RU119815U1

RU119815U1 - POWER UNIT WITH SEPARATE COMPRESSION AND EXPANSION PROCESSES

Info

Publication number: RU119815U1
Application number: RU2012115837/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Самойлович Кукис; Виктор Анатольевич Романов; Игорь Александрович Харенко
Original assignee: Владимир Самойлович Кукис; Виктор Анатольевич Романов
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2012-08-27

Abstract

Силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения, содержащая поршневую расширительную машину с кривошипно-шатунным механизмом, поршнем, впускным и выпускным коллекторами, впускным и выпускным клапанами; форсунку; топливный бак; топливопровод; компрессор; трубопровод и ресивер, отличающаяся тем, что она содержит газовую турбину, работающую за счет кинетической энергии потока отработавших газов расширительной машины и высокочастотный электрический генератор, приводящий в действие компрессор. A power plant with separated compression and expansion processes, containing a piston expansion machine with a crank mechanism, piston, intake and exhaust manifolds, intake and exhaust valves; nozzle; fuel tank; fuel line; compressor; pipeline and receiver, characterized in that it contains a gas turbine powered by the kinetic energy of the exhaust gas stream of the expansion machine and a high-frequency electric generator driving the compressor.

Description

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения эффективности преобразования термохимической энергии сжигаемого топлива в механическую работу.The proposal relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used to increase the efficiency of the conversion of thermochemical energy of combusted fuel into mechanical work.

Известна силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения (см. патент на полезную модель. RU 52938, F02B 5/02. Опубл. 27.04.2006.), содержащая: поршневую расширительную машину с кривошипно-шатунным механизмом, поршнем, впускным и выпускным коллекторами, впускным и выпускным клапанами; форсунку; топливный бак; топливопровод; двигатель Стирлинга, оборудованный полостью для прохода отработавших газов; компрессор; трубопровод и ресивер.A known power plant with separate compression and expansion processes (see patent for utility model. RU 52938, F02B 5/02. Publ. 04/27/2006.), Containing: a piston expansion machine with a crank mechanism, a piston, intake and exhaust manifolds inlet and outlet valves; nozzle; fuel tank; fuel line; Stirling engine equipped with a cavity for the passage of exhaust gases; compressor; pipeline and receiver.

Недостатками этой силовой установки является необходимость иметь высокую температуру отработавших газов (600-700°C) для обеспечения двигателя Стирлинга теплотой, достаточной для выработки им мощности, требуемой для привода компрессора. Расчеты же, проведенные авторами настоящей заявки, показали, что при расширении продуктов сгорания до давления окружающей среды температура отработавших газов, выходящих из расширительной машины, никогда не превышает 380°C, чего совершенно недостаточно для привода в действие двигателя Стирлинга (Матиевский, Д.Д. Определение оптимальной максимальной температуры рабочего тела двигателя Стирлинга, утилизирующего теплоту отработавших газов поршневого ДВС / Д.Д.Матиевский, В.А.Романов, B.C.Кукис, А.И.Рыбалко // Ползуновский вестник. - №3. - Т.1. - 2010. - С.91-99).The disadvantages of this power plant is the need to have a high temperature of the exhaust gases (600-700 ° C) to provide the Stirling engine with heat sufficient to produce the power it needs to drive the compressor. The calculations made by the authors of this application showed that when the combustion products expand to ambient pressure, the temperature of the exhaust gases leaving the expansion machine never exceeds 380 ° C, which is completely insufficient to drive the Stirling engine (Matievsky, D.D. Determination of the optimal maximum temperature of the working fluid of a Stirling engine utilizing the heat of exhaust gases of a piston ICE / DD Matievsky, V. A. Romanov, BC Kukis, A. I. Rybalko // Polzunovsky Bulletin. - No. 3. - T.1 . - 2010. - S. 91-99).

Данная силовой установки с разделенными процессами сжатия и расширения является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.This power plant with separate compression and expansion processes is the closest to the proposed technical essence and is taken as a prototype.

Задачей предложения является повышение эффективности преобразования термохимической энергии сжигаемого топлива в механическую работу.The objective of the proposal is to increase the efficiency of the conversion of thermochemical energy of combusted fuel into mechanical work.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемой силовой установке с разделенными процессами сжатия и расширения процесс сжатия воздуха осуществляется в компрессоре с приводом от высокочастотного электрического генератора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей за счет кинетической энергии потока отработавших газов, выбрасываемых из поршневой расширительной машины, где осуществляется расширение сжатого в компрессоре воздуха, сопровождающееся сгоранием топлива.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed power plant with separate compression and expansion processes, the air compression process is carried out in a compressor driven by a high-frequency electric generator, which is driven by a gas turbine operating due to the kinetic energy of the exhaust gas stream emitted from the expansion piston machines where expansion of compressed air in the compressor is carried out, accompanied by fuel combustion.

