CZ2011688A3

CZ2011688A3 - Kombinovaný pohonný systém generátoru elektrické energie s vyuzitím tlakového potenciálu vysokoenergetického média generovaného ve forme smesi spalných plynu a stlaceného vzduchu pomocí motoru s kývavými písty s integrovanou kompresorovou cástí

Info

Publication number: CZ2011688A3
Application number: CZ20110688A
Authority: CZ
Inventors: Frolík@Jirí
Original assignee: Frolík@Jirí
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-04-17
Also published as: WO2013060309A2; WO2013060309A3; CZ303749B6

Abstract

Podstata resení spocívá v tom, ze spalovací motor s kývavými písty je tvoren spolecným pracovním prostorem ve spolecné skríni (1) motoru a kompresoru, v jejíz strední cásti jsou zrcadlove vytvoreny spalovací komory (2, 2.1) obsahující kyvná krídla (3, 3.1) motoru, která jsou napevno radiálne ulozena na otocné centrální hrídeli (4) a v unásecím prstenci (4.1) a pricemz jsou kyvná krídla (3, 3.1) vzájemne s výhodou vuci sobe zalomena a pricemz spalovací komory (2, 2.1) jsou vymezeny na jedné strane vymezovacími prepázkami (5, 5.1) radiálne umístenými na vnitrní obezné plose spolecné skríne (1) motoru a kompresoru a oddelujícími spalovací komory (2, 2.1) od primárních kompresorových komor (6, 6.1) primární kompresorové cásti a na opacné strane dvojicí kyvných krídel (3, 3.1) v místech jejich dolních úvratí a pricemz na opacné strane dvojice kyvných krídel (3, 3.1) jsou vytváreny sekundární kompresorové komory (7, 7.1) sekundární kompresorové cásti vymezené koncovými cástmi vodícího segmentu (18) opatrenými sekundárními sacími a výstupními kanály (19, 19.1) sekundárního kompresoru a pricemz otocná centrální hrídel (4) je vyvedena svými koncovými cástmi do vnejsích zrcadlove pripojených skríní (1.1, 1.2) klikového mechanismu ke spolecné skríni (1) motoru a kompresoru, kde je otocná centrální hrídel (4) opatrena oscilacním vahadlem (8), jehoz ramena jsou pomocí dvojice (9, 9.1) ojnic spojena s dvojicí (10, 10.1) klikových hrídelí, na jejichz vnejsích koncích je ulozena dvojice (11, 11.1) setrvacníku, které jsou na svém obvodu opatreny cívkami (12, 12.1) statorového vinutí. Tlaková smesovací komora (17) napojená na výstup (28) spalných plynu z k

Description

Kombinovaný pohonný systém generátoru elektrické energie s využitím tlakového potenciálu vysokoenergetického média generovaného ve formě směsi spalných plynů a stlačeného vzduchu pomocí motoru s kývavými písty s integrovanou kompresorovou částí

Oblast techniky

Vynález se týká kombinovaného pohonného systému generátoru elektrické energie s využitím potenciálu vysokoenergetického média generovaného ve formě směsi spalných plynů a stlačeného vzduchu pomocí motoru s kývavými písty s integrovanou kompresorovou částí, kde takto získané médium je akumulováno v tepelně izolované komoře, z níž je dopravováno jako pracovní médium do expanzních pohonných jednotek, jako jsou turbíny, rotační stroje s oběžnými křídly a podobná pohonná zařízení vhodná k pohonu generátoru elektrické energie, případně k pohonu jiných strojních zařízení včetně mobilních stojů.^

Dosavadní stav techniky

U standardních provedení spalovacích motorů s uspořádáním pístů vykonávajících posuvný vratný pohyb ve válcích spojených s klikovou skříní prostřednictvím ojnic je v určitých specifických případech považováno za ne zcela ideální řešení odběru točivého momentka to zejména z důvodů značných mechanických ztrát, které při tomto způsobu odběru točivého momentu vznikají. Tyto nedostatky postupně vedly k návrhům nových konstrukcí spalovacích motorů, jako jsou například spalovací motory s kývavými písty nebo spalovací motory s rotačními písty volně umístěnými na středové ose. U obou těchto způsobů provedení se však ukázalo, že převést kývavý pohyb pístů a nebo převést pohyb oběžných pístů na pohyb rovnoměrně rotační na výstupním hřídeli s možností odběru rovnoměrného točivého momentu je z praktického hlediska velmi obtížné.

