Способ управления газораспределительным клапаном тепловой машины внешнего сгорания

Изобретение относится к тепловым машинам, а именно к двигателям с внешней камерой сгорания. Техническим результатом является повышение надежности управления двигателем. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют нагрев воздух во внутренней полости теплообменника. Воздух из теплообменника поступает в полость привода газораспределительного клапана. Фиксатор положения газораспределительного клапана и пружина привода газораспределительного клапана настроены на срабатывание при пределе максимально допустимого давления воздуха в теплообменнике. В момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике достигнет предельно допустимой величины, воздух, поступающий в полость привода газораспределительного клапана, открывает его, и воздух, поступающий из теплообменника, приводит во вращение турбину, соединенную валом с ротором электрогенератора и компрессором. Отработавший в турбине воздух выбрасывается в атмосферу. Компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан подает воздух в пневмоаккумулятор. После того как ротор электрогенератора получит импульс кинетической энергии вращения, давление воздуха в теплообменнике уменьшится до величины, при которой привод газораспределительного клапана возвращается в исходное положение. Доступ воздуха из теплообменника на турбину перекрывается, а доступ воздуха из пневмоаккумулятора через обратный клапан в теплообменник открывается и начинается очередной цикл нагрева воздуха в теплообменнике. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известные схемы двигателей Стирлинга («Двигатели Стирлинга» Г. Ридер, Ч. Хупер, Издательство «Мир» Москва, 1986), преобразующих тепловую энергию в электроэнергию, имеют один существенный недостаток. Частота вращения ротора электрогенератора зависит от интенсивности подвода теплового потока к рабочему телу. Максимальная эффективность преобразования кинетической энергии ротора любого электрогенератора в электроэнергию наблюдается при условии совпадения частоты ротора с резонансной частотой электромагнитного контура электрогенератора.

Цель заявленного изобретения - обеспечить управление газораспределительным клапаном при трансформации тепловой энергии тепловой машины внешнего сгорания в электроэнергию.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, компрессора и электрогенератором, трансформирующей тепловую энергию в электроэнергию при неравномерной подаче тепла к теплообменнику.

Тепловая энергия нагревает рабочее тело, воздух, во внутренней полости теплообменника 1 любым видом тепловой энергии - радиацией солнца, газообразным, жидким или твердым топливом. Воздух из теплообменника 1 поступает в полость привода газораспределительного клапана 2 (поршневого или сильфонного типа). Фиксатор положения газораспределительного клапана 3 (пружинного, биметаллического или иного типа) и пружина привод газораспределительного клапана 4 настроены на срабатывание при пределе максимального допустимого давления воздуха в теплообменнике 1, которое выбирается по соображениям прочностных характеристик материала теплообменника 1. В момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике 1 достигнет предела максимально допустимого давления, поступающий в полость привода газораспределительного клапана 2 воздух переводит газораспределительный клапан 5 в положение, при котором поступающий из теплообменника 1 воздух приводит во вращение турбину электрогенератора 6. Турбина электрогенератора 6 соединена валом 7 с ротором электрогенератора 8 и компрессором 9. Под действием поступающего на турбину электрогенератора 6 воздуха из теплообменника 1 ротор электрогенератора 8 получает импульс кинетической энергии вращения, соответствующий кинетической энергии поступающего на турбину электрогенератора 6 потока воздуха. Отработавший в турбине электрогенератора 6 воздух выбрасывается в атмосферу. Компрессор 9 забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора 10 подает воздух в пневмоаккумулятор 11. После того как ротор электрогенератора 8 получит импульс кинетической энергии вращения, давление воздуха в теплообменнике 1 уменьшится до величины, при которой пружина привода газораспределительного клапана 4 возвращает привод газораспределительного клапана 2 в исходное положение. В результате доступ воздуха из теплообменника 1 на турбину электрогенератора 6 перекрывается, а доступ воздуха из пневмоаккумулятора 11 через обратный клапан теплообменника 12 в теплообменник 1 открывается и начинается очередной цикл нагрева воздуха в теплообменнике 1 и накопления кинетической энергии вращения ротором электрогенератора 8. В момент времени, когда при очередной подаче воздуха на турбину электрогенератора 6 прекращается увеличение кинетической энергии вращения ротором электрогенератора 8, система управления подключает электрогенератор 8 к нагрузке, например к аккумулятору. Затем циклы генерирования электроэнергии электрогенератором 8 повторяются, чем обеспечивается максимальная эффективность трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к воздуху в теплообменнике 1 тепловой машины внешнего сгорания.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

