Парогазовый жидкопоршневой двигатель
Использование: в качестве привода насосов , вентиляторов, электрогенераторов. Сущность изобретения: парожидкостной канал и холодильник выполнены в виде двух коаксиальных труб. Верхний участок внутренней трубы имеет форму конуса с вершиной , расположенной на входе в испаритель. Над отверстиями в основании конуса установлен клапан с запорным элементом, сопряженным с седлом. Верхняя часть всасывающей трубы подключена к камере, частично заполненной газовой смесью. В камере над уровнем жидкости установлено рабочее колесо гидротурбины, на лопатки к-рого направлен выходной участок нагнетательной трубы, выполненный в виде сопла . Вал гидротурбины имеет герметичный выход за пределы камеры. В канале между трубами размещена вставка, выполненная в виде продольных каналов одинакового сечения и формы и установленных ниже уровня отверстий в верхней части внутренней трубы Испаритель выполнен в виде цилиндрическойполости.образованнойцилиндри ческими участками и двумя торцевыми заглушками . На внутренней цилиндрической поверхности испарителя жестко закреплены продольные ребра с перфорацией в виде зигзагообразной ленты. Ребра установлены с зазором относительно верхней заглушки. В заглушке со стороны полости выполнен рассекатель с вершиной, расположенной на оси полости. Меньшее основание конического участка наружной трубы подключено к испарителю. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. Ч з fr ic ю 8 О -N СП
(я>л F 01 К 19/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
D
С> ,О (Л
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4950822/29 (22) 27.06.91 (46) 07.09.93. Бюл. ¹ 33-36 (76) Атманов И,Т. (56) Авторское свидетельство СССР
hk 675198, кл. F 01 К 19/08, 1977.
Заявка на патент
hk 4901327/06, кл. F 01 К 19/08, 10.01.91.
Васильев А,С, и др. Закономерности истечения струй газа в жидкость, ТОХТ, 1970, т. IV, №5.
Гликман Б.Ф. Экспериментальное исследование конденсации струи пара в пространстве, за пол нен ном жидкостью, — Иэв.
AH СССР, ОТН, Энергетика и автоматика, 1959, ¹ 1.
Кутателадзе С.С. и Старикович М,А. Гидродинамика гаэожидкостных систем. М.;
Энергия, 1976.
Воинов О.В. и Петров А.Г. Движение сферы переменного объема в идеальной жидкости. Иэв. AH СССР. Механика жидкости и газа. 1971, ¹ 5, с. 94-103.
Левковский IO.Ë. Замыкание сферического гаэонаполненного пузырька вблизи границ. Акуст, ж. 1974, № 1. с. 62-66. (54) ПАРОГАЗОВЫЙ ЖИДКОПОРШНЕВОЙ
ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в качестве привода насосов, вентиляторов, электрогенераторов.
Сущность изобретения: парожидкостной канал и холодильник выполнены в виде двух
Изобретение относится к области тепловых двигателей. а более конкретно к двигателям внешнего нагрева с жидким поршнем, и может найти применение в качестве привода насосов, вентиляторов, „„RU ÄÄ 23О0451 С коаксиальных труб. Верхний участок внутренней трубы имеет форму конуса с вершиной, расположенной на входе в испаритель, Над отверстиями в основании конуса установлен клапан с запорным элементом, сопряженным с седлом. Верхняя часть всасывающей трубы подключена к камере, частично заполненной газовой смесью. В камере над уровнем жидкости установлено рабочее колесо гидратурбины, на лопатки к-рого направлен выходной участок нагнетательной трубы, выполненный в виде сопла. Вал гидротурбины имеет герметичный выход эа пределы камеры. В канале между трубами размещена вставка, выполненная в виде продольных каналов одинакового сечения и формы и установленных ниже уровня отверстий в верхней части внутренней трубы, Испаритель выполнен в виде цилиндричес кой полости,образован нойцилиндри ческими участками и двумя торцевыми заглушками. На внутренней цилиндрической поверхности испарителя жестко закреплены продольные ребра с перфорацией в виде зигзагообразной ленты. Ребра установлены с зазором относительно верхней заглушки.