Podstatnou společnou nevýhodou standardních pístových motorů a motorů s rotačním pístem s vnitřním spalováním zůstává nedokonalé spalování pohonné směsi a především však výrazný únik nevyužitého tepla získaného spalováním směsi v těchto koncepcích spalovacích motorů, což vede k jejich limitované účinnosti.

Snahou proto zůstává získat co nejefektivnější využití energetického potenciálu pracovního média s cílem jeho přeměny na pohyb kinematický u pohonných jednotek využitelných jak pro mobilní stroje, tak pro pohonné jednotky stabilní, uplatnitelné například pro výrobu elektrické energie u pohonů elektrických generátorů a jiných soustrojí s cílem získání co nejvyšší účinnosti s co nejnižšími tepelnými ztrátami Účelem vynálezu je proto vytvořit takový pohonný systém, který by výše uvedené nedostatky ve velké míře odstranil a byl konstrukčně i technologicky realizovatelný a průmyslově využitelný. Jako vhodný prostředek pro dosažení tohoto cíle se ukazuje použití kombinace motoru s kývavými písty pro funkci generování spalných plynů a kompresoru pro generování stlačeného vzduchu a takto připravené energetické médium využít v expanzních pohonných jednotkách, jako jsou turbíny a podobné expanzní stroje a s výhodou lze uplatnit expanzní rotační stroje s oběžnými křídly takových konstrukcí, které obecné nedostatky rotačních strojů spočívajících v nepříznivém odběru točivého momentu a v nepříznivých třecích silách mezi konci oběžných křídel a orbitální plochou statoru nevykazují a jejichž příkladem mohou být rotační stroje popsané například v patentových dokumentech CZ-PS 29(^02 a CZ-PS 30

Pro generování spalných plynů, které mají sloužit jako vysokoenergetické médium pro pohon jiných expanzních pohonných jednotek, je například znám systém uvedený v kapitole 9.3 nastr.157 a 158 pod názvem „Freikolben-Gaserzeuger“ publikace „Ottound-Dieselmotoren, ISBN 3-8023-14466-8, kde je popsáno zařízení, kde jsou generovány spalné plyny pomocí motoru s volnými písty a kde generované spalné plyny a vzduch jsou odváděny do plynové komory a dále do plynové turbíny, která tvoří pohonnou jednotku elektrického generátoru.

Nedostatky u tohoto provedení lze spatřit především v obtížné regulaci tohoto systému a ve značných konstrukčních rozměrech vztažených k předpokládanému výkonu.

Ze starší patentové literatury je známo podobné provedení z německého patentového dokumentu DE 920 275 Junkers Maschinen-und Metallbau G.m.b.H., ve kterém je popsán systém sdruženého motoru s volnými písty a kompresoru za účelem získávání energetického média určeného jako pracovní médium pro plynovou turbínu využívanou jako finální pohonnou jednotku k dalším strojním systémům vyžadujícím odběr rotačního pohybu.

Nedostatky tohoto provedení jsou opět patrné v nedokonalé regulaci systému.

Jako další známé starší podobné zařízení je popsáno v německém patentovém dokumentu DE 909 402 Gerhard Michel, kde podstata řešení spočívá ve spalovacím motoru s volnými písty se sběračem tlakového vzduchu, který je dopravován do tlakové nádoby a dále do tlakovým vzduchem poháněné turbíny a přebytečný vzduch je dále rekuperován zpět do okruhu.

Z novější patentové literatury lze uvést provedení generátoru spalných plynů popsaného v německé zveřejněné přihlášce DE-OS 42 26 547 Al Lipinski Josef.

Obecně lze říci, že získávání energetického média sestávajícího ze spalných plynů a vzduchu jako zdroje pro pohon expanzních strojů pomocí plynových generátorů sestávajících z motorů svolnými písty je méně vhodné, neboť jejich společnou nevýhodou jejich konstrukce zůstává obtížná regulace chodu a značné úniky teploty energetického média za cenu nižší účinnosti těchto zařízení.

