Двигатель внутреннего горения
№ 49635
Класс 4ба, 1 иа"
АВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО Ня ИЗОБРЕТ(НИЕ двигателя внутреннего горения.
К авторскому свидетельству П. А. Кропачева,заявленному 11 апреля
1934 года (спр. о перв. № 145610), с присоединением заявки от 15 сентября 1934 года (спр. о перв. № 154042).
0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года, Известны двигатели внутреннего горения с кольцевыми цилиндрами и лопастными поршнями, связанными с насаженным на вал диском и с расположенным в стенках цилиндров принудительно переставляемыми заслонками, имеющие несколько ступеней давления и снабженные укрепленными на общем валу компрессорами.
В предлагаемом двигателе торцевые стенки цилиндров соединены с венцом рабочего диска, образующим выступы, представляющие собою лопастные поршни, а между торцевыми стенками образуются промежуточные кольцевые камеры, используемые в качестве масляных резервуаров для подачи смазки. Торцевые стенки цилиндров снабжены с внешних сторон криволинейными направляющими желобками, предназначенными для перемещения передвижных заслонок при помощи входящих в эти желобки загнутых хвостовиков заслонок.
На схематическом чертеже фиг. 1 изображает перспективный вид двигателя; фиг. 2 — продольный его разрез; фиг. 3 — поперечный разрез компрессора; фиг. 4 — поперечный разрез турбины; фиг. 5 — поперечный разрез турбины по перегородке, отделяющей одно отделение турбины от другого, и схему смазки турбины, фиг. б — перспективный вид турбинного и компрессорного колес с частичным вырезом; фиг. 7 — продольный разрез подвижной стенки; фиг. 8— поперечный ее разрез; фиг. 9 — схему видоизмененного устройства для регулирования подачи подвода воздуха в компрессор; фиг, 10 — схему видоизмененного питательного устройства для пылевидного топлива и приспособления для подачи воды в газопроводы; фиг. 11— поперечный разрез камеры горения и щелевого сопла для подачи топлива.
Двигатель состоит из турбины I (фиг. 1) компрессора II, органа 111 подачи топлива в турбину и прибора IV для регулирования подачи воздуха в компрессор.
На валу 97 (фиг. 2 — 4) насажена втулка 96c рабочим диском 95, несущим венец 93, изгибы которого образуют выступы 101, 114, 115 и 117 (фиг.3, 4, 6); торцевые стенки 8б, 87 и 88 (фиг. 2) кольцевых цилиндров а, б, г, соединенные с венцом 93, образуютпромежуточные кольцевые камеры д, е.
На внешних сторонах торцевых цилиндров а, б, г имеются криволинейные направляющие желобки 116 (фиг, 5), — 2 в которые входят загнутые хвостовики переставных заслонок 6, 17, 18(фиг. 1, 4, 5).
Переставные заслонки создают неподвижный упор для производящих ра боту газов, заключенных между ними и выступами венца 93, находящимися по правую сторону заслонок. В первом цилиндре а (фиг. 4) происходит горение топлива; продукты горения переходят во второй цилиндр б, где происходит вторичное их использование и, наконец, в третьем цилиндре г происходит использование продуктов горения в третий раз.
Для перехода отработавших газов из первого цилиндра во второй служит всегда открытая труба ?4 (фиг. 1, 4) после того, как выступ 174 окажется по правую сторону этой трубы. Передвижные заслонки расставлены вразбежку, так что поступающие во второй цилиндр газы: попадают в промежутке между переставной заслонкой 17 и выступом венца, в котором действуют так же, как они действовали в первом цилиндре, но с меньшей силой, Отработавшие во втором цилиндре газы поступают в третий цилиндр по трубе 15 (фиг. 1) и, наконец, из него выходят по трубе 16. На фиг. 3, 4 и 5 движение продуктов горения по первому отделению турбины показано неоперенными стрелками, а движение турбины— оперенными. Турбинное колесо вставлено в цилиндр 92 (фиг. 2, 4), снабженный заплечиками 89, 90 и. окруженный рубашкой 97; между рубашкой и цилиндром, а также между рубашкой 94 турбинного колеса и венцом 93 движется охлаждающая вода. К рубашке цилиндра прикреплены опоры 7 подвижных заслонок (фиг. 1,. 4, 5).
Охлаждающая вода поступает по трубам 34, 35, 68 (фиг. 1, 2, 4) и выходит по трубам 33, 36, 69, сделав один оборот вокруг турбины до перегородок 702 и 103.