В заглушке со стороны полости выполнен рассекатель с вершиной, расположенной на оси полости. Меньшее основание конического участка наружной трубы подключено к испарителю. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. электрогенераторов, а также двигателей плавучих, колесных, летательных транспортных средств и других устройств.
Известен парожидкостной двигатель, содержащий последовательно соединен2000453 ные испаритель, парожидкостной канал. холодильник и нагнетательно-всасывающую трубу, заполненные жидкостью, выполняющей одновременно роль рабочего тела и жидкого поршня, а испаритель со стороны, противоположной парожидкостному каналу, соединен с последним дополнительным трубопроводом, который снабжен камерой. заполненной газовой смесь.
Недостатком этого устройства является постепенное уменьшениЕ количества неконденсирующихся в диапазоне рабочих температур газов в рабочем объеме двигателя эа счет перехода части парогазовых пузырьков, образующихся в жидком поршне при осуществлении процессов термодинамического цикла, в нагнетательно-всасывающую трубу, в которой эти пузырьки всплывают уже не возвращаются в рабочую зону двигателя.
Уменьшение же количества неконденсирующихся в диапазоне рабочих температур газов приводит к снижению эффективности термодинамического цикла за счет увеличения необратимых потерь.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является парогазовый жидкопоршневой двигатель, содержащий последовательно соединенные испаритель, парожидкостной канал, холодильник, нагнетательную и всасывающие трубы, парожидкостной канал и холодильник выполнены в виде двух коаксиальных труб, внутренняя иэ которых подключена к всасывающей трубе, а наружняя — к нагнетательной с образованием каналов U-образной формы, верхний участок внутренней трубы имеет форму конуса с вершиной. расположенной на входе в испаритель. в основании которого выполнены отверстия, а верхняя часть всасывающей трубы подключена к камере, частично заполненной газовой смесью, в которой над уровнем жидкости установлено рабочее колесо гидротурбины, на лопатки которого направлено выходное отверстие соплового участка нагнетательной трубы, а еал турбины имеет герметичный выход эа пределы камеры, при этом в парогазожидкостном канале между внутренней и наружной трубами размещена вставка, выполненная в виде продольных каналов одинакового сечения и формы, причем часть объема испарителя заполнена смесью пара рабочей жидкости и неконденсирующихся е диапазоне рабочих температур газов.
Недостатком этого устройства является неполное использование давления парогазовой смеси для создания напорного движения жидкости во время рабочего хода, поскольку часть этого давления теряется на перемещение жидкости во всасывающей трубе, Кроме этого, при большой единичной мощности двигателя перепады давления в
его рабочем объеме, включающем испаритель, будут достаточно большими, что потребует повышение механической прочности элементов конструкции испарителя. Механическая прочность конструкции испарителя по прототипу сравнительно невысокая.
Для повышения ее механической прочности необходимо увеличить толщину стенок испарителя, а это, в свою очередь, приведет к
"5 увеличению их термического сопротивления и, следовательно, к снижению эффективности использования теплоты от теплового источника, Целью изобретения является повышение энергетической эффективности и надежности работы и снижение весогабаритных характеристик двигателя.
