RU139802U1

RU139802U1 - HYDROTURBINE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU139802U1
Application number: RU2013122158/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Арсентьевич Четкарёв; Александр Александрович Четкарёв
Original assignee: Александр Арсентьевич Четкарёв
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-04-20

Abstract

Гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания, выполненный с пневматическим приводом системы газораспределения и регулируемой степенью сжатия, содержащий корпус с гидротурбиной, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями, жестко соединенными штоками между собой и перемещающимися в насосных камерах, трубопровод, отличающийся тем, что дополнительно снабжен запорными вентилями, установленными в трубопроводе, и баком рабочей жидкости, соединенным с трубопроводом двумя запорными вентилями.A hydraulic turbine internal combustion engine, made with a pneumatic gas distribution system drive and an adjustable compression ratio, comprising a housing with a hydraulic turbine, at least two cylinders with pistons, rigidly connected to each other by rods and moving in pump chambers, a pipeline characterized in that it is additionally equipped with shut-off valves valves installed in the pipeline, and a working fluid tank connected to the pipeline by two shut-off valves.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидротурбинным двигателям внутреннего сгорания, и предназначена для широкого использования во всех устройствах, в частности в машинах и механизмах, а также в бытовых и промышленных установках.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to hydraulic turbine internal combustion engines, and is intended for widespread use in all devices, in particular in machines and mechanisms, as well as in domestic and industrial installations.

Широко известны различные конструкции гидротурбинных двигателей внутреннего сгорания, использующие энергию сгоревшего в цилиндрах горючего, преобразующие возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах во вращательное движение рабочего вала с помощью бесшатунного силового механизма.Various designs of hydraulic turbine internal combustion engines are widely known, using the energy of fuel burned in the cylinders, converting the reciprocating motion of the pistons in the cylinders into the rotational movement of the working shaft using a rodless power mechanism.

Известен двигатель внутреннего сгорания (SU авторское свидетельство, 11278, F02G /02, 1929 г.), состоящий из поршневого бесшатунного ДВС, турбины приводимой во вращение жидкостью, перегоняемой назад и вперед поршнями, при этом ДВС содержит две пары поршней расположенных в цилиндрах, образующих камеры сгорания и каждая пара поршней на общем штоке имеет третий поршень, приводящий в движение рабочее тело (жидкость).A well-known internal combustion engine (SU copyright certificate, 11278, F02G / 02, 1929), consisting of a piston rodless internal combustion engine, a turbine driven by a fluid, driven back and forth by pistons, while the internal combustion engine contains two pairs of pistons located in cylinders, forming the combustion chamber and each pair of pistons on a common rod has a third piston, which drives the working fluid (liquid).

К недостаткам известного двигателя следует отнести достаточно высокую сложность конструкции камер сгорания, наличие трех поршней, что значительно усложняет конструкцию двигателя в целом и снижает надежность в процессе эксплуатации, а также невозможность изменения направления вращения гидротурбины, невозможности отключения гидротурбины при работающем двигателе.The disadvantages of the known engine include the rather high complexity of the design of the combustion chambers, the presence of three pistons, which greatly complicates the design of the engine as a whole and reduces reliability during operation, as well as the inability to change the direction of rotation of the turbine, the inability to turn off the turbine when the engine is running.

Известен, принятый за прототип, двухтактный гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания (патент на полезную модель 98482, F02B 71/04, опубл. 20.10.2010), выполненный с пневматическим приводом системы газораспределения и регулируемой степенью сжатия, содержащий корпус с гидротурбиной, один или несколько цилиндров с поршнями, жестко соединенными штоками между собой и перемещающимися в насосных камерах, трубопровод.A well-known, adopted as a prototype, two-stroke hydraulic turbine internal combustion engine (patent for utility model 98482, F02B 71/04, publ. 10/20/2010), made with a pneumatic timing system and adjustable compression ratio, containing a housing with a hydraulic turbine, one or more cylinders with pistons rigidly connected by rods to each other and moving in the pump chambers, the pipeline.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся ограниченность применения известного двигателя в виду невозможности изменения направления вращения гидротурбины, невозможности отключения гидротурбины при работающем двигателе.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below include the limited use of the known engine in view of the impossibility of changing the direction of rotation of the turbine, the impossibility of turning off the turbine with the engine running.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка усовершенствованного гидротурбинного двигателя внутреннего сгорания с улучшенными техническими характеристиками.The task to which the utility model is directed is the development of an improved hydraulic turbine internal combustion engine with improved technical characteristics.