Для смазки трущихся частей служит желобок 779 в стенке 87 (фиг. 5), куда смазочное масло поступает по каналу 32 трубки 23, откуда, сделав полный оборот до перегородки 118, выходит по каналу 31.
Так же осуществлена смазка остальных перегородок, для которых смазочное масло поступает и выходит через трубки 24, 25, 26, 27, 28. В смазочные отделения д и е масло поступает и выходит через трубки 19 и 20 того же устройства.
Двигатель снабжен манометром, состоящим из стержня 107 (фиг.4), нижний конец которого„ проходит, сквозь стенку рабочего цилиндра, а верхний упирается в стрелку 109 с грузом, конец коей может перемещаться по шкале 45.
Для подачи угольной пыли в двигатель применено питательное устройство с бункером 40 (фиг. 1, 4), снабженным переключательными задвижками 42 и 43 и шнеком 705. Бункер сообщается с трубкой 38, конец которой введен в полость воздушной трубы 37 к питательному клапану 85 и снабжен рядом мелких отверстий, пропускающих воздух, но не пропускающих угольной пыли. Движущийся по трубе 38 воздух подхватывает подаваемую шнеком 105 угольную пыль и несет ее к концу трубы 38, где она отлагается, а сам выходит в трубу 37 и по ней снова поступает в трубу 38.
В определенный момент под давлением воздуха в трубах 37, 38 клапан 85 открывается и угольная пыль из трубы 38 проталкивается воздухом в разреженное рабочее пространство. Закрытие клапана 85 производится давлением получаемых от горения топлива газов, более высоким, чем давление воздуха в трубах 37, 38. Прижатие клапана будет продолжаться до тех пор, пока выступ венца не пройдет вправо от переставной заслонки, после чего при дальнейшем движении выступа между ним и заслонкой образуется разреженное пространство, в которое и поступит новая порция пылевидного топлива.
При наполнении бункера угольной пылью во время работы турбины нижнюю задвижку 43 (фиг. 4) бункера задвигают и только после этого отодвигают верхнюю задвижку 42. После наполнения бункера топливом верхнюю задвижку бункера вновь задвигают и открывают клапан 704 ответвления 39, соединяю- щего трубу 37 с верхней половиной бункера. После того, как давление воздуха в верхней половине бункера через ответвление 39 уравнивается с давлением в нижней его половине, отодвигают нижнюю задвижку бункера, вследствие чего топливо поступает в шнек, не позволяющая воде сделать вокруг, Колесо компрессора состоит из втул- ки 56 (фиг. 2, 3), пальчатой части 67, венца 87, лопатки 101, двух боковых стенок 80, 80 (фиг. 2, 6) и цилиндра 78 (фиг. 2, 3). Впереди компрессора находится шкив. 57 (фиг. 1, 2), укрепленный на оси 97, общей для компрессора и турбины.
Компрессор снабжен передвижной стенкой 48. (фиг. 2, 3), между каковой стенкой и лопаткой происходит в компрессоре сжатие воздуха для горения в турбине. Передвижная стенка в компрессоре играет ту же роль, что и передвижные стенки в турбине, заменяя дно в цилиндре и своей подвижностью позволяя компрессору вращаться в одну сторону.
Передвигаемая стенка компрессора закреплена в части 49 (фиг. 1, 3), прикрепленной к рубашке 77 цилиндра компрессора.
Хвостовики ручек 54 передвижной стенки вставлены в направляющие желобки 55, вырезанные на боковых стенках компрессора; благодаря движению хвостовиков по этим желобкам передвижная стенка плотно прижимается к венцу и лопатке компрессора. Для лучшего сопротивления при работе ручки 54 пропущены сквозь ушки 53, прикрепленные к рубашке цилиндра.
Воздух поступает в компрессор по трубе 58 (фиг. 3) и заполняет в компрессоре:, пространство между подвижной стенкой и лопаткой, где и сжимается; на его место поступает свежий воздух.
Сжатый воздух поступает из компрессора в турбину по трубе 13 (фиг. 2 и 3), снабженной двумя клапанами, из коих клапан 83 действует механически и клапан 98 †автоматичес. Клапан 83, коленчатый, входит одним концом в трубу 13, а другим — в направляющий желобок, вырезанный для него в боковой стенке компрессора, благодаря чему он в нуж- ные моменты открывает и закрывает доступ воздуху из компрессора в турбину. йвтоматический клапан 98 имеет вспомогательное значение: он открывается напором воздуха, идущего из компрессора в турбину и, пропустив сжатый воздух, при начале горения топлива в турбине закрывается обратным движеним воздуха, прижимающим его к седлу 99. Для регулирования поступления воздуха в компрессор служит прибор, состоящий из укрепленного на стойке 64 рычага 62 с неподвижно укрепленным грузом 65 на одном конце и с равным ему по весу подвижным грузом 59, снабженным стрелкой 60 на другом конце. Против стрелки находится прикрепленная стойкой бб к трубе 58 шкала 67. К рычагу прикреплен клапан 63, прижи маемый действием подвижного груза 59 к дну имеющей четырехугольное сечение трубы 58.