Поставленная цель достигается тем, что в парогазовом жидкопоршневом двигателе, 25 содержащем последовательно соединенные испаритель, парогазожидкостной канал, холодильник, нагнетательную и всасывающую трубы. заполненные рабочей жидкостью, причем часть объема испаритеЗ0 ля заполнена смесью пара рабочей жидкоСти и неконденсирующихся в диапазоне рабочих температур газов, а парожидкостной канал и холодильник выполнены в виде двух коаксиальных труб, при этом нижний
55 конец внутренней трубы подсоединен к всасывающей трубе с образованием канала 0образной формы, а нижний конец наружной трубы подсоединен к нагнетательной трубе меньшего сечения также с образованием канала О-образной формы, верхний участок внутренней трубы имеет форму конуса с вершиной, расположенной на входе в испаритель, в основании которого выполнены отверстия, а верхняя часть всасывающей трубы подключена к камере, частично заполненной газовой смесью, в которой над уровнем жидкости установлено рабочее колесо гидротурбины, на лопатки которого направлен выходной участок нагнетательной трубы, выполненный в виде сопла, а вал турбины имеет герметичный выход эа пределы камеры, при этом в парогазожидкостном канале между внутренней и наружной трубами размещена вставка, выполненная в аиде продольных каналов одинакового сечения и формы, установленная ниже уровня отверстий в верхней части внутренней трубы. В предложенном двигателе испаритель выполнен в виде цилиндрической полости, образованной цилиндрическим участком и
2000451
25
35
55 двумя торцевыми заглушками, в нижней из которых со стороны парожидкостного канала выполнено отверстие, на внутренней цилиндрической поверхности испарителя жестко закреплены продольные перфорированные ребра в виде зигзагообразной ленты, ребра установлены с зазором по отношению к верхней заглушке, а которой со стороны полости выполнен рассекатель с вершиной, расположенной на оси полости, участок наружной трубы, примыкающий к испарителю, имеет коническую форму, меньшее основание которого подключено к испарителю, при этом камера расположена выше уровня испарителя, à в верхней части внутренней трубы под отверстиями установлен клапан с запорным зле лентам, сопряженным с седлом, в виде которого выполнено выходное отверстие внутренней трубы перед коническим участком. Кроме этого. клапан может быть выполнен в виде сильфона, заглушенного с обеих торцев и размещенного внутри внутренней трубы над боковыми отверстиями, при этом нижний торец полости жестко соединен с внутренней трубе, а верхний жестко соединен с запорным элементом в виде диска, расположенного под нижни л торцом полости. причем сильфонная полость клапана заполнена газом, неконденсирующимся f3 диапазоне рабочих температур, Клапан также может быть выполнен в форме конуса с основанием, выполняющим роль запорного элемента, по периметру которого закреплены. по крайней мере, три направляющих штыря, подвижно установленных в отверстиях седла, на концах которых установлен ограничитель перемещения клапана, Запорный элемент клапана может быть также выполнен в виде диска, между которым и основанием конического участка внутренней трубы размещена пружина.
Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает. что пэрогазовый жидкопоршневой двигатель отличается от известного испарителем, выполненным в виде цилиндрической полости, образованной цилиндрическим участком с двумя торцевыми заглушками, в которой на цилиндрической поверхности жестко закреплены продольные перфорированные ребра в виде зигзагообразной ленты. а ребра установлены с зазором по отношению к верхней заглушке, в которой со стороны полости выполнен рассекатель с вершиной, расположенной на оси голости. Данная конструкция испарителя имеет высокое отношение площади теплообменной поверхности испарителя к ее обьему и одновременно обладает более высокой механической прочностью по сравнению с прототипом при одной и той же толщине стенки. так как цилиндрическая с енка имеет более высокую механическую прочность по сравнению с прототипом.
Указанное преимущество предложенного испарителя позволяет эффективно использовать при более высоких перепадах давлений в полости испарителя и меньшей толщине стенки, что обеспечивает лучшие условия для передачи тепла от источника к рабочему телу, а также повышает надежность его работы. Выполнение же зазора между продольным оребрением и торцевой заглушкой, а также выполнение в торцевой заглушке рассекателя, позволяет направлять струи рабочей жидкости и капли на внутреннюю цилиндрическую поверхность испарителя, имеющую наиболее высокую температуру, где происходит их интенсивное испарение и нагревание пара до состояния перегретого, который после испарения нагревается не только на цилиндрической поверхности, но также при контакте с продальными ребрами. Перфорация ребер повышает устойчивость работы испарителя, а следовательно, и двигателя в целом за счет исключения образования автономных каналов, Отсутствие перфорации в ребрах привело бы к тому, что каждый канал начал бы работать как самостоятельный испаритель независимо от работы соседних каналов.
