Способ сжигания топлива в двигателе внешнего сгорания

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внешнего сгорания, паровым котлам и отопительным системам. В герметично закрытую камеру сгорания подают порцию топлива и окислителя. С помощью свечи зажигания поджигают топливовоздушную смесь. После сгорания смеси и завершения теплового обмена продукты сгорания выводят из камеры сгорания. При необходимости процесс повторяется многократно. При этом продукты сгорания могут осуществлять работу по подаче топлива и окислителя в камеру сгорания. Кроме того, выводимые продукты сгорания могут использоваться для приведения в движение поршня паровой машины. Возможна подача в камеру сгорания воды или одноатомного газа в момент максимальной температуры горения топливовоздушной смеси. Изобретение обеспечивает повышение экономичности путем уменьшения тепловых потерь и габаритов камеры сгорания и выхлопной трубы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к способам работы двигателей внешнего сгорания.

Известен способ сжигания топлива в источнике нагрева котла паровой машины (см. журнал "Техника молодежи" N 6, 1997, с. 43) заключающийся в подаче топлива и окислителя в камеру сгорания источника нагрева, воспламенение смеси с помощью свечи зажигания и отводе продуктов сгорания из камеры сгорания.

Однако известный способ характеризуется как малым КПД теплопередачи, запасенной при сгорании топлива, энергии паровому котлу, так и большими размерами камеры сгорания и выхлопной трубы.

Целью изобретения является повышение экономичности путем уменьшения в 1,5 - 2 раза тепловых потерь и габаритов камеры сгорания и выхлопной трубы.

Поставленная цель достигается тем, что по способу сжигания топлива в двигателе внешнего сгорания путем подачи топлива и окислителя в камеру сгорания, инициирование горения топливовоздушной смеси электрическим разрядом с последующим удалением продуктов сгорания, процесс осуществляют порционально в замкнутой от окружающей среды камере сгорания. При этом продукты сгорания могут осуществлять работу по подаче топлива и окислителя в камеру сгорания. Кроме того, выводимые продукты сгорания могут использоваться для приведения в движения поршня паровой машины. В этом случае возможна подача воды или одноатомного газа в камеру сгорания дополнительной форсункой в момент максимальной температуры горения топлива.

На чертеже представлена схема источника нагрева котла паровой машины, в частности реализующая предложенный способ.

Источник нагрева содержит: герметичную камеру сгорания - 1, форсунку подачи топлива - 2, форсунку подачи окислителя - 3, свечу зажигания - 4 и клапан вывода продуктов сгорания - 5.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

С помощью форсунок 2 и 3 в герметичную камеру сгорания 1 под давлением подают порцию топлива и окислителя (в качестве окислителя можно использовать воздух). Затем свечой 4 поджигают топливовоздушную смесь. После завершения теплообмена камера сгорания - паровой котел, продукты сгорания удаляют через клапан 5. После чего процесс при необходимости повторяют. Удаленные продукты сгорания могут быть использованы для привода подачи топлива и окислителя в камеру сгорания. В случае использования теплоизолированной камеры сгорания (без теплообмена с внешней средой) создаваемое в камере давление при сжигании топлива и окислителя может быть использовано для привода цилиндропоршневой группы паровой машины. Более того, дополнительной форсункой (в этом случае) в камеру сгорания можно подать воду или одноатомный газ (например, аргон или гелий) в момент максимальной температуры горения топливовоздушной смеси. Вода или одноатомный газ способствуют повышению давления в камере сгорания при одновременном понижении температуры. Необходимо отметить, что камера сгорания должна выдерживать большое избыточное давление (50 - 500 атм), поэтому она должна быть по возможности прочной, иметь минимальный объем и форму максимально приближенную к сферической. Использование камеры сгорания, например, вне парового котла требует либо организации эффективного теплоотвода либо применение тугоплавких материалов. Для получения более равномерного процесса теплообмена камера сгорания - паровой котел возможно применение двух и более герметичных камер сгорания. Не исключается также подача топлива с окислителем через одну форсунку.

Предложенный способ сжигания топлива применим также для нагрева котлов отопительной системы, он может быть использован для выделения тепла в бытовых или технических нуждах без использования котельных агрегатов и т.д.

Формула изобретения

1. Способ сжигания топлива в двигателе внешнего сгорания, включающий подачу топлива и окислителя в камеру сгорания, инициирование горения топливовоздушной смеси электрическим зарядом с последующим удалением продуктов сгорания, отличающийся тем, что сжигание топливовоздушной смеси осуществляют порционально в замкнутой от окружающей среды камере сгорания, а удаление продуктов сгорания осуществляют после завершения теплообмена между камерой сгорания и паровым котлом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаленные продукты сгорания осуществляют работу по подаче топлива и окислителя в камеру сгорания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаленные продукты сгорания осуществляют работу по перемещению поршня парового двигателя.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в камеру сгорания подают воду в момент максимальной температуры горения топливовоздушной смеси.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что в камеру сгорания подают одноатомный газ в момент максимальной температуры горения топливовоздушной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1