В способе управления газораспределительным клапаном тепловой машины внешнего сгорания, включающем теплообменник, привод газораспределительного клапана, фиксатор положения газораспределительного клапана, газораспределительный клапан, турбину электрогенератора, компрессор, обратный клапан компрессора и обратный клапан теплообменника, согласно изобретению тепловая энергия нагревает воздух во внутренней полости теплообменника, который поступает в полость привода газораспределительного клапана, фиксатор положения газораспределительного клапана и привод газораспределительного клапана настроены на срабатывание при пределе максимального допустимого давления воздуха в теплообменнике, поступающий в полость привода газораспределительного клапана воздух переводит газораспределительный клапан в положение, при котором воздух из теплообменника приводит во вращение турбину электрогенератора, турбина электрогенератора соединена валом с ротором электрогенератора и компрессором, ротор электрогенератора получает импульс кинетической энергии вращения, отработавший в турбине электрогенератора воздух выбрасывается в атмосферу, компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора подает воздух в пневмоаккумулятор, после того как ротор электрогенератора получит импульс кинетической энергии вращения, давление воздуха в теплообменнике уменьшится до величины, при которой привод газораспределительного клапана возвращается в исходное положение, при этом доступ воздуха из теплообменника на турбину электрогенератора перекрывается, а доступ воздуха из пневмоаккумулятора через обратный клапан теплообменника в теплообменник открывается и начинается очередной цикл нагрева воздуха в теплообменнике.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР и производство тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором не могут существенно отличаться от таковых при проектировании и производстве классического ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Чертеж. Принципиальная схема тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором.

1 - теплообменник; 2 - привод газораспределительный клапана; 3 - фиксатор положения газораспределительного клапана; 4 - пружина привод газораспределительного клапана; 5 - газораспределительный клапан; 6 - турбина электрогенератора; 7 - вал; 8 - электрогенератор; 9 - компрессор; 10 - обратный клапан компрессора; 11 - пневмоаккумулятор; 12 - обратный клапан теплообменника.

Способ управления газораспределительным клапаном тепловой машины внешнего сгорания, включающей теплообменник, привод газораспределительного клапана, фиксатор положения газораспределительного клапана, газораспределительный клапан, турбину электрогенератора, компрессор, обратный клапан компрессора и обратный клапан теплообменника, отличающийся тем, что тепловая энергия нагревает воздух во внутренней полости теплообменника, который поступает в полость привода газораспределительного клапана, фиксатор положения газораспределительного клапана и привод газораспределительного клапана настроены на срабатывание при пределе максимально допустимого давления воздуха в теплообменнике, поступающий в полость привода газораспределительного клапана воздух переводит газораспределительный клапан в положение, при котором воздух из теплообменника приводит во вращение турбину электрогенератора, турбина электрогенератора соединена валом с ротором электрогенератора и компрессором, ротор электрогенератора получает импульс кинетической энергии вращения, отработавший в турбине электрогенератора воздух выбрасывается в атмосферу, компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора подает воздух в пневмоаккумулятор, после того как ротор электрогенератора получит импульс кинетической энергии вращения, давление воздуха в теплообменнике уменьшится до величины, при которой привод газораспределительного клапана возвращается в исходное положение, при этом доступ воздуха из теплообменника на турбину электрогенератора перекрывается, а доступ воздуха из пневмоаккумулятора через обратный клапан теплообменника в теплообменник открывается и начинается очередной цикл нагрева воздуха в теплообменнике.



 

Похожие патенты:

Камера сгорания постоянного объема для авиационного турбинного двигателя содержит клапан впуска сжатого газа, выполненный с возможностью принятия открытого положения и закрытого положения, в котором он блокирует впуск сжатого газа в камеру.