Поскольку количество жидкости, поступающей в каждый канал в виде брызг и струй, в этом случае будет неодинаковым, то и количество образующегося пара в каждом из них и продолжительность его генерации также будет неодинаковой, что привело бы к нарушению устойчивости работы двигателя. Огличие также состоит в том, что на выходном участке внутренней трубы установлен клапан, обеспечивающий открытие и закрытие выходного отверстия внутренней трубы B зависимости от давления в рабочем обьеме двигателя. Установка клапана на выходном отверстии внутренней трубы позволяет использовать работу расширения парогазовой смеси полностью на разгон жидкости в нагнетательном канале, которая затем направляется через сопло на рабочее колесо турбины, т,е. введение клапана позволяет увеличить эффективность преобразования тепловой энергии в механическую. Кроме этого, установка клапана на выходном отверстии внутренней трубы обеспечивает более эффективную конденсацию пара и охлаждение газа в конце рабочего хода, поскольку клапан открывается в конце процесса расширения парогазовой смеси и холодная жидкость из Bllóòðåííåé
200 ".51
10
30
50
55 трубы поступает в рабочий обьем и обеспечивая тем самым эффективный контактный теплообмен между жидкостью, паром и газом, обеспечивая более полную конденсацию пара и охлаждение газа.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема парогаэового жидкопоршневого двигателя; на фиг, 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел выходного участка внутренней трубы, содержащий клапан с замкнутой сильфонной полостью; на фиг. 4 — сечение
Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 — узел выходного участка внутренней трубы с обратным клапаном; на фиг. 6 — сечение В-В на фиг. 1.
Двигатель содержит последовательно соединенные испаритель 1, парогаэожидкостной канал 2 и холодильник 3. Испаритель
1 выполнен в виде цилиндрической полости, образованной цилиндрическим участком 4 и двумя торцевыми заглушками, в нижней 5 иэ которых со стороны парогазожидкостного канала 2 выполнено отверстие, а в верхней 6 со стороны цилиндрической полости выполнен рассекатель с вершиной, расположенной на оси полости, На внутренней поверхности цилиндрического участка 4 испарителя 1 жестко закреплены продольные перфорированные ребра в виде зигзагообразной ленты 7, ребра установлены с зазором по отношению к верхней заглушке 6.
Парогазожидкостной канал 2 и холодильник
3 выполнены в виде двух коаксиальных труб, при этом нижний конец внутренней трубы 8 подсоединен к всасывающей трубе 9 с образованием канала U-обр эной формы, а нижний конец наружной трубы 10 парогазожидкостного канала 2 подсоединен к нагнетательной трубе 11 меньшего по сравнению с межтрубным пространством сечения также с образованием канала U-образной формы, Участок 12 наружной трубы 10, примыкающий к испарителю 1, имеет коническую форму, меньшее основание которого подключено к испарителю 1. В верхней части внутренней трубы 8 установлен клапан.
Предлагается три варианта выполнения клапана. Клапан может быть выполнен в виде сильфонной полости 13. размещенной внутри внутренней трубы 8 в промежутке между коническим участком с основанием
14 и отверстиями 15 внутренней трубы 8.
При этом нижний торец сильфонной полости 13 жестко соединен с внутренней трубой
8, а верхний торец жестко соединен с запорным элементом 16 через стойки 17. Во внутренней трубе 8 под запорным элементом 16 выполнено седло 18, Клапан также может быть выполнен е виде обратно о клапана, содержащего запорный элемент 16, сопряженный с седлом 18. Между запорным элементом 16 и основанием конического участка 14 установлена пружина 19. Третьим вариантом клапана является обратный клапан, имеющий конический элемент 20 с основанием, выполняющим роль запорного элемента, по периметру которого закреплены по крайней мере три направляющих штыря 21, подвижно установленных в отверстиях седла 18, на концах которых установлен ограничитель 22 перемещения клапана.