Jedno z nejnovějších řešení ke snížení spotřeby a zvýšení účinnosti motoru nabízí společnost BMW v podobě systému Turbosteamer, popsané v Technickém týdeníku č. 18/2011, str.47, který využívá odpadní teplo výfukových plynů a chladicí vody ve dvou dodatečných parních okruzích, které zvyšují výkon motoru a snižují spotřebu paliva o cca 15^/o.Mimo technologie Turbosteamer jsou ještě publikovány technologie Thermoelectric generator, Engine encapsulation a Waste heat exchanger for oil heating. První dvě technologie se soustředí na získávání elektrické energie z odpadního tepla motoru, další pak maximalizují snahu o rychlejší ohřev motoru a oleje. Turbosteamer je systém, který má vyrábět elektrickou energii pomocí principu parní turbíny, podobně jako v elektrárnách. Práce na systému započaly u společnosti BMW Group už v roce 2005 a ve své první podobě systém používal k získávání energie dva okruhy. První vysokoteplotní okruh používal výměník tepla k zisku energie z výfukových plynů, druhý, nízkoteplotní okruh, pak získával teplo z chladicího okruhu motoru. Systém v laboratorních podmínkách dokázal zvýšit výkon čtyřválcového motoru asi o 15 %.

Pro docílení optimálního získávání energetického média v podobě spalných plynů a vzduchu se jeví více vhodný, než klasický pístový motor nebo motor svolnými protiběžnými písty, motor s kývavými písty. Kývavé písty umožňují provádět proces spalování bez nutnosti mazání, jelikož písty vykazují z kinematického hlediska pouze jeden stupeň volnosti. Pracovní povrchy kývavých pístů je možno opatřit například keramickým nástřikem odolným vůči vysokým teplotám a lze současně aplikovat bezkontaktní labyrintové těsnění umožňující vysoké obvodové rychlosti. Motory s kývavými písty existují v mnoha konstrukčních provedeních, avšak pro shora uvedené účely je potřebné a výhodné vytvořit takový motor s kývavými písty, jehož funkce by spočívala pouze pro účely generování vysokoenergetického média složeného ze spalných plynů a vzduchu s možností jej akumulovat a následně dále využít k pohonu expanzního stroje s oběžnými křídly napojeného na elektrický generátor v duchu cíle tohoto vynálezu. Současně si řešení klade za cíl vytvořit takovou konstrukci, která by zajištovala pravidelný a regulovatelný chod zařízení s možností rekuperace tepla.

Podstata vynálezu.

Shora uvedené nedostatky ve velké míře odstraňuje a účel vynálezu splňuje kombinovaný pohonný systém generátoru elektrického proudu s využitím vysokoenergetického média generovaného ve formě směsi spalných plynů a stlačeného vzduchu pomocí motoru s kývavými písty s integrovanou kompresorovou částí, sestávající ze spalovacího motoru s kývavými písty sdruženého s kompresorovou částí, kde výstupy spalných plynů i tlakového vzduchu jsou napojeny na tlakovou směšovací a tepelně izolovanou komoru, která je dále napojena na výkonnostní expanzní pohonnou jednotku, na níž je napojen výkonnostní generátor elektrické energie podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že spalovací motor s kývavými písty je tvořen společným pracovním prostorem ve společné skříni motoru a kompresoru, v jejíž střední části jsou zrcadlově vytvořeny spalovací komory obsahující kyvná křídla motoru, která jsou napevno radiálně uložena na otočné centrální hřídeli a v unášecím prstenci a přičemž jsou kyvná křídla vzájemně s výhodou vůči sobě zalomena a přičemž spalovací komory jsou vymezeny na jedné straně vymezovacími přepážkami radiálně umístěnými na vnitřní oběžné ploše společné skříně motoru a kompresoru a oddělujícími spalovací komory od primárních kompresorových komor primární kompresorové části a na opačné straně dvojicí kyvných křídel v místech jejich dolních úvrati a přičemž na opačné straně dvojice kyvných křídel jsou vytvořeny sekundární kompresorové komory sekundární kompresorové části vymezené koncovými částmi vodícího segmentu opatřenými sekundárními sacími a výstupními kanály sekundárního kompresoru a přičemž otočná centrální hřídel je vyvedena svými koncovými částmi do vnějších zrcadlově připojených skříní klikového mechanismu ke společné skříni motoru a kompresoru, kde je otočná centrální hřídel opatřena oscilacním vahadlem, jehož ramena jsou pomocí dvojice ojnic spojena s dvojicí klikových hřídelí, na jejichž vnějších koncích je uložena dvojice setrvačníků, které jsou na svém obvodu opatřeny cívkami statorového vinutí..

Spalovací komory jsou opatřeny dvojicí regulačních prvků výstupních spalin motoru a dvojicí sacích regulačních prvků motoru a primární kompresorové komory jsou opatřeny primárními regulačními prvky výstupního vzduchu a primárními sacími regulačními prvky vzduchu a sekundární kompresorové komory jsou opatřeny sekundárními regulačními prvky výstupního vzduchu a sekundárními sacími regulačními prvky, přičemž všechny řečené regulační prvky jsou dálkově ovladatelné z centrální řídicí jednotky.