Способ работы блока пульсирующих камер сгорания заключается в подаче воздуха в каждую из неподвижных цилиндрических камер сгорания через входные воздушные окна в течение времени их периодического открытия, подаче топлива в камеры сгорания, зажигании его искровым зарядом в периоды закрытия входных воздушных и выходных газовых окон и удалении потока этих продуктов сгорания из камер сгорания через периодически открывающиеся выходные газовые окна.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-желобовой двигатель внутреннего сгорания включает два диска.

Изобретение относится к энергетике. Газовая турбина цикличного внутреннего сгорания, содержащая, по меньшей мере, одну, снабженную впускными клапанами и устройством зажигания, камеру сгорания, причем, по меньшей мере, одна камера сгорания со стороны выпуска газа лишена запорных устройств, так что она остается постоянно открытой со стороны выпуска газа.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям с пульсирующей работой камер сгораний, предназначено для развития малой авиации, дельтопланов, аппаратов на воздушной подушке и других видов транспорта и механизмов.

Изобретение относится к двигателестроению, Камерно-инжекторно-турбинный двигатель содержит сообщенные между собой посредством вала турбину и компрессор с электрогенератором, камеры сгорания, системы управления, охлаждения и зажигания.

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, использующим разницу температур и преобразующим тепловую энергию в механическую или электрическую.

Изобретение относится к энергетике. Твердотопливная газотурбинная установка, содержащая компрессор, турбину, полезную нагрузку, расположенные на одном валу, твердотопливную камеру сгорания, выполненную в виде последовательно установленных газификатора, дожигателя и смесителя, и теплообменник.

Устройство экономного производства электроэнергии и тепла состоит из котельной, воздушно-турбинного двигателя, радиаторов. Выход из заборника атмосферного воздуха (3) связан с входом в воздушно-газовый радиатор (4), выход из которого связан с входом в воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (5), выход из которого связан с входом в воздушно-газовый радиатор (6), выход из которого связан с входом в воздушную турбину воздушно-турбинного двигателя (7), выход из которой связан с входом в поддувало котельной (1).

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано на газораспределительных станциях, в составе которых имеется энергетическая установка.

Изобретение относится к турбинным установкам и может быть использовано в транспортной технике, в частности, в качестве двигателей для летательных аппаратов. .

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям с внешним подводом теплоты, работающим по замкнутому регенеративному циклу. .

Изобретение относится к двигателестроению, а более конкретно к устройству силовых агрегатов автомобилей. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при разработке и модернизации транспортных двигателей с внешним подводом тепла. .

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить экономичность установки, содержащей дизель и двигатель Стирлинга, нагреватель которого расположен в магистрали выпуска отработавших газов дизеля.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в транспортных газотурбинных установках. .

Изобретение относится к тепловым машинам, а именно к двигателям с внешней камерой сгорания. Техническим результатом является повышение надежности управления двигателем. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют нагрев воздух во внутренней полости теплообменника. Воздух из теплообменника поступает в полость привода газораспределительного клапана. Фиксатор положения газораспределительного клапана и пружина привода газораспределительного клапана настроены на срабатывание при пределе максимально допустимого давления воздуха в теплообменнике. В момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике достигнет предельно допустимой величины, воздух, поступающий в полость привода газораспределительного клапана, открывает его, и воздух, поступающий из теплообменника, приводит во вращение турбину, соединенную валом с ротором электрогенератора и компрессором. Отработавший в турбине воздух выбрасывается в атмосферу. Компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан подает воздух в пневмоаккумулятор. После того как ротор электрогенератора получит импульс кинетической энергии вращения, давление воздуха в теплообменнике уменьшится до величины, при которой привод газораспределительного клапана возвращается в исходное положение. Доступ воздуха из теплообменника на турбину перекрывается, а доступ воздуха из пневмоаккумулятора через обратный клапан в теплообменник открывается и начинается очередной цикл нагрева воздуха в теплообменнике. 1 ил.

Наверх