Верхняя часть всасывающей трубы 9 подключена к камере 23. Часть объема испарителя 1, парогазожидкостной канал 2, всасывающая 9 и нагнетательная 11 трубы и часть объема камеры 23 заполнены рабочей жидкостью 24. Другие части испарителя
1 и камеры 23 заполнены смесью неконденсирующихся в интервале рабочих температур газов 25. В камере 23 над уровнем рабочей жидкости 24 установлено рабочее колесо 26 гидротурбины, а вал 27 рабочего колеса 26 гидротурбины имеет герметичный выход эа пределы камеры 23. Часть теплообменной поверхности холодильника 3 размещена на участке нагнетательной трубы
11, которая герметично введена в камеру
23, выход которой установлен соосно с рабочим колесом 26 гидротурбины и подключен к соплîвому аппарату 28, размещенному внутри рабочего колеса 26 в центральной его части и содержа;цему по крайней мере два сопла 29. На фиг. 6 изображен сопловой аппарат с четырьмя соплами. В парогазожидкостном канале 2 между внутренней 8 и наружной 10 трубами размещена вставка 30, выполненная в виде продольных каналов одинакового сечения и формы. Камера 23 размещена выше уровня испарителя 1, Парогаэовый жидкопоршневой двигатель работает следующим образом.
Перед началом работы двигатель заправляют рабочей жид остью, в в испаритель 1 и камеру 23 вводится нсконденсирующийся в диапазоне рабочих температур гаэ или смесь газов. Затем к рабочему телу в испарителе 1 подводится, а в холодильнике 3 от него отводится тепло.
Жидкость рабочего тела закипает, а неконденсирующийся газ нагревается, что приводит к увеличению давления парогазовой смеси в испарителе 1. Под действием давления в рабочем объеме двигателя клапан закрывает выходное отверстие внутренней трубы 8. В случае использования клапана с сильфонной полостью 13, давление в которой выбрано иэ условий его открытия в момент завершения рабочего хода жидкого поршня, повышение давления в испарителе
2000451
20
40
55
1 выше давления в сильфонной полости 13 приведет к сжатию сильфо> а, усилие с которого передается на эапорный элемент 16 через стойки 17, обеспечивая его перемещение до посадки на седло 18 внутренней трубы 8. Использование же обратных клапанов обеспечивает открытие и закрытие выходного отверстия внутренней трубы 8 в зависимости от давления в рабочем обьеме. При повлшении давления в рабочем обьеме обратный клапан закрывает выходное отверстие внутренней трубы 8, а при понижении давления в конце рабочего хода обратный клапан открывает выходное отверстие внутренней трубы 8. Закрытие выходного отверстия внутренней трубы 8 во время рабочего хода жидкого поршня позволяет использовать работу расширения парогазовой смеси полностью на разгон жидкости о нагнетательном канале, которая затем направляется через сопла 29 соплооого аппарата 28 на рабочее колесо 26 турбины, что повышает термодинамическую эффективность двигателя. Под действием давления парогазовой смеси рабочая жидкость перемещается по межтрубному пространс1ву парогазожидкостного канала 3 через каналы вставки 30 и по каналу холодильника 3, а затем поступает соответственно Во всасывающую 9 и нагнетательную 11 трубы. Б результате замыкания конца нагнета1ельной трубы 11 на осасыоающую через соплооой аппарат 28 и рабочее колесо 26 турбины, размещенных в камере 23, обеспечивается, оо-первых, преобразование кинетической энергии струи жидкости в крутящий момент на валу
27 рабочего колеса 26 турбины, оо-вторых, циркуляцию рабочей жидкости в контуре парогазового жидкопорш невого двигателя и, в
