PL59690B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.IV.1970 59690 KI. 46 a, 69/00 MKP F 02 b £Q UKD Twórca wynalazku i Edward Janas, Warszawa (Polska) wlasciciel patentu: Silnik spalinowy z obracajaca sie pomocnicza ciecza Przedmiotem wynalazku jest silnik spalinowy z obracajaca sie pomocnicza ciecza, w którym gazy spalinowe powstale w wyniku spalania mieszanki paliwa w komorze spalania oraz para przegrzana czynnika chlodzacego komore spalania napedzaja za pomoca cieczy wirnik silnika.Znane i stosowane silniki spalinowe wykorzystu¬ ja tylko czesc energii cieplnej spalanego paliwa, reszta idzie na straty, glównie na chlodzenie i od¬ prowadzanie ciepla przez spaliny.Znane sa silniki spalinowe ze sprezarka do wy¬ twarzania gazów i par napedowych. W urzadze¬ niach tych wykorzystuje sie cieplo odpadkowe wy¬ lotowych gazów spalinowych przez kierowanie ich do chlodnicy odparowujacej, zaopatrzonej w we- zownice, przy czym spaliny odlotowe w niektórych urzadzeniach sa mieszane z para otrzymywana z czynnika chlodzacego. W urzadzeniach tych ogrze¬ wa sie równiez czynnik chlodzacy silnik do punktu wrzenia, przy czym tak wytworzona pare wodna przeprowadza sie dokola przewodu odlotowego ga¬ zów spalinowych, gdzie para wodna jest prze¬ grzewana, a nastepnie kierowana do maszyny pa¬ rowej lub turbiny jako czynnik napedowy.W tych znanych urzadzeniach próby wykorzy¬ stania ciepla odpadowego do wytwarzania pary przegrzanej z czynnika chlodzacego, osobno lub przez mieszanie pary wodnej z uchodzacymi gaza¬ mi spalinowymi, nie daly zadowalajacych rezulta¬ tów, miedzy innymi dlatego, ze te znane urzadze- 10 15 30 nia posiadaja zlozona budowe przez co utrudnione jest ich uzytkowanie, a ponadto cieplo spalania pa¬ liwa i cieplo odpadowe zawarte w czynniku chlo¬ dzacym, jak równiez w gazach spalinowych, nie jest maksymalnie wykorzystane.Celem wynalazku jest usuniecie tych wad przez zbudowanie uproszczonego silnika z wirnikiem napedzanym przez gazy napedowe za posredni¬ ctwem cieczy przez zastosowanie systemu spalania paliwa dajacego moznosc przyspieszenia procesu wytwarzania przegrzanej pary wodnej droga wpro¬ wadzania wysoko sprezonych gazów spalinowych bezposrednio z komory spalania do pary czynnika chlodzacego oraz maksymalne wykorzystanie cie¬ pla spalanego paliwa.Zamierzony cel zostal osiagniety przez zbudowa¬ nie silnika skladajacego sie z metalowej obudowy z wybrzuszeniem, obejmujacej wirnik i komore od¬ lotowa dla gazów napedowch. Wybrzuszenie posia¬ da wewnatrz garb, który przypiera obracajacy sie pierscien cieczy do obwodu wirnika. Wirnik ten posiada na swoim obwodzie falisty kanal laczacy poziomy energetyczne silnika.Obudowa wirnika laczy sie przwodem z ukladem spalania mieszanki paliwowej, który sklada sie z komory spalania posiadajacej dwa zawory zwrot¬ ne, elementu zaplonowego, wtryskiwacza paliwa i przewodu odlotowego dla spalin, zakonczonego zaworem sterowanym i otwierajacym sie do wne¬ trza wezownicy zanurzonej w czynniku chlodza- 5969059690 3 cym, mieszczacym sie w osobnym zbiorniku, który zaopatrzony jest w przewód doprowadzajacy czyn¬ nik chlodzacy.Komora spalania otoczona jest komora chlodze¬ nia, do której, pompka przetlacza podgrzany czyn¬ nik chlodzacy. Komora chlodzenia posiada zawór zwrotny dla przelotu gazów napedowych do prze¬ wodu laczacego sie z obudowa wirnika. Pod ko¬ mora spalania i chlodzenia znajduje sie pompa ssaco-tloczaca z przewodem dla cieczy usuwajacej przestrzen szkodliwa.Urzadzenie wedlug wynalazku cechuje wysoka sprawnosc pracy silnika oraz maksymalne wyko¬ rzystanie ciepla odpadowego. Przez wprowadzenie podczas wybuchów mieszanki wysoko sprezonych gazów spalinowych, bezposrednio z komory spala¬ nia do pary czynnika chlodzacego, uzyskuje sie przyspieszenie procesu wytwarzania pary prze¬ grzanej z czynnika chlodzacego, co zapewnia pelne wykorzystanie ciepla spalania i energii gazów spa¬ linowych.Konstrukcja silnika wedlug wynalazku zapewnia latwosc konserwacji i napraw oraz obnizenie ko¬ sztów wytwarzania i uzytkowania. W urzadzeniu wedlug wynalazku przez wykorzystanie ciepla ga¬ zów odlotowych do wstepnego podgrzewania czyn¬ nika chlodzacego oraz ciepla pochodzacego z chlo¬ dzenia ukladu spalania i gazów o wysokich tem¬ peraturach, wprowadzanych podczas wybuchów do strumienia pary, uzyskuje sie pare w wysokim sto¬ pniu przegrzana do napedu wirnika. Silnik pracuje bez halasu, a przy stosowaniu wodoru jako paliwa nie wydziela spalin.Wynalazek jest przykladowo wyjasniony na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik i uklad spalania czynnika napedowego w przekroju piono¬ wym podluznym, a fig. 2 przedstawia wirnik sil¬ nika w czesciowym przekroju pionowym poprze¬ cznym. W metalowej obudowie 1, posiadajacej wewnatrz na dolnym koncu wybrzuszenia garb 28, znajduje sie wirnik 2 z falistym kanalem na swoim obwodzie. Wybrzuszona obudowa obejmuje komo¬ re odlotowa 3.Obudowa wirnika laczy sie u dolu przewodem 4 z komora spalania 5 przez komore chlodzenia 15 i dwa zawory zwrotne 7 i 9. Komora spalania 5 posiada ponadto zawór zwrotny 6, element zaplo¬ nowy 10, wtryskiwacz paliwa 8 i przewód odlotowy dla gazów spalinowych 13 zakonczony zaworem sterowanym 14, otwierajacym sie do wnetrza we- zownicy 17, umieszczonej w podgrzewaczu 16 za¬ opatrzonym w przewód 18 doprowadzajacy wode.Komora spalania otoczona jest komora chlodzenia ' 15, do której pompka 11 przetlacza podgrzana wo¬ de kanalem 12. Pod komora spalania 5 znajduje sie pompa ssaco-tloczaca 22 iz tlokiem 21, polaczonym korba z walem 23, na którym jest osadzone kolo 24 polaczone pasem z osia wirnika 2.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest na¬ stepujace. Tlok 21 podczas suwu w prawa strone, przy pokrecaniu kolem 24 lub osia wirnika 2, do którego obudowy wprowadzono przedtem pewna ilosc odpowiedniej cieczy np. cieklego metalu lub wody, -dla uformowania obracajacego sie pierscie¬ nia 26, zasysa z gaznika przez zawór 20 mieszanke paliwa, a przez przewód 19 nieznaczna ilosc wody, która zapelniajac ewentualna pozostala pomiedzy czolem tloka i cylindra przestrzen szkodliwa pom¬ py 22, zapewnia calkowite przetlaczanie mieszanki 5 lub powietrza do komory 5 bez reszty.Podczas suwu powrotnego tlok 21 przetlacza mie¬ szanke przez zawór 6 do komory spalania 5 w celu uzyskiwania sprezenia mieszanki w takim stopniu,, aby mogla byc latwo zapalana przez element za- io plonowy 10, wlaczany po przetlaczaniu mieszaki do komory 5, przy czym dla ulatwienia rozruchu silni¬ ka, przy danym sprezeniu mieszanki i docisku za¬ woru 9, wieksza czesc mieszanki przechodzi przez zawór 9 do komory chlodzenia 15. 15 W czasie zaplonu mieszanki zawór sterowany 14 jest zamkniety. Element zaplonowy zapala sprezo¬ na mieszanke, która wybucha. Nacisk gazów otwie¬ ra zawór 9, przez który spora ilosc gazów o wyso¬ kiej temperaturze przedostaje sie do wnetrza ko- 20 mory chlodzenia 15, powodujac spalenie sie prze- tloczonej mieszanki. W momencie gdy tlok 21 znaj¬ duje sde w polowie suwu ssacego, otwiera sie za¬ wór sterowany 14, przez który reszta spalin prze¬ chodzi z komory spalania do wezownicy 17, pocza- 25 tkowo pod dzialaniem wlasnego cisnienia, a naste¬ pnie wypychane przez wtlaczana do komory 5 mie¬ szanke lub powietrze.Po usunieciu spalin z komory 5, gdy tlok 21 znaj¬ duje sie w polowie suwu tloczenia, zawór sterowa- 30 ny 14 zostaje zamkniety i od tej chwili zaczyna sie * sprezanie mieszanki w komorze spalania 5. Sprezo¬ na mieszanka po napelnieniu komory spalania wy¬ bucha i cykl opisany wyzej powtarza sie.Po uruchomieniu silnika, aby uniknac samoza- 35 plonu