использования для испарения рабочего тела теплоты. подводимой из внешней среды, а не от аккумулятора, в этом случае появляется возможность для значительного уменьшения веса теплового аккумулятора.

Кроме этого, разомкнутость рабочего цикла установки позволяет создать изотермические условия расширения рабочего тела в объемном двигателе из-за отсутствия конденсатора .

Дополнительным достоинством конструкции является возможность создания комфортных условий в салоне транспортного средства при поездке в условиях сильнои запыленности, загазованности атмосферы, при низкой или высокой температуре, à также при радиоактивном заражении местности. Это достигается за счет ввода в салон чистого отработанного воздуха и создания в нем небольшого избыточного давления.

Формула изобретения

1. Двигательная установка транспортного средства, содержащая теплообменник. последовательно соединенные между собой в тракте рабочего тела емкость с paGoчим телом, питэюЩий насос, пароперегреватель и объемный двигатель. причем пэроперегреватель сообщен трубопроводами подвода и отвода нагревающей среды с тепловым аккумулятором, o т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью уменьшения веса установки путем уменьшения веса рабочего тела и теплового аккумулятора, установка снаб. жена рекуперативным подогревателем, установленным между теплообменником, соединенным с выходом питающего насоса, и пароперегревателем. при этом отверстие подвода подогревающей среды подогревателя сообщено с выпуском объемного двигателя. а в качестве рабочего тела используетса жидкий воздух, 2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю ща яс я тем. что она снабжена тепловым двигателем, включающим нагреватель и холодильник, входное и въ1ходное отверстия холодильника подключены в тракт рабочего тела между насосом и теплообменником, э нагреватель теплового двигателя выполнен в виде теплообменника.с внешней средой, 3. Установка по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю -. щ а я с я тем, что объемный двигатель снабжен подогревателем, сообщенным посред. ством трубопроводов подвода и отвода нагревающей-среды с тепловым аккумулятором.

4, Установка по пп. 1-3, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена емкогтью

1783127 для сбора отработанной нагревающей среды тепловог<) аккумулятора сообщенной с выходным отверстием теплообменника плроперегревателя по нагревающей среде.

1783127

1783127

Составитель B;Воровский

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор A,t åðåøè

Редактор Н.Соколова

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

Заказ 4497 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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