-третьих, насыщение рабочей жидкости 24 неконденсирующимся в диапазоне рабочих температур газом или смесью газов струями жидкости, выходящими с лопаток рабочего колеса 26, которые при ударе о поверхность жидкости 24 захватывают газ, причем размещение камеры 23 о наиболее холодной части контура доигатег озооляет обеспечить максимальное насыщение рабочей жидкости неконденсирующимся газом, Процесс расширения паровой смеси над жидкостью в парогаэожидкостном канале 2, как показали исследования на стеклянных моделях, протекают по принципу затопленных парогаэовых струй с образованием в жидкости в конце рабочего хода парогазооых пузырьков и образова:ием значительного прогиба поверхности жидкости с увеличением площади этой поверхности. Это позволяет интенсифицировать процесс конденсации отработанного пара о конце рабочего хода за счет увели ения теплообменной оверхности между паром и жидкостью при образовании конуса конденсации и паровых пузырьков. Интенсификация процесса конденсации отработанного парэ ускоряет этот процесс и обеспечивает более полную конденсацию. При этом часть образовавшихся пузырьков будет уноситься с жидкостью в нагнетательную трубу 11, а иэ нее в камеру 23, После конденсации отработанного пара, охлаждения неконденсирующегося газа и отвода тепла от рабочей жидкости в холодильник 3 давление в рабочем объеме понижается до значения, при котором происходит срабатывание клапана и открытие выходного отверстия внутренней трубы 8. Холодная жидкость из выходного отверстия внутренней трубы 8 попадает в рабочую полость с отработанной парогазовой смесью, что приводит к конденсации отработанного парэ, оставшегося в рабочем обьеме, и охлаждению газа. В результате, давление в рабочем объеме станет еще ниже, а перепад давления в термодинамическом цикле станет выше. что приведет к повышению термодинамической эффективности двигателя. Кроме этого, дополнительное снижение давления в рабочем обьеме двигателя приведет к более ускоренному движению жидкого поршня при обратном ходе к испарителю. На этом завершается процесс рабочего хода. Под действием перепада давления между давлением о камере и рабочем объеме, а также гидростатического столба жидкости начинается обратное движение жидкости в обоих
U-образных каналах в сторону испарителя
1, Увеличение количества пузырьков, образующихся в жидкости в конце рабочего хода при размещении в парогазожидкостном канале 2 вставки 30 с продольными каналами одинаковой формы и сечения, заполняющих все сечение межтрубного пространства, обусловлено следующим.
Образование пузырьков в жидкости, движующейся по гладкому каналу под действием расширяющегося парогазового потока. возможно только при определенных условиях, аналогичных тем, которые имеют место в.затопленных парогазовых струях, когда в вершине конуса затопленной парогазовой струи эа счет завихрений образуются пузырьки, движующиеся вдоль оси потока, при этом чем больше диаметр парогазожидкостного канала, тем соответственно меньшее количество пузырьков будет приходиться на единицу площади сечения канала, так как в затопленных струях пузырьки формируются только в вершине ко2000451
25
35
45
55 нуса затопленной струи. Как показали исследования на стеклянных моделях при использовании в качестве рабочей жидкости воды, а в качестве парогазовой смеси — пэро воздуш ной смеси, пуз ы рыси в жидкости, движущейся по парогазожидкостному каналу 2, начинают образовываться уже при диаметрах 4 мм. Поэтому чем больше будет затопленных струй, тем больше количество пузырьков будет образовываться на единицу площади сечения парогазожидкостного канала 2. Выбор количества каналов во вставке 30 будет определяться единичной мощностью двигателя, причем чем больше мощность двигателя, тем большее количество пузырьков требуется для обеспечения эффективной регенерации тепла отработанного парэ и образования требуемого количества пара в испарителе 1 при струйном впрыске в испаритель жидкости в виде брызг и струй при разрыве пузырьков на границе раздела фаз. Поэтому для увеличения единичной мощности двигателя необходимо увеличивать площадь сечения межтрубного пространства парогазожидкостного канала 2 и количество образующихся пузырьков, так как каждый канал вставки является источником образования пузырьков, При обратном ходе жидкого поршня под действием перепада давления íà его концах и гидростатического напора жидкость во внутренней трубе 8, насыщенная неконденсирующимся газом в камере ?3, будет двигаться к испарителю 1 со знлчительно большей скоростью, чем жидкость в межтрубном пространстве, так как площадь сечения межтрубного пространства больше сечения внутренней трубы 8, Поскольку жидкость, движущаяся во внутренней трубе