Na regulační prvky výstupních spalin motoru, primární regulační prvky výstupního vzduchu a sekundární regulační prvky výstupního vzduchu je napojeno sběrné výstupní potrubí energetického média ústící do tlakové směšovací komory

Tlaková směšovací komora napojená na výstup spalných plynů z kývavého motoru a na výstup tlakového vzduchu z kompresorové části je opatřena hlavním výstupem energetického média napojeným na výkonnostní expanzní stroj spojeného s výkonnostním generátorem elektrického proudu a odlehčovacím výstupem energetického média je tlaková směšovací komora napojena na vstup odlehčovacího expanzního stroje napojeného na odlehčovací generátor elektrického proudu, který je elektricky spojen s cívkami statorového vinutí a tlaková směšovací komora je opatřena přetlakovým bezpečnostním ventilem.

Výhody kombinovaného pohonného systému podle vynálezu spočívají především v tom, že se jedná o pracovní proces pohonné jednotky pracující v základních dvou a s rekuperaci ve třech oddělených etapách a dokáže využít s vysokou účinností tepelného tlakového potenciálu pracovního energetického média. Zařízení má možnost optimální regulace výkonu na více uzlech systému a vlivem zředění připravované pohonné směsi lze očekávat výrazné snížení koncentrace spalin a jiných škodlivých látek obsažených v palivu při jeho spalování a dovoluje využití rekuperace při přebytku energie akumulované v tlakové směšovací komoře. Jeho využití lze předpokládat zejména v energetické oblasti.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojených výkresech jsou pro bližší objasnění vynálezu znázorněny základní konstrukční prvky kombinovaného pohonného systému a jejich konstrukční uspořádání včetně znázornění jednotlivých pracovních fází kývavého motoru a sdruženého kompresoru, kde obr.1 představuje v příčném řezu C-C patrného zobr.2 pohled na uspořádání křídel kývavého motoru, křídel primárního kompresoru a funkčních komor sekundárního kompresoru včetně jejich regulačních prvků.

Na obr.2 je znázorněna v podélném lomeném řezu A-A společná skříň motoru a kompresoru včetně vně uspořádaných skříní klikových mechanismů a setrvačníků.

Obr.3 představuje v příčném řezu B-B pohled na klikový mechanismus a obr.4 znázorňuje v podélném řezu D-D uspořádání primárních kompresorových komor a uspořádání klikových mechanismů.

Obr.Sa a obr.5b představuje v příčném řezu C-C pohled na kompresorové části, kde jsou patrny primární kompresorové komory a sekundární kompresorové komory ve svých mezních úvratích.

Obr.óa az 6f znázorňuje popis funkce v podobě jednotlivých fází kývavého motoru a kompresorů a obr.7a a obr.7b znázorňuje v axonometrickém průmětu celkový pohled na generátor spalných plynů.

Obr.8 představuje ve schématickém provedení celý kombinovaný pohonný systém a vzájemné propojení jednotlivých konstrukčních prvků od zdrojových částí energetického média až po výkonnostní část.

Přiklaď provedení vynálezu

Z obr.l je patrný v příčném řezu C-C patrného z obr.4 pohled na uspořádání hlavních konstrukčních prvků kývavého motoru, kde je ve společné skříni 1 na centrální hřídeli 4 a prostřednictvím unášecího prstence 4.1 napevno uložena dvojice kyvných křídel 3, 3,1 motoru a dvojice kyvných křídel 6.,6.1 primárního kompresoru pohybujícími se v pracovních komorách 6,2, 6,3 primárního kompresoru. V tělese společné skříně 1 je na vnitřní obvodové ploše radiálně umístěna dvojice 5, 5,1 vymezovacích přepážek pracovních komor 2, 2,1 kývavého motoru a vymezovací přepážka 5.3 primárního kompresoru. Pracovní komory 2, 2,1 motoru jsou na opačné straně vymezeny koncovými plochami segmentu 4,3. Vymezovací přepážky 5, 5,1 kývavého motoru jsou opatřeny vybráním 5.4, 5.5 přivráceným ke kyvným křídlům 3, 3,1 motoru tvořícími kompresní prostor spalovacího prostoru motoru. Horní i dolní úvrať kyvných křídel 3, 3,1 motoru je omezena zdvihem klikových hřídelí 10, 10,1 a vzájemným úhlovým nastavením ramen oscilačního vahadla 8 , což je patrné z obr.3. Na opačné straně kyvných křídel 3, 3,1 motoru odvrácených od vybrání 5.4. 5,5 jsou vytvořeny pracovní komory 2. 2,1 motoru, které jsou současně i pracovními komorami sekundárního kompresoru, kde sací i výtlačné kanály 7, 7.1 sekundárního kompresoru jsou vytvořeny v segmentu 4,3 a společné skříni 1 a jsou opatřeny sekundárními regulačními prvky 15.2. 15.3 sekundárního kompresoru. Pracovní komory 6,2, 6,3 primárního kompresoru jsou opatřeny primárním dvojčinným regulačním prvkem 14 sacího a výstupního vzduchu a pracovní komory 2, 2.1 jsou opatřeny regulačními prvky 13, 13.1 výstupních spalin motoru a regulačními prvky 13,2, 13,3 sání motoru patrnými z obr.9a a obr.9b. Společná skříň 1 je s výhodou dělená z montážních důvodů. Všechny regulační prvky jsou dálkově ovládány pomocí elektromagnetických systémů uspořádaných v ovládací části 30 regulačního prvku patrných například na obr.2.

