FI119482B - Lämpövoimakone - Google Patents

Description

1 119482 Lämpövoimakone.

Keksinnön kohteena on lämpövoimakone.

Lämpövoimakoneen tulee olla hyötysuhteeltaan hyvä, yksinkertainen laite, jossa on mahdollisimman vähän kuluvia osia. Lämpövoimakoneen rakenne katsotaan joustavaksi, jos siihen tuotava lämpö voidaan tuottaa eri polttoaineilla muuttamatta koneen perusrakennetta. Hyvän lämpövoimakoneen säätäminen tulee olla monipuolista ja se voi tapahtua esimerkiksi painetta, energiaa, lämpötilaa, polttoainetta tai venttiilin toimintaa säätämällä, polttoaineena voidaan käyttää ympäristöystävällisiä aineita sekä tulevaisuudessa yleistyvän jätteiden polton lämpöenergiaa.

Tunnetuissa lämpövoimakoneissa mekaaninen rakenne on suhteellisen monimutkainen ja siitä aiheutuu häviöitä. Nykyaikaisten diesel moottoreiden hyötysuhde on noin 30 % ja bensiinimoottoreiden alempi. Monimutkainen mekaaninen rakenne vaatii voitelua ja kuluminen vähentää laitteen käyttöikää. Lämpövoimakoneen korkea lämpötila asettaa rajoituksia materiaaleille ja mekaanisille ratkaisuille. Eräs ratkaiseva hyötysuhdetta laskeva seikka on se, että palokaasut poistetaan ulkoilmaan ja sylinteri joudutaan jäähdyttämään, jolloin niiden mukana ... siirtyy prosessin kannalta olennaista lämpöenergiaa pois. Nykyisissä rakenteissa • · · suljetun kaasukierron toteuttaminen on hankala toteuttaa. On tunnettua Stirling- • 1 1 ’ : moottorit, joiden hyötysuhde on sinänsä hyvä, mutta niiden mekaaninen rakenne • · 1 on monimutkainen ja kallis.

• · • · • 1 1 : .1. Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan mainittujen vaatimusten mukai- • · · · nen lämpövoimakone, joissa edellä mainittuja haittoja on mahdollisimman vähän.

• · · Nämä tarkoitukset saavutetaan patenttivaatimuksissa määriteltyjen keksinnön ·1:1: tuntomerkkien perusteella.

• · * 1 ·

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin, viittaamalla oheiseen pii- ··· rustukseen (Kuval), joka esittää leikkauksena keksinnön mukaisen lämpövoima- • ·· · koneen.

• · · • · · • 1 · • 1 · ··♦ · , 119482 01 Lämpövoimakoneessa on työtila (10) ja (10a), siirtotila (12) ja (12a) sekä kuumennin ja lauhdutin, jotka paineistetaan kaasulla haluttuun paineeseen. Kaasu kuumennetaan ja avataan säätö- ja/tai määräventtiili (1b), jolloin kuuma paineinen kaasu virtaa sylinteriin työntäen mäntää (11) oikealle paineen laskiessa. Paineen noustessa siirtotilassa (12) suuntaventtiili (2b) päästää viileän kaasun kuumentimeen, jolloin paine nousee ja tasoittuu suunnilleen alkuperäiseen paine lukuarvoon. Tällöin työtila ja siirtotila ovat kokonaan tai osa-aikaisesti yhteydessä toisiinsa ja/tai säätö- ja/tai määräventtiili (1b) sulkeutuu ennen suuntaventtiilin (2b) avautumista, jolloin työtila ja siirtotila ovat erillään. Loppu siirtymästä tapahtuu männänvarren poikkipinta-alan ja/tai vauhtipyörän ansiosta, jolloin loputkin jäähdytetystä kaasusta siirtyy kuumentimeen. Vastaavasti oikealla puolella samanaikaisesti säätöventtiili (3a) avataan kaasun virtaamiseksi lauhduttimen kautta suuntaventtiilin (4a) läpi siirtotilaan (12a). Kaasu jäähtyy ja paine laskee. Mäntä (11a) työntää kaasun. Männät (11) ja (11a) ovat yhteenliitettyjä. Voima siirtyy pienemmän hammaspyörän välityksellä kampiakselille. Pienempi hammaspyörä nojaa sisähammastettuun kehään, jolloin pienemmän hammaspyörän jakoympyrällä oleva tappi kulkee edestakaisin männän varren suunnassa. Rakenteen ansioista kaasu on helppo pitää suljetussa kierrossa ja voidaan valita prosessiin parhaiten soveltuva kaasu tai kaa-suseos.

·· · • V Seuraavassa vaiheessa venttiilit (1b) ja (3a) suljetaan sekä säätö- ja/tai ···: määrä venttiili (3b) ja venttiili (1a) avataan kuitenkin niin, että venttiilit (1a) ja ·♦· '···1' (1b) sekä venttiilit (3a) ja (3b) eivät ole yhtäaikaisesti auki. Näin työkierto jät- • ♦ • · · ·’··': kuu. Pitämällä kuumentimet ja lauhduttimet vakiolämpötiloissa, koneen pyöri- ·«1 *···1 misnopeutta ja pyörimissuuntaa voidaan säätää venttiilien (1a, 1b, 3a, 3b) avul la. Lauhduttimesta saatava lämpö käytetään hyväksi kuumennusprosessissa.

* · · '·1♦’ Sylintereitä voidaan lisätä tähtimäisesti tai riviin samalle kampiakselille. Jos ψ · *···’ tehdään yksisylinterinen kone, tarvitaan suurempi vauhtipyörä työkierron al- ..1·1 kuun saattamiseksi.