8, является более холодной, чем жидкость в межтрубном пространстве, то при своем движении в сторону испарителя 1 она будет отбирать теплоту от жидкости, движущейся в межтрубном пространстве, обеспечивая процесс регенеративного подогрева рабочей жидкости во внутренней трубе 8, движущейся в сторону испарителя 1. Нагрев насыщенной неконденсирующимся газом жидкости сопровождается выделением из нее газа в виде пузырьков и испарения в них жидкости за счет чего пузырьки будут увеличиваться в размерах. При понижении давления в рабочем обьеме. а следовательно, и в жидкости, движущейся в пароглзожидкостном канале 2, пузырьки со вмесью газов являются очагами испарения в них окружающей рабочей жидкости и аккумулируют ее тепловую энергию, Испарение рабочей жидкости в обьемы пузырьков сопровождлется ее охллждением, и результате чего умен «laeTct< копичес<во <еплоты. передэваемой от рабочего тслл окрущлющей среде и холодильнике 3.
Таким образом, в предпоженном двигателе осуществляется двухступенчатая реге1<ерлция . теплоты, что существенно повышле1 его Tet>t tolittt<àt<è÷àcêóþ эффект<<пность. После завершения рабочего хода жидкого поршня жидкость из внутренней трубы 8 посгуплет н л<е>ктрубное пространство, обеспечивая конденслци<о оставшегося в нем парэ, охлаждение неконденсирующегося газа и попол<<яя обьем жидкости в межтрубном пространстве и нагне1лтельной 1рубе 11 в количестве, равном количеству жидкости, выходящей из Но гнетлтельиой трубы 11 00 время рэбочег0 хода. Затем онэ смашивэется с жидкостью, движущейся по ме>ктрубному пространству в второну испэрителя 1. При приближении гргницы раздела флз к исплритеп<о 1 с ее поверхности в исплрптепь начинают лететь брызги от лопнувших г<уз<<рьков, всплывающих 1<э nottepxt loci ь из >к<<дкос1и. Г1лрообрэзовлние .кидкости нл <еплообменной
noDep>,tI0c<11 исплритепя приведет к повышению длвленип плроглзовой смеси в рабоlett обье< <е. lip<< lloл .,Itctlv n(toAonbt tIerpet 2000451 55 паровом жидкопоршневом двигателе, Жидкий поршень при обратном ходе останавливается у входа в испаритель 1 иэ-за резкого увеличения давления в рабочем объеме испарителя. Перед входом в испаритель 1 пузырьки сжимаются с повышением термодинамического потенциала их содержимого, которое выбрасывается из жидкого поршня в испаритель с образованием брызг и струй, возвращая тем самым в зону нагрева парогазовую смесь повышЕнного потенциала для повторного использования, а также дозированное количества жидкости, которая полностью переходит в пар. На этом завершаются процессы обратного хода, после чего термодинамический цикл повторяется о указанной последовательности. Унас из рабочего обьема с пузырьками неконденсирующегося газа в процессе рабочего хода компенсируется постоянным подводом такого же количества неконденсирующегося газа в рабочий объем с жидкостью, насыщенной этим газом, подаваемой па внутренней трубе 8 во время обратного хода, что позволяет поддерживать в рабочем объеме постоянное количество неконденсирующегося газа, Это позволяет обеспечить высокую устойчивость и надежность работы двигателя, В качестве источника тепла для испарителя может использоваться солнечная энергия. Для этого испаритель помещают в фокус солнечного конденсатора. Кроме этого, испаритель может нагреваться путем помещения его в топку теплогенератора, в которой может сжигаться газообразное. жидкое или твердое топливо. Тепло от стенок испарителя 1 и ребер, установленных в его полости, передается к рабочему телу двигателя. Перфорация ребер повышает устойчивость работы испарителя, а следовательно и двигателя в целом, за счет исключения образования автономных каналов. Отсутствие