Obr.2 představuje v lomeném řezu A-A patrného z obr.l provedení kývavého motoru, kde je patrné uložení centrální hřídele 4, na jejíž koncích jsou v přídavných skříních U, 12 uložena vahadla 8 napojená na dvojici 9,9,1 ojnic spojených s klikovými hřídelemi 10- 10-1. Na výstupních koncích klikových hřídelí 10, 10,1 jsou uloženy setrvačníky 11, 111 , které jsou opatřeny cívkami 12,12.1 statorového vinutí. Ve střední části společné skříně 1 je umístěna zapalovací svíčka 27 motoru a u regulačních prvků 13. 13.1 výstupních spalin motoru a regulačních prvku 13.2,13,3 sání motoru jsou patrny ovládací části 30,30,1 regulačních prvků.

Na obr.3 je v příčném řezu B-B patrného z obr.4 znázorněno provedení klikového mechanismu, kde je patrné oscilační vahadlo 8 se vzájemně úhlově nastavenými rameny, které jsou prostřednictvím ojnic 9,9,1 spojeny s klikovými hřídelemi 10,10.1.

Obr.4 znázorňuje v podélném vertikálním řezu D-D provedení kompresorové části s kyvným křídlem 6J. primárního kompresoru a kde jsou dále znázorněny dvojčinné regulační prvky 14,14,1 primárního kompresoru.

Na obr.5a a obr.5b jsou znázorněny pracovní komory 6,2, 6,3 ve svých mezních fázích a pracovní komory 2,......2.1 sekundárního kompresoru a kde je patrná konfigurace dvojčinného regulačního prvku 14 a konfigurace sekundárních regulačních prvků 15,2, 15,3.

Primární kompresor a sekundární kompresor pracují ve dvoutaktním cyklu - sání a výtlak a pomocí příslušných regulačních prvku odvádějí tlakový vzduch do tlakové směšovací komory 17.

Obr.óa až obr.óf představuje jednotlivé fáze kývavého motoru při jeho funkci jako generátoru spalných plynů, kde obr.óa značí fázi výfuku ve směru s otáčení motoru, kdy je křídlo 3 kývavého motoru v horní úvrati. Obr.ób znázorňuje křídlo 3 kývavého motoru ve fázi sání při opačném směru £ otáčení. Na obr.óc je patrné křídlo 3 kývavého motoru ve fázi komprese opět v původním směru s otáčení a obr.ód představuje konfiguraci křídla 3 kývavého motoru ve fázi zážehu znovu v opačném směru £ otáčení. Obr.óe představuje fázi expanze, kdy je křídlo 3 kývavého motoru ve směru s v dolní úvrati a obr.óf znázorňuje konečnou fázi expanze, kdy se křídlo 3 kývavého motoru nachází v dolní úvrati před návratem do horní úvratě končícím tuto fázi výfukem opět v původním směru s otáčení.

