Przedmiotem wynalazku jest turbinowy silnik spalinowy, w którym czynnikiem roboczym sa gazy spalinowe uzyskane ze spalania paliwa cieklego lub gazowego.Podstawowymi energetycznie zespolami turbinowych silników spalinowych sa oprócz turbiny napedowej, sprezarka oraz komora spalania - spelniajace wspólnie funkcje generatora gazów spalinowych. W zakresie niewielkich mocy, rzedu do 500 kW, najpowszechniejszym rozwiazaniem jest silnik dwuwalowy, którego rozwiazanie polega na wspólosiowym obok siebie usytuowaniu dwóch turbin osadzonych na mechanicznie nie sprzezonych walach. Pierwsza z turbin, wysokiego cisnienia napedza walem wewnetrznym sprezarke odsrodkowapowietrza, druga turbina osadzona na wale zewnetrznym odbioru mocy jest turbina napedowa niskiego cisnienia. Sprezone powietrze doprowadzonejest do otwartych komór spalania, gdzie w sposób ciagly wtryskiwane i spalanejest paliwo. Gazy spalinowe przeplywajac kolejno przez lopatki wirnika turbiny wysokiego i niskiego cisnienia przekazuja energie kinetyczna zamieniajacja na sile napedowa w sytuacji wykorzystania turbinowego silnika przekladni zwalniajacej obroty walu turbiny napedowej.Rozwiazania dotychczasowych silników turbinowych sa bardzo skomplikowane technicznie, technologicznie trudne i kosztowne. Szczególnym, znacznie komplikujacym budowe, problemem jest chlodzenie i smarowanie elementów wysokoobciazonych termicznie. Przykladowo, czestym rozwiazaniem chlodzeniajest doprowadzenie powietrza osiowym otworem wewnatrz walu turbiny i rozprowadzanie go promieniowo do wnetrza lopatek. Chlodzenie jest malo skuteczne, co zmusza do stosowania drogich materialów i skomplikowanych technologii.Znane jest równiez z polskiego opisu patentowego nr 7 370 rozwiazanie zespolu turbinowego silnika spalinowego, w którym generatorem gazów spalinowych jest wielocylindrowa, niskoobro- towa sprezarka tlokowa napedzana przekladnia zwalniajaca od walu turbiny. Kazda z komór sprezania wyposazona jest w samoczynny zawór ssacy oraz sterowane ukladem rozrzadu zawór wydechowy oraz zawór wtrysku paliwa cieklego. Odpowiednio dobrany uklad rozrzadu zapewnia powolny, stopniowy przebieg spalania paliwa, a powstale gazy spalinowe rozprezajac sie przeply¬ waja do dysz silnika turbinowego. W opisanym rozwiazaniu sposób spalania paliwa oraz zwiazana z tym znaczna pulsacja cisnienia gazów spalinowych zasilajacych silnik turbinowy powoduja niska sprawnosc ogólna zespolu.2 145 453 Turbinowy silnik spalinowy wedlug wynalazku ma usunac przedstawione niedogodnosci przez opracowanie nowego, prostego konstrukcyjnie i technologicznie rozwiazania. W tym celu silnik turbinowy wyposazony w sprezarke tlokowa napedzana przez przekladnie zwalniajaca od walu turbiny napedowej posiada komore spalania, która stanowi zamknieta przestrzen polaczona przez zawór odcinajacy z komora robocza sprezarki i przez zawór odprezajacy z turbina napedowa.Otwarcie zaworu odcinajacego i odprezajacego sterowane jest mechanicznie od walu sprezarki tlokowej. Przedstawione rozwiazanie podstawowe silnika pracuje z zaplonem iskrowym lub samo¬ czynnym mieszanki w komorze spalania.Silnik z zaplonem iskrowym posiada zabudowana w komorze spalania swiece zaplonowa, natomiast