Передвигая груз 59 по длинному плечу рычага в ту или иную сторону, можно достичь большего или меньшего прижатия клапана 63 к дну трубы, в соответствии с чем клапан пропускает в компрессор большее или меньшее количество воздуха, создавая этим в компрессоре нужное давление. Стрелка 60 показывает на шкале 67 то количество атмосфер, которое соответствует давлению воздуха в компрессоре. Вместо рычага 62 с переставным грузом может быть применена пружина 52 (фиг. 9), нажимающая на клапан 63 и регулируемая упорным винтом 44.
Для охлаждения вращающейся части компрессора между компрессором и его рубашкой 82 движется вода, входящая по трубам 71 и 72 и выходящая по трубам 70 и 73 (фиг. 1, 2, 3) Рубашка компрессора снабжена изнутри перегородкой 102, не позволяющей воде делать вокруг компрессора больше одного оборота. Для охлаждения цилиндра между цилиндром 78 и его рубашкой 77 пропускается вода, поступающая по трубе 74 и выходящая по трубе 75, причем внутри рубашки также имеется перегородка 103, цилиндра более одного оборота.
Передвижная стенка 48 компрессора имеет собственное водяное охлаждение; для этого стенка устроена пблой и делится перегородкой 111 на две половины (фиг. 7); две других перегородки 770 и 7 12 служат для увеличения прочности подвижной стенки. Вода входит в передвижную стенку по трубе 47 и выходит по трубе 46 (фиг. 1 и 7).
Для смазки передвижной стенки в верхней части ее крепления устроена кольцевая канавка 76 (фиг. 2, 8), охваты. вающая передвижную стенку с четырех сторон. Смазка поступает в желобок по маслопроводу 51 (фиг. 1, 8) и выходит из него по маслопроводу 50. Желобок перегорожен перегородкой 717, не позволяющей смазке сделать по желобку более одного оборота.
Топливо подается в турбину в виде угольной пыли (или в жидком или газообразном виде),вслед за которой в турбину поступает сжатый воздух, в смеси с которым сгорает угольная пыль, создавая этим вращение турбины. Когда лопатка турбины окажется по правую сторону трубы 14 (фиг. 4), отработавшие продукты горения уйдут по этой трубе во второе отделение турбины. После перехода лопатки по правую сторону передвижной стенки 6 пространство между лопаткой и стенкой свободно от продуктов горения и в него снова поступят топливо и сжатый воздух, создающие условия нового процесса горения.
Одновременно с работой турбины в компрессоре происходит сжатие воздуха для будущего процесса горения и на место .сжимаемого воздуха засасывается свежий воздух. Во втором отделении турбины вторично работают продукты горения, поступившие из первого отделения турбины; в третьем отделении турбины происходит третье использование продуктов горения топлива, отработавших во втором отделении, откуда они поступают в третье отделение точно так же, как они поступают из первого отделения турбины во второе; наконец, из третьего отделения турбины продукты горения уходят в атмосферу по трубе 16.
В видоизмененном питательном устройстве пылевидное топливо засасывается по топливоподающей трубе 120 (фиг. 10), снабженной клапаном 121, и затем выталкивается из нее поршнем 122, приводимым в действие компрессором при помощи хвостовика 123, который входит в направляющий желобок на торцевой стенке компрессора. Опускаясь в трубе 120, поршень 122 засасывает топливо, причем клапан 121 открывается; затем, поднимаясь, поршень вытесняет топливо из топливной трубы 120 в трубу 724, по которой оно попадает в топливную камеру 126, причем клапан 721 закрывается. Труба 124 снабжена клапаном 725, который открывается под напором топлива, нагнетаемого по трубе в топливную камеру, и закрывается в то время, когда поршень, перестав подавать топливо в эту трубу, начинает засасывать новую порцию топлива. Конец топливной трубы 124 имеет щелевидное сопло 130 (фиг,11). Топливо поступает в топливную камеру 126 в виде ленточной струи. Сплюснутый конец трубы окружен вставленною в камеру 126 насадкою 127, позволяющею струе воздуха, идущей по трубе 124 в топливную камеру 126, окружить струю топлива равномерным слоем со всех сторон.