Lze konstatovat, že křídlo 3 kývavého motoru osciluje v jednom směru s a v opačném směru £. Souměrně postavené křídlo 3,1 kývavého motoru ve druhé polovině společné skříně l_rozdělené pro tyto účely vertikální osou symetrie pracuje zpožděně o jednu fázi, avšak naprosto shodným způsobem a výfukem dopravují spaliny do tlakové směšovací komory 17.

t t » · «·· >

t t « « · · · * t · É · · « «»<«<<· «·· · · · ·

Obr.7a a obr.7b představují v axonometrickém průmětu celkový pohled na generátor energetického média se společnou skříní 1 a přídavnými skříněmi 1,1, 12 klikových mechanismů, kde je patrné rozmístění dvojčinných regulačních prvků 14, 14,1 primárního kompresoru, umístění regulačních prvků 13, 13,1 výstupních spalin motoru a regulačních prvků sání motoru 13.2, 13,3, umístění zapalovací svíčky 27 a umístění sekundárních regulačních prvků 15, 15,1 výstupního vzduchu sekundárního kompresoru a sekundárních sacích regulačních prvků 15,2, 15,3 sekundárního kompresoru.

Obr.8 znázorňuje ve schématickém provedení vzájemné propojení hlavních části kombinovaného pohonného systému, kde je patrná společná skříň 1, ve které jsou umístěny kývavý motor s primárním a sekundárním kompresorem. Výstup 28 spalin od výfuku kývavého motoru a výstup 29 tlakového vzduchu od primárního a sekundárního kompresoru je napojen na tlakovou směšovací komoru 17 opatřenou přetlakovým bezpečnostní ventilem 26 a tepelně-izolačním pláštěm. Z tlakové směšovací komory 17 je vyveden výstup 22 energetického média na vstup 23 výkonnostního expanzního stroje 24 spojeného s výkonnostním generátorem 25 elektrického proudu a dále je vyveden z tlakové směšovací komory 17 přes přepouštěcí odlehčovací ventil 32 výstup 18 energetického média na vstup 19 odlehčovacího expanzního stroje 20 napojeného na odlehčovací generátor 21 elektrického proudu. Odlehčovací generátor 21 elektrického proudu je elektricky spojen s cívkami 12, 12.1 statorového vinutí a se záložním akumulátorem 33.

Kombinovaný pohonný systém podle vynálezu pracuje ve třech na sobě nezávislých etapách.

V první etapě kývavý motor zastává funkci generátoru spalných plynů a primární kompresor a sekundární kompresor spřažený s kývavým motorem na společné centrální hřídeli 4 zásobují prostřednictvím výstupu 28 spalin a výstupu 29 tlakového vzduchu tlakovou směšovací komoru 17 vysokotlakým pracovním energetickým médiem, které je tvořeno tlakovým potenciálem vzduchu a tepelným potenciálem spalin. Stěžejní množství odpadního tepla vznikajícího spalovacím procesem je takto akumulováno spolu se stlačeným vzduchem v tepelně izolované tlakové směšovací komoře 17 s minimální výměnou tepla s vnějším prostředím.

Ve druhé etapě je pracovní energetické médium dopravováno prostřednictvím výstupu 22 energetického média výkonnostního expanzního stroje 24 s vlastní regulací výkonu, který je napojen na výkonnostní generátor 24 elektrického proudu generujícího elektrickou energii do sítě.

Ve třetí etapě pohonný systém umožňuje rekuperaci nadbytečného pracovního energetického média v tlakové směšovací komoře 17 ve formě jeho konverze na energii elektrickou, která v tomto případě slouží k udržování hladiny kinetické energie pomocí setrvačníkových systémů, které jsou napojeny pomocí cívek 12. 12.1 statorového vinutí na dvojici 11,11.1 setrvačníků uložených na klikových hřídelích 10. 10,1 kývavého motoru a kterým je dodávána elektrická energie prostřednictvím odlehčovacího generátoru 21 elektrického proudu napojeného na odlehčovací expanzní stroj 20. Při tomto přebytku rekuperační energie lze cíleně vypínat dodávku paliva do kývavého motoru a nechat pracovat pouze setrvačníkový systém.

Obecně lze předpokládat, ze kombinovaný pohonný systém podle vynálezu vykazuje výrazným zředěním pracovního média nižší emisní hodnoty, což přináší významný ekologický aspekt pohonného systému a podstatné zvýšení účinnosti této pohonné jednotky podpořené výrazným zužitkováním energetického potenciálu pracovního energetického média s minimálními tepelnými ztrátami do vnějšího prostředí.