перфорации в ребрах привело бы к тому, чта каждый канал начал бы работать как самостоятельный испаритель независимо от работы соседних каналов. Поскольку количество жидкости, поступающей в каждый канал о виде брызг и струй, в этом случае будет неодинаковым, то и количество образующегося пара в каждом из них и продолжительность ега генерации также будут неодинаковыми, что привело бы к нарушению устойчивости работы двигателя. Таким образом, предложенный парогазовый жидкопоршневой двигатель обладает 50 повышенной энергетической эффективностью, надежностью и компактностью. Фо рмула изобретения 1. Парогазовый жидкопоршневой двигатель, содержащий последовательно соединенные испаритель, парогазажидкостный канал, холодильник и нагнетательно-всасывающую трубу, заполненные жидкостью. выполняющей одновременно роль рабочего тела и жидкого поршня, и камеру, заполненную газовой смесью, отличающийся тем, что парогазожидкостный канал и холодильник выполнены в виде двух коаксиальных труб, при этом нижний конец внутренней трубы подсоединен к всасывающей трубе с образованием канала U-образной формы, нижний конец наружной трубы подсоединен к нагнетательной трубе меньшего сечения с образованием канала U-образной формы. а верхний участок внутренней трубы имеет форму конуса с вершиной, расположенной на входе в испаритель, в основании которого выполнены отверстия, над ними установлен клапан с запорным элементом, сопряженным с седлом, в виде которого выполнено выходное отверстие внутренней трубы перед коническим участком, верхняя часть всасывающей трубы подключена к камере, частично заполненной газовой смесью, в последней над уровнем жидкости установлено рабочее колесо гидротурбины, на лопатки которого направлен выходной участок нагнетательной трубы, выполненный о виде сопла, а вал гидротурбины имеет герметичный выход за пределы камеры, при этом в парогазожидкостном канале между внутренней и наружной трубами размещена вставка, выполненная в виде продольных каналов одинакового сечения и формы и установленная ниже уровня отверстий s верлней части внутренней трубы, а испаритель выполнен в виде цилиндрической полости, образованной цилиндрическим участком и двумя торцевыми заглушками, в нижней из которых со стороны парогазожидкостного канала выполнено отверстие, на внутренней цилиндрической поверхности испарителя жестко закреплены продольные ребра с перфорацией о виде зигзагообразной ленты, ребра установлены с зазором относительно верхней заглушки, в которой со стороны полости выполнен рассекатель с вершиной, расположенной на оси полости, а участок наружной трубы, примыкающий к испарителю, имеет коническую форму, меньшее основание которого подключено к испарителю. 2. Двигатель по и. 1, о т л и ч э ю щ и йс я тем, что клапан содержит размещенную во внутренней трубе над боковыми отвер2000451 Фиг.2 фиг. т стиями полость в виде сильфона, заглушенного с обеих сторон, при этом нижний торец полости жестко соединен с внутренней трубой, а верхний жестко соединен с запорным элементом в виде диска, расположенным под нижним торцом полости, причем сильфонная полость заполнена газом, не конденсирующимся в диапазоне рабочих температур. 3. Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что клапан имеет форму конуса с основанием, выполняющим роль запорного элемента. по периметру которого закреплены по крайней мере три направляющих штыря, подвижно установленных в отвер5 стиях седла, на концах которых установлен ограничитель перемещения клапана. 4„Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что запорный элемент клапана выполнен в виде диска, между которым и осно10 ванием конического участка внутренней трубы размещена пружина. 2000451 22 Риг.5 Фиг. 6 Составитель И.Атманов Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Ливринц Редактор Заказ 3071 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 1)3035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101