Для регулирования подачи топливаслужит заслонка 128, вставленная в отросток 129, соединяющий две части топливной трубы 120, расположенные по обе стороны клапана 121. Излишне засосанное поршнем 122 количество топлива после закрытия клапана 721 вытесняется поршнем в верхнюю часть топливной трубы по отростку 129 через щель, образованную заслонкой 728. Увеличивая или уменьшая эту щель поднятием или опусканием заслонки, можно выпускать из нижней половины топливной трубы в верхнюю любое количество излишне засосанного топлива, а нужное количество направить в топливную камеру.
Приспособление для подачи в газопроводы воды с целью образования парогаза состоит из снабженного обратным клапаном 139 водяного цилиндра 131, включенного в сеть водяного охлаждения двигателя и снабженного поршнем 132, хвостовик 133 коего входит в направляющий желобок на стенке компрессора, Водяной цилиндр 131 сообщается с паровой камерой при посредстве снабженной клапаном 134 трубы 135; конец трубы 135 и форма охватывающего его сопла 136 такие же, как у вышеописанной трубы 124. Действие этого приспособления аналогично действию вышеописанного приспособления для подачи топлива, причем для регулирования количества подаваемой воды служит отросток 137 с задвижкой 138.
Предмет изобретения.
1. Двигатель внутреннего горения с кольцевыми цилиндрами и лопастными поршнями, связанными с насаженным. на вал диском и с расположенными в стенках цилиндров принудительно переставляемыми заслонками, имеющий несколько ступеней давления и снабженный укрепленным на общем валу компрессором, отличающийся тем, что торцевые стенки 86, 87,88(фиг. 2 и 6) цилиндров а, 6, г соединены с образующим выступы 101, 114 115 и 117 венцом 93 рабочего диска 95 с образованием промежуточных кольцевых камер д, е, используемых в качестве питаемых через соответствующие маслопроводы масляных резервуаров для подачи смазки в желобки наружной окружности перегородок, и снабжены с внешних сторон криволинейными направляющими желобками соответственно профилю выступов поршня, предназначенными для помещения в них загнутых хвостовиков переставных заслонок 6, 17, 18, 2. Видоизменение двигателя по и. 1, отличающееся тем, что переставные заслонки двигателя и компрессора выполнены полыми для пропуска через них охлаждающей воды и помещены в направляюших, снабженных кольцевой канавкой 76 (фиг. 2, 8), присоединенной к маслопроводам 50, 51, разделенным перегородкой 117 для пропуска смазки в одном направлении.
3. В двигателе по пп. 1 и 2 приспособление для регулирования подвода воздуха в компрессор, отличающееся применением перекрывающего сечение воздухопроводящей трубы 58 клапана б3 (фиг. 3), закрываемого поворотным на стойке 64 рычагом 62, несущим на одном плече неподвижный 65, а на другом— переставной регулирующий прижатие клапана груз 59, или пружиной 52, регулируемой упорным винтом 44 (фиг. 9).
4. B двигателе по пп. 1 — 3, при использовании в качестве горючего пыле видного топлива, питательное устройство с бункером, снабженным переключательными заслонками и шнеком, дозирующим подачу в топливную трубу горючего, подводимого к камере горения при помощи сжатого воздуха, отличающееся тем, что конец топливоподводящей трубы 38 (фиг. 4) введен в полость воздушной трубы 37 к питательному клапану 85 и снабжен отверстиями для выпуска подающего топливо воздуха в трубу 37, проводящую сжатый воздух в верхнюю часть бункера через ответвление 39 и вновь в топливоподводящую трубу 38.
5. Видоизменение питательногоустройства для пылевидного топлива в двигателе по и. 4, отличающееся применением принудительного перемещаемого приводом от желобков на торцевых стенках компрессора поршня 122 (фиг. 10), предназначенного для дозирования поступления горючего из топливоподающей трубы 120 ч ерез клапан 121 и для подачи его в распылительное щелевое сопло 130, введенное в установленную в устье камеры 126 горения насадку 127, через которую для насыщения горючего пропускается сжатый воздух из компрессора ра. б, В устройстве по и. 5 приспособление для подачи в газопроводы воды с целью образования парогаза, отличающееся применением водяного цилиндра 13I с обратным клапаном 139, включенного в сеть водяного охлаждения двигателя и снабженного принудительно переставляемым от направляющего желобка на стенках компрессора поршнем 132, нагнетающим воду в сопло 136 камеры горения.