sprezarka wyposazona jest w dwa odrebne, zakonczone zaworami wlotowymi uklady ssace. Jeden z ukladów posiada urzadzenie wprowadzania paliwa w strumien zasysanego powie¬ trza. Urzadzeniem tym w zaleznosci od rodzaju paliwa moze byc dla lekkiego paliwa cieklego gaznik lub niskocisnieniowy wtryskiwacz, dla paliwa gazowego mieszalnik. Zawory wlotowe sterowane sa mechanicznie z przemiennym otwarciem w kolejnych cyklach od walu sprezarki tlokowej.Silnik z zaplonem samoczynnym wedlug wynalazku ma wtryskiwacz oleju napedowego zabu¬ dowany w komorze spalania, którego wtrysk sterowanyjest od walu sprezarki z czestotliwoscia co drugiego cyklu sprezania.W przedstawionym silniku turbinowym wedlug wynalazku kazda przemiana termodynami¬ czna odbywa sie w innym miejscu, którego konstrukcja moze byc najwlasciwiej dla warunków danej przemiany dostosowana. Problem przegrzania elementów turbiny jest wyeliminowany przez przemienne stosowanie dwóch róznych przemian termodynamicznych. Po przemianie pracy ze spalaniem paliwa, nastepna przemiana odbywa sie bez dostarczania paliwa na czystym powietrzu, co powoduje schlodzenie wewnetrznych scianek sprezarki i komory spalania, a odzyskane cieplo zamieniane jest na prace w turbinie. Silnik ma prosta konstrukcje, a ponadto mimo wysokiej temperatury spalania srednia temperatura wnetrza turbiny i przewodów gazowych jest na tyle niska, ze niejest koniecznym stosowanie specjalnych zaroodpornych materialów konstrukcyjnych.Odbiór mocy dokonany jest z walu sprezarki, wirujacego z predkoscia obrotowa w zakresie odpowiednim dla jednostek napedowych pojazdów, na przyklad samochodowych.Pelne zrozumienie wynalazku umozliwi poznanie przykladowego rozwiazania silnika turbi¬ nowego zobrazowanego schematycznie na rysunku, którego fig. 1 przedstawia przekrój poprze¬ czny silnika, a fig. 2 - przekrój osiowy sprezarki tlokowej wedlug linii A-A z fig. 1. Silnik ma zaplon iskrowy, zasilany jest lekkim paliwem plynnym.Podstawowymi zespolami silnikajest sprezarka tlokowa B, komora spalania C oraz turbina D - polaczone w przeplywie gazu sterowanym rozrzadem zaworowym. Sprezarka tlokowa B sklada sie z: cylindra 1, tloka 2, korbowodu 3, walu korbowego 4, korpusu 5, glowicy 6 wyposazonej w dwa zawory wlotowe 7 i 8 oraz zawór odcinajacy 9. Zawór wlotowy 7 steruje przeplywem powietrza z ukladu ssacego, w którym zainstalowane jest urzadzenie wprowadzania paliwa 10 w postaci gaznika, natomiast uklad ssacy zaworu wlotowego 8 nie posiada urzadzenia do rozpylania paliwa.Na glowicy 6 sprezarki tlokowej B zamocowana jest komora spalania C wyposazona w zawór odprezajacy 11 i swiece zaplonowa 12. Pomiedzy zaworem odprezajacym 11 i turbina napedowa D znajduje sie dysza 14. Wal turbiny napedowej D polaczony jest z walem korbowym 4 sprezarki tlokowej B przekladnia kól zebatych 13, 15 o przelozeniu 1:4. Silnik posiada ponadto uklad rozrzadu 16 sterujacy otwieraniem zaworów tlokowych 7 albo 8 oraz zaworu odcinajacego 9 i odprezajacego 11.Ruch tloka 2 sprezarki tlokowej B w kierunku korbowym powoduje, ze przez zawór wlotowy 7 do cylindra 1 zasysana jest mieszanka palna. W suwie odkorbowym mieszanka jest sprezana i przetlaczana przez otwarty zawór