• M

• 1 * · «·· · • 1 · • · · • · · · • · 2

Claims (8)

1. 3 119482
2. 1. Lämpövoimakone, tunnettu siitä, että koneen kuumentimet esipaineiste-taan kaasulla haluttuun painearvoon ja kaasu kuumennetaan haluttuun lämpötilaan ja kaasun lämpötila pidetään vakiona ja koneen lauhduttimet esipaineistetaan kaasulla haluttuun painearvoon ja kaasu kuumennetaan haluttuun lämpötilaan ja kaasun lämpötila pidetään vakiona ja venttiilillä (1b) säädetään kaasun määrää ja samalla ohjataan venttiiliä (2a) ja näin valvotaan, että työtilaan (10) venttiilin (1b) kautta päästetty kuuma kaasu, joka on siirretty männän (11) avulla venttiilin (1a) kautta lauhduttimeen, missä kaasun lämpötila ja paine tasoittuu lauhduttimessa jo olevan kaasun lukuarvoihin, palautuu lauhduttimesta venttiilin (2a) kautta siirtotilaan (12) niin, että työtilaan (10) päästetty kuuma kaasu ja siirtotilaan (12) päästetty viileä kaasu ovat laskennallisesti samanmääräisiä mitattuna samassa lämpötilassa ja paineessa ja siirtotilassa (12) tapahtuvan puristuksen ansiosta kaasu siirtyy venttiilin (2b) kautta takaisin kuumentimeen, jolloin kaasun lämpötila ja paine tasoittuu kuumentimessa jo olevan kaasun lukuarvoihin ja venttiilillä (3b) säädetään kaasun määrää ja samalla ohjataan venttiiliä (4a) ja näin valvotaan, että työtilaan (10a) venttiilin (3b) kautta päästetty kuuma kaasu, joka • · 1 *·** : on siirretty männän (11a) avulla venttiilin (3a) kautta lauhduttimeen, missä ti · • ·1 kaasun lämpötila ja paine tasoittuu lauhduttimessa jo olevan kaasun lukuar- ···: voihin, palautuu lauhduttimesta venttiilin (4a) kautta siirtotilaan (12a) niin, et- tl· ]···1 tä työtilaan (10a) päästetty kuuma kaasu ja siirtotilaan (12a) päästetty viileä ί·ί ’ kaasu ovat laskennallisesti samanmääräisiä mitattuna samassa lämpötilas- • » · • 1 *···1 sa ja paineessa ja siirtotilassa (12a) tapahtuvan puristuksen ansiosta kaasu siirtyy venttiilin (4b) kautta takaisin kuumentimeen, jolloin kaasun lämpötila • · · ja paine tasoittuu kuumentimessa jo olevan kaasun lukuarvoihin ja seuraa- • · ’·;·1 vassa vaiheessa venttiilit (1b) ja (3a) suljetaan ja venttiilit (3b) ja (1a) ava- taan kuitenkin niin, että venttiilit (1a) ja (1b) sekä venttiilit (3a) ja (3b) eivät • · · :ole yhtä aikaa auki ja työkierto jatkuu. • 1 • i 1 • · · ··· · • · 3 i| 1 1 9482
3. 2. Patenttivaatimuksen 1. mukainen lämpövoimakone, tunnettu siitä, että kuumennintila valitaan polttoaineen ja/tai lämmitystavan mukaan.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1. mukainen lämpövoimakone, tunnettu siitä, että sylinterikohtaiset kuumentimet yhdistetään ja/tai sylinterikohtaiset lauhduttimet yhdistetään.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1. mukainen lämpövoimakone, tunnettu siitä, että kuumentimen ja lauhduttimen välille asennetaan pumppu, jota käytetään tarvittaessa säätämään paine-eroa käynnistettäessä konetta ja/tai koneen käydessä ja/tai pumpulla kompensoidaan kaasuhävikki ja/tai mittaus-/valmistusepätarkkuuksia.
6. 5. Patenttivaatimuksen 1. mukainen lämpövoimakone, tunnettu siitä, että venttiilit (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b) on sijoitettu rakenteessa lähelle sylinterin päätyjä.
7. 6. Patenttivaatimuksen 1. mukainen lämpövoimakone, tunnettu siitä, että • · · v 1' männät (11) ja (11a) ovat mekaanisesti yhteenliitettyjä kampikoneiston avul- • · · · · • ·1 la. • · · ··«· * · · • · • · ·· • :1j 7. Patenttivaatimuksen 1. mukainen lämpövoimakone, tunnettu siitä, että • · · · voima siirtyy pienemmän hammaspyörän (13) välityksellä kampiakselille «·· (15), johon on kiinnitetty vauhtipyörä ja pienempi hammaspyörä (13) nojaa : Y: sisähammastettuun kehään (14), jolloin pienemmän hammaspyörän (13) ja- koympyrällä oleva uloke (16) kuten tappi kulkee edestakaisin samansuun- • · · taisesti männän varren kanssa. • · · · • 1 · • « • · • tt • · * · · • · · *·· · 4 9 5 119482
8. 8. Patenttivaatimuksen 1. mukainen lämpövoimakone, tunnettu siitä, että sylinteripareja ja/tai sylintereitä on kytketty tähtimäisesti tai riviin samalle kampiakselille. • · · • · · • · · ·· · • φ · • * • · • * · • * · · • · · • m • Φ • · · • · • · · • · · f*· m · · · • * • · · • · • · · * · » • m • m * • · • · • · · • · · • M» • · · • · • · • · · * • · • · · • · · ··· · ♦ • · 5 (o Patentkrav 119482