Vztahové znaky

- společná skříň motoru a kompresoru

1.1,1.2- dvojice skříní klikového mechanismu

2, 2.1 - spalovací komory motoru

3,3.1 - dvojice kyvných křídel motoru

- centrální otočná hřídel

4.1 - unášecí prstenec

5, 5.1 - vymezovací přepážky motoru

5.4 ,5.5 - vybrání kompresního prostoru motoru

5.3 - vymezovací přepážka primárního kompresoru

6, 6.1 - dvojice kyvných křídel primárního kompresoru

6.2, 6.3 - pracovní komory primárního kompresoru

7,7.1 - sací a výtlačné kanály sekundárního kompresoru

- oscilační vahadlo

9,9.1 - dvojice ojnic

10,10.1 - dvojice klikových hřídelí

11,11.1- dvojice setrvačníků

12,12.1 - cívky statorového vinutí

13,13.1- regulační prvky výstupních spalin motoru

13.2,13. 3 - regulační prvky sání motoru

14,14.1- dvojčinné regulační prvky primárního kompresoru

15, 15.1 - sekundární regulační prvky výstupního vzduchu sekundárního kompresoru

15.2, 15.3 - sekundární sací regulační prvky vzduchu sekundárního kompresoru

- tlaková směšovací komora

- výstup energetického média odlehčovacího expanzního stroje

- vstup energetického média odlehčovacího expanzního stroje

19.1, 19.2- sekundární sací a výstupní kanály sekundárního kompresoru

- odlehčovací expanzní stroj

- odlehčovací generátor elektrického proudu

- výstup energetického média výkonnostního expanzního stroje

- vstup výkonostního expanzního stroje

- výkonostní expanzní stroj

- výkonostní generátor elektrického proudu

- přetlakový bezpečnostní ventil

- zapalovací svíčka

- výstup spalných plynů motoru

- výstup tlakového vzduchu kompresoru , 31 - ovládací části regulačního prvku

- přepouštěcí odlehčovací ventil

- akumulátor s - směr otáčení motoru s' - opačný směr otáčení motoru

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kombinovaný pohonný systém generátoru elektnckéhó proudu s využitím vysokoenergetického média generovaného ve formě směsi spalných plynů a stlačeného vzduchu pomocí motoru s kývavými písty s integrovanou kompresorovou částí, sestávající ze spalovacího motoru s kývavými písty sdruženého s kompresorovou částí, kde výstupy spalných plynů i tlakového vzduchu jsou napojeny na tlakovou směšovací a tepelně izolovanou komoru, která je dále napojena na výkonnostní expanzní pohonnou jednotku, na níž je napojen výkonnostní generátor elektrické energie, vyznačující se tím, že spalovací motor s kývavými písty je tvořen společným pracovním prostorem ve společné skříni (1) motoru a kompresoru, v jejíž střední části jsou zrcadlově vytvořeny spalovací komory (2, 2.1) obsahující kyvná křídla (3, 3.1) motoru, která jsou napevno radiálně uložena na otočné centrální hřídeli (4) a v unášecím prstenci (4.1) a přičemž jsou kyvná křídla (3, 3.1) vzájemně js-výhodoú vůči sobě zalomena a přičemž spalovací komory (2, 2.1) jsou vymezeny na jedné straně vymezovacími přepážkami (5, 5.1) radiálně umístěnými na vnitřní oběžné ploše společné skříně (1) motoru a kompresoru a oddělujícími spalovací komory (2, 2.1) od primárních kompresorových komor (6, 6.1) primární kompresorové části a na opačné straně dvojicí kyvných křídel (3, 3.1) v místech jejich dolních úvratí a přičemž na opačné straně dvojice kyvných křídel (3, 3.1) jsou vytvářeny sekundární kompresorové komory (7, 7.1) sekundární kompresorové části vymezené koncovými částmi vodícího segmentu (18) opatřenými sekundárními sacími a výstupními kanály (19, 19.1) sekundárního kompresoru a přičemž otočná centrální hřídel (4) je vyvedena svými koncovými částmi do vnějších zrcadlově připojených skříní (1.1, 1.2 ) klikového mechanismu ke společné skříni (1) motoru a kompresoru, kde je otočná centrální hřídel (4) opatřena oscilačním vahadlem (8), jehož ramena jsou pomocí dvojice (9, 9.1) ojnic spojena s dvojicí (10, 10.1) klikových hřídelí, na jejichž vnějších koncích je uložena dvojice (11, 11.1) setrvačníků, které jsou na svém obvodu opatřeny cívkami (12,12.1) statorového vinutí..