odcinajacy 9 do komory spalania C. Po przejsciu tloka 2 przez punkt zwrotny zostaje zamkniety zawór odcinajacy 9, przeskok iskry miedzy elektrodami swiecy zaplonowej 12 powoduje zaplon i spalanie mieszanki w komorze spalania C. Równoczesnie w cylindrze 1 otwiera sie zawór wlotowy 8, przez który w nastepujacym suwie zasysane zostaje czyste powietrze. Po wychyleniu korby walu 4 o okolo 15° do 25° otwiera siezawór odprezajacy 11, gazy spalinowe rozprezaja sie w dyszy 14 przeplywajac z duza predkoscia do turbiny napedowej D.Zawór odprezajacy 11 zamykany jest ukladem rozrzadu 16 dopiero po dwóch obrotach walu145 453 3 korbowego 4 sprezarki tlokowej B. W miedzyczasie rozpoczyna sie sprezanie zassanego do cylindra 1 sprezarki tlokowej B czystego powietrza. Po przebyciu okolo polowy skoku tloka 2 otwiera sie zawór odcinajacy 9, zimne powietrze lekko sprezone naplywa do komory spalania C, gdzie nagrzewa sie od jej scianek oraz miesza z reszta spalin i wyplywa przez zawór odprezajacy 11 do turbiny napedowej D. Przeplywajac przez lopatki turbiny napedowej D oddaje swa energie, chlodzac je jednoczesnie. Tenbezpaliwowy obieg termodynamiczny przebiega przy niskich cisnie¬ niach, energia mechaniczna wytwarzana jest przez zwiekszenie objetosci. Zysk pracy przy nim jest niewielki, natomiast znacznie obniza sie temperatura scianek komory spalania C, zaworu odpreza¬ jacego 11, dyszy 14 oraz turbiny napedowej D.Rozwiazaniesilnika turbinowego z zaplonem samoczynnym mieszanki w komorze spalania C, rózni sie od opisanego powyzej wystepowaniem pojedynczego ukladu ssacego sprezarki, z zawo¬ rem wlotowym 8, który sterowany jest samoczynnie cisnieniem. W komorze spalania C zainstalo¬ wany jest wtryskiwacz lub pompowtryskiwacz, sprzezony praca z cyklem sprezarki tak, ze wtrysk nastepuje z czestotliwoscia co drugiego cyklu sprezania. Zapewnia to wystepowanie podwójnego obiegu termodynamicznego.Zastrzezenia patentowe 1. Turbinowy silnik spalinowy, zwlaszcza do napedu pojazdów, zawierajacy turbine nape¬ dowa oraz tworzace generator gazów spalinowych: napedzana przez przekladnie zwalniajaca od walu turbiny napedowej sprezarke tlokowa i komore spalania paliwa, znamienny tym, ze komore spalania (C) stanowi zamknieta przestrzen laczona przez zawór odcinajacy (9) z komora robocza sprezarki tlokowej (B) i przez zawór odprezajacy (11) z turbina napedowa (D), przy czym otwarcie zaworu odcinajacego (9) i odprezajacego (11) sterowane jest mechanicznie od walu sprezarki tlokowej (B). 2. Silnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sprezarka tlokowa (B) ma dwa odrebne, zakon¬ czone zaworami wlotowymi (7,8) uklady ssace, z którychjeden posiada urzadzenie wprowadzania paliwa (10) w strumien zasysanego powietrza, ponadto zawory wlotowe (7, 8) sterowane sa mechanicznie z przemiennym otwarciem w kolejnych cyklach od walu sprezarki tlokowej (B), natomiast w komorze spalania (C) zabudowana jest swieca zaplonowa (12). 3. Silnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w komorze spalania (C) zabudowany jest wtryskiwacz paliwa, którego wtrysk sterowanyjest od walu sprezarki tlokowej (B) z czestotliwoscia co drugiego cyklu sprezania.145453 I A Fi91145453 4-A Fig2 PL