Техническим результатом является возможность регулирования степени сжатия двигателя без его остановки и изменение направления вращения гидротурбины.The technical result is the ability to control the degree of compression of the engine without stopping it and changing the direction of rotation of the turbine.

Поставленная задача достигается тем, что гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания, выполненный с пневматическим приводом системы газораспределения и регулируемой степенью сжатия, содержащий корпус с гидротурбиной, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями, жестко соединенные штоками между собой и перемещающиеся в насосных камерах, трубопровод, согласно полезной модели дополнительно снабжен запорными вентилями, установленными в трубопроводе, и баком рабочей жидкости, соединенным с трубопроводом двумя запорными вентилями.The problem is achieved in that the turbine internal combustion engine, made with a pneumatic drive of the gas distribution system and adjustable compression ratio, comprising a housing with a hydraulic turbine, at least two cylinders with pistons, rigidly connected by rods to each other and moving in the pump chambers, the pipeline, according to The utility model is additionally equipped with shut-off valves installed in the pipeline, and a working fluid tank connected to the pipeline by two shut-off valves.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.Between the distinguishing features and the achieved technical result, there is the following causal relationship.

Включение в конструкцию двигателя бака рабочей жидкости, соединенного с трубопроводом запорными вентилями позволяет регулировать во время его работы, не останавливая двигатель. С наличием запорных вентилей появляется возможность вращения турбины в правую и левую стороны, увеличение или уменьшения хода поршня, что приводит к увеличению или уменьшению мощности двигателя и потребления топлива, возможность регулирования степени сжатия, не останавливая двигатель. Все это в целом, расширяет возможность применения предлагаемого двигателя и улучшает его технические характеристики.The inclusion in the design of the engine of the tank of the working fluid connected to the pipeline by shut-off valves allows you to adjust during its operation without stopping the engine. With the presence of shut-off valves, it becomes possible to rotate the turbine in the right and left sides, increase or decrease the piston stroke, which leads to an increase or decrease in engine power and fuel consumption, the ability to control the compression ratio without stopping the engine. All this in general, expands the applicability of the proposed engine and improves its technical characteristics.

На чертеже представлен заявляемый гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания.The drawing shows the inventive hydraulic turbine internal combustion engine.

Двигатель состоит из рабочего цилиндра 1, с поршнями 2 и 3 и пневматической системой газораспределения. Поршни 2 и 3 жестко соединены между собой штоками 4 и перемещаются в насосной камере 5. Пневматическая система газораспределения включает воздуховод продувки камеры сгорания 6 и воздуховод удаления продуктов горения 7. Бак 8 рабочей жидкости предназначен для регулировки количества жидкости, увеличения или уменьшения мощности, а также степени сжатия. Запорный вентиль 9 соединяет трубопроводы 10 и выполняет роль узла сцепления. Запорные вентили 11, 12 соединяют трубопровод 10 с баком рабочей жидкости 8. Запорные вентили 13, 14, 15, 16 соединяют трубопровод 10 с турбиной 17. Запорные вентили 18, 19 отключают турбину 17 от трубопровода 10. Запорные вентили 20, 21 служат для подключения других турбин или для распределения давления жидкости между ними. Трубопровод 22 предназначен для гидропривода открытия клапана подачи топлива.The engine consists of a working cylinder 1, with pistons 2 and 3 and a pneumatic gas distribution system. Pistons 2 and 3 are rigidly connected to each other by rods 4 and move in the pump chamber 5. The pneumatic gas distribution system includes a combustion chamber purge duct 6 and a combustion product removal duct 7. The working fluid tank 8 is designed to control the amount of fluid, increase or decrease power, and compression ratio. The shut-off valve 9 connects the pipelines 10 and acts as a clutch assembly. Shut-off valves 11, 12 connect the pipeline 10 to the tank of the working fluid 8. Shut-off valves 13, 14, 15, 16 connect the pipeline 10 to the turbine 17. Shut-off valves 18, 19 disconnect the turbine 17 from the pipeline 10. Shut-off valves 20, 21 are used to connect other turbines or to distribute fluid pressure between them. The pipe 22 is designed for hydraulic opening of the fuel supply valve.