Анализ предлагаемого технического решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.Analysis of the proposed technical solutions and known allows us to conclude that it meets the conditions of patentability of a utility model.

Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство силовой установки с разделенными процессами сжатия и расширения.The proposal is illustrated in the figure (figure 1), which shows the basic structure of the power plant with separate compression and expansion processes.

Предлагаемая силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения содержит: поршневую расширительную машину 1 с кривошипно-шатунным механизмом 2, поршнем 3, выпускным 4, впускным 5 клапанами, выпускным 6 и впускным 7 коллекторами; форсункой 8; топливный бак 9 с топливопроводом 10; газовую турбину 11, высокочастотный электрический генератор 12; компрессор 13, соединенный трубопроводом 14 с ресивером 15.The proposed power plant with separate compression and expansion processes contains: a piston expansion machine 1 with a crank mechanism 2, a piston 3, exhaust 4, inlet 5 valves, exhaust 6 and intake 7 collectors; nozzle 8; a fuel tank 9 with a fuel line 10; a gas turbine 11, a high-frequency electric generator 12; a compressor 13 connected by a pipe 14 to the receiver 15.

Предлагаемая силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения работает следующим образом.The proposed power plant with separate compression and expansion processes works as follows.

После завершения очередного рабочего цикла, отработавшие газы из расширительной машины 1 через выпускной клапан 4 по выпускному коллектору 6 поступают в газовую турбину 11, приводящую в действие высокочастотный генератор 12. Мощность, вырабатываемая высокочастотным генератором 12, используется для сжатия воздуха в компрессоре 13. Сжатый воздух по трубопроводу 14 подается в ресивер 15, откуда по впускному коллектору 7 через впускной клапан 5 поступает в цилиндр расширительной машины 1 в момент, когда поршень 3 начинает перемещаться от верхней мертвой точки к нижней. В это же время в цилиндр расширительной машины 1 через форсунку 8 впрыскивается топливо, поступающее по топливопроводу 10 из топливного бака 9. Поступившее в цилиндр топливо воспламеняется и происходит расширение продуктов сгорания, сопровождающееся производством работы по перемещению поршня 3. Через кривошипно-шатунный механизм 2 эта работа передается на выход из расширительной машины 1 и может быть полезно использована.After the completion of the next working cycle, the exhaust gases from the expansion machine 1 through the exhaust valve 4 through the exhaust manifold 6 enter the gas turbine 11, which drives the high-frequency generator 12. The power generated by the high-frequency generator 12 is used to compress the air in the compressor 13. Compressed air through a pipe 14 it is supplied to the receiver 15, from where it enters the cylinder of the expansion machine 1 through the intake manifold 7 through the intake valve 5 at the moment when the piston 3 begins to move from the upper measures your points to the bottom. At the same time, fuel is injected into the cylinder of the expansion machine 1 through the nozzle 8, which enters the fuel line 10 from the fuel tank 9. The fuel that enters the cylinder ignites and the combustion products expand, accompanied by the work of moving the piston 3. This crank mechanism 2 this the work is transferred to the exit of the expansion machine 1 and can be useful.

По сравнению с прототипом предлагаемая силовая установка не использует для привода компрессора двигатель Стирлинга, работающий за счет термического потенциала отработавших газов, так как для привода компрессора служит газовая турбина, работающая за счет кинетической энергии потока отработавших газов, выбрасываемых из поршневой расширительной машины.Compared with the prototype, the proposed power plant does not use the Stirling engine to operate the compressor, which operates due to the thermal potential of the exhaust gases, since a gas turbine operates due to the kinetic energy of the exhaust gas stream emitted from the piston expansion machine.

Claims

A power plant with separate compression and expansion processes, comprising a piston expansion machine with a crank mechanism, a piston, intake and exhaust manifolds, intake and exhaust valves; nozzle; fuel tank; fuel line; compressor; pipeline and receiver, characterized in that it contains a gas turbine operating due to the kinetic energy of the exhaust gas flow of the expansion machine and a high-frequency electric generator that drives the compressor.