2. Kombinovaný pohonný systém podle nároku 1,vyznačující se t i m, že spalovací komory (2, 2.1) jsou opatřeny dvojicí (13, 13.1) regulačních prvků výstupních spalin motoru a dvojicí (13.2, 13.3) sacích regulačních prvků motoru a primární kompresorové komory (6, 6.1) jsou opatřeny primárními regulačními prvky (14, 14.1) výstupního vzduchu a primárními sacími regulačními prvky (14.2, 14.3) vzduchu a sekundární kompresorové komory (7, 7.1) jsou opatřeny sekundárními regulačními prvky (15, 15.1) výstupního vzduchu a sekundárními sacími regulačními prvky (15.2, 15.3), přičemž všechny řečené regulační prvky jsou dálkově ovladatelné z centrální řídící jednotky.

3. Kombinovaný pohonný systém podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím «Η že na regulační prvky (13, 13.1) výstupních spalin motoru, primární regulační prvky (14, 14.1) výstupního vzduchu a sekundární regulační prvky (15, 15.1) výstupního vzduchu je napojeno sběrné výstupní potrubí energetického média ústící do tlakové směšovací komory (17).

4. Kombinovaný pohonný systém podle nároků l,2a3,vyznačující se tím, ’mj že tlaková směšovací komora (17) napojená na výstup (28) spalných plynů z kývavého motoru a na výstup (29) tlakového vzduchu z kompresorové části je opatřena hlavním výstupem (22) energetického média napojeným na výkonnostní expanzní stroj (23) spojeného s výkonnostním generátorem (25) elektrického proudu a odlehčovacím výstupem (18) energetického média je tlaková směšovací komora (17) napojena na vstup (19) odlehčovacího expanzního stroje (20) napojeného na odlehčovací generátor (21) elektrického proudu, který je elektricky spojen s cívkami (12, 12.1) statorového vinutí.

5. Kombinovaný pohonný systém podle nároků 1,2, 3a 4, vyznačující se t í m, že tlaková směšovací komora (17) je opatřena přetlakovým bezpečnostním ventilem (26).

^Obl·,l_τobr.8^)^,

Podstata řešení spočívá v tom, že spalovací motor s kývavými písty je tvořen společným pracovním prostorem ve společné skříni (1) motoru a kompresoru, v jejíž střední části jsou zrcadlově vytvořeny spalovací komory (2, 2.1) obsahující kyvná křídla (3, 3.1) motoru, která jsou napevno radiálně uložena na otočné centrální hřídeli (4) a v unášecím prstenci (4.1) a přičemž jsou kyvná křídla (3, 3.1) vzájemně s výhodou vůči sobě zalomena a přičemž spalovací komory (2, 2.1) jsou vymezeny na jedné straně vymezovacími přepážkami (5, 5.1) radiálně umístěnými na vnitřní oběžné ploše společné skříně (1) motoru a kompresoru a oddělujícími spalovací komory (2, 2.1) od primárních kompresorových komor (6, 6.1) primární kompresorové části a na opačné straně dvojicí kyvných křídel (3, 3.1) v místech jejich dolních úvratí a přičemž na opačné straně dvojice kyvných křídel (3, 3.1) jsou vytvářeny sekundární kompresorové komory (7, 7.1) sekundární kompresorové části vymezené koncovými částmi vodícího segmentu (18) opatřenými sekundárními sacími a výstupními kanály (19, 19.1) sekundárního kompresoru a přičemž otočná centrální hřídel (4) je vyvedena svými koncovými částmi do vnějších zrcadlově připojených skříní (1.1, 1.2 ) klikového mechanismu ke společné skříni (1) motoru a kompresoru, kde je otočná centrální hřídel (4) opatřena oscilačním vahadlem (8), jehož ramena jsou pomocí dvojice (9, 9.1) ojnic spojena s dvojicí (10, 10.1) klikových hřídelí, na jejichž vnějších koncích je uložena dvojice (11, 11.1) setrvačníků, které jsou na svém obvodu opatřeny cívkami (12,12.1) statorového vinutí^ Tlaková směšovací komora (17) napojená na výstup (28) spalných plynů z kývavého motoru a na výstup (29) tlakového vzduchu z kompresorové části je opatřena hlavním výstupem (22) energetického média napojeným na výkonnostní expanzní stroj (23) spojeného s výkonnostním generátorem (25) elektrického proudu a odlehčovacím výstupem (18) energetického média je tlaková směšovací komora (17) napojena na vstup (19 ) odlehčovacího expanzního stroje (20) napojeného na odlehčovací generátor (21) elektrického proudu, který je elektricky spojen s cívkami (12,12.1) statorového vinutí.

Kombinovaného pohonného systému lze využít především k pohonu generátorů elektrického proudu, avšak jeho využití není omezeno k pohonu mobilních strojů a jiných zařízení vyžadujících ke své činnosti otáčivý pohyb.