mieszanki, w komorze spalania spreza sie samo powietrze, zwiekszajac jednoczesnie docisk zaworu 9, aby otrzymac wieksze sprezenie powie¬ trza, niz poprzednio mieszanki. Do tak sprezonego powietrza wtryskuje sie paliwo przy pomocy wtry- 40 skiwacza 8. Po kazdym wybuchu, czesc goracych spalin przedostaje sie poza zawór 9 do komory chlodzenia, w której nastepuje wymieszanie pary powstalej w wyniku chlodzenia komory spalania i spalin.Wytwarzanie pary jest intensywne, gdyz do ko¬ mory chlodzenia pompka 11 bezustannie przetlacza przewodem 12 wode podgrzana w podgrzewaczu do temperatury 100°C tak, ze woda ta w zetknieciu z goracymi scianami komory spalania gwaltownie wrze, a tak powstala para ulega raptownemu prze¬ grzaniu w obecnosci gazów spalinowych o tempe¬ raturze powyzej 1000°C. Prezna mieszanina gazów spalinowych i pary przegrzanej po otwarciu zawo¬ ru 7 i przejsciu do przewodu 4 przerywa pier¬ scien cieczy 26, wytworzony na skutek sily od¬ srodkowej podczas obrotu wirnika 2, wyrywa z niego porcje cieczy rzucajac ja na zeby wirnika.Pomiedzy pierscieniem obracajacej sie cieczy 60 a obwodem wirnika znajduje sie pólkolista szcze¬ lina 27 (fig. 2), laczaca górny poziom energetyczny w przewodzie 4, gdzie cisnienie gazów napedowych moze urastac do setek atmosfer, z dolnym poziomem energetycznym w komorze odlotowej 3, w której 65 wystepuje cisnienie atmosferyczne. 45 50 555 59690 6 Obudowa 1 posiada na swoim wewnetrznym ob¬ wodzie wybrzuszenie, obejmujace komore odloto¬ wa 3 spalin i pary, odpowiednio uksztaltowany garb 28, który przypiera obracajacy sie pierscien cieczy do sklepienia pólkolistej szczeliny 27, unie¬ mozliwiajac tym samym gazom napedowym wy¬ chodzacym z przewodu 14, po przerwaniu pierscie¬ nia cieczy, na ewentualna zmiane kierunku.Przerwany przez cisnienie gazów napedowy pier¬ scien 26 natychmiast zamyka sie, tworzac dla prze¬ wodu 4 jakby ruchomy zawór dociskany sila od¬ srodkowa i dopiero ponownie odpowiednio silne ci¬ snienie gazów napedowych w przewodzie 4 poko¬ nuje docisk tego zaworu i wystrzeliwuje z niego nastepna porcje cieczy na zeby wirnika. Gazy na¬ pedowe przekazuja przy tym cala swoja energie pierscieniowi cieczy, który powoduje otarót wirnika.Po calkowitym rozprezeniu sie gazy napedowe trafiaja do komory odlotowej 3, a stad przez kon¬ densator do atmosfery. Skroplona w kondensato¬ rze para sluzy do zasilania podgrzewacza 16 oraz do uzupelniania obracajacego sie pierscienia cie¬ czy pomocniczej. Obracajacy sie pierscien cieczy, szczególnie gdy utworzony jest z cieklego metalu np. galu, którego temperatura wrzenia wynosi po¬ wyzej 2000°C, nie bedzie ulegal odparowaniu, dzia¬ la niby kolo zamachowe kumulujac w sobie ene¬ rgie kinetyczna gazów napedowych i przekazujac ja jednoczesnie wirnikowi.Cale urzadzenie oprócz obudowy wirnika i pom- 5 py nalezy otulic izolacja cieplna, aby zapobiec stra¬ tom ciepla przez promieniowanie. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe io Silnik spalinowy z obracajaca sie pomocnicza ciecza, w którym gazy spalinowe powstale w wy¬ niku spalania mieszanki paliwa w komorze spala¬ nia oraz para przegrzana, powstala z czynnika chlodzacego komore spalania, stanowia jednoczes- 15 nie czynnik napedowy wirnika za posrednictwem obracajacej sie cieczy, a skladajacy sie z metalo¬ wej obudowy zaopatrzonej w wirnik i komore od¬ lotowa oraz z sprezarki tlokowej przetlaczajacej mieszanke paliwowa do komory spalania otoczonej 20 komora chlodzenia, do której doprowadzana jest z podgrzewacza ciecz chlodzaca, znamienny tym, ze wirnik (2) ma kanal obwodowy (27) z falistymi scianami, natomiast obudowa wirnika (1) posiada garb (28), umiejscowiony miedzy komora odlotowa 25 (3) a wylotem przewodu (4), celem zachowania sta¬ lego kierunku przeplywu gazów napedowych. F19.

2 PL