Работа гидротурбинного двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.The operation of the hydraulic turbine internal combustion engine is as follows.

Пуск двигателя осуществляется сжатым воздухом. При нахождении поршня 2 двигателя в верхней мертвой точке происходит сжатие и нагрев воздуха, через клапан или форсунку происходит подача топлива или (смеси газов), далее идет процесс расширения. Поршень 2, соединенный штоком 4 с поршнем 3, находящимся в насосной камере, под давлением идет вниз и давит на жидкость. Жидкость под давлением через запорные вентили 18, 19, 16 раскручивают турбину 17 в правую сторону. Одновременно жидкость давит на поршень 3 насосной камеры другого цилиндра. Давление через шток 4 передается на поршень 2, который в свою очередь сжимает воздух, нагревая его, происходит подача топлива, и весь процесс повторяется в обратном порядке. Если перекрыть запорные вентили 13, 16 и открыть вентили 14, 15 турбина будет вращаться в противоположную сторону. Перекрывая вентили 18, 19, 20, 21 и, открыв вентиль 9, двигатель будет работать сам на себя, не раскручивая турбину 17. Открывая, закрывая вентили 11, 12, которые соединены с акселератором, можно стравливать или подавать жидкость в систему гидротурбинного двигателя, тем самым увеличивая или уменьшая ход поршня, что приводит к увеличению или уменьшению мощности двигателя и потребления топлива. Перекрывая вентили 18, 19, 20, 21 можно распределять мощность двигателя между дополнительными турбинами или включать и отключать их.The engine is started by compressed air. When the engine piston 2 is in top dead center, air is compressed and heated, fuel or (gas mixture) is supplied through the valve or nozzle, and then the expansion process takes place. A piston 2 connected by a rod 4 to a piston 3 located in the pump chamber under pressure goes down and presses on the liquid. Liquid under pressure through the shut-off valves 18, 19, 16 untwist the turbine 17 in the right side. At the same time, the liquid presses on the piston 3 of the pump chamber of another cylinder. The pressure through the rod 4 is transmitted to the piston 2, which in turn compresses the air, heating it, fuel is supplied, and the whole process is repeated in the reverse order. If you close the shut-off valves 13, 16 and open the valves 14, 15, the turbine will rotate in the opposite direction. By shutting off the valves 18, 19, 20, 21 and, by opening the valve 9, the engine will operate on its own, without spinning the turbine 17. By opening, closing the valves 11, 12, which are connected to the accelerator, it is possible to bleed or supply liquid to the system of the turbine engine, thereby increasing or decreasing the piston stroke, which leads to an increase or decrease in engine power and fuel consumption. By blocking the valves 18, 19, 20, 21, it is possible to distribute engine power between additional turbines or turn them on and off.

Предлагаемый новый тип двигателя вобрал в себя все лучшее из известных двигателей внутреннего сгорания, турбин, паровых двигателей, насосов. В нем могут применяться сопла, диффузоры, дросселирование. Двигатель может работать с ядерным реактором, паровым котлом, на любом виде топлива. Может использовать экологически чистый вид энергии, энергию морского прибоя, энергию отлива и прилива, гейзеров, что решает проблемы дефицита энергии прибрежных стран. В этом случае двигатель изготавливается из бетона и полимеров. Предлагаемый гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания экономичен даже при большой мощности, так как объем рабочей камеры регулируется во время работы. Не надо отключать цилиндры для экономии топлива. Степень сжатия можно регулировать во время работы двигателя, не останавливая двигатель. Отсутствуют такие узлы как сцепление и редуктор, эти функции предусмотрены конструктивными особенностями двигателя, делая их проще, дешевле и надежнее. Также предлагаемый двигатель перспективен для разработки и применения новых видов топлива, улучшения термодинамических характеристик жидкого воздуха и смеси газов, для работы по замкнутому циклу.The proposed new type of engine incorporates the best of the well-known internal combustion engines, turbines, steam engines, pumps. It can be used nozzles, diffusers, throttling. The engine can work with a nuclear reactor, steam boiler, on any type of fuel. It can use environmentally friendly energy, the energy of the surf, the energy of low tide and tide, geysers, which solves the problems of energy shortages in coastal countries. In this case, the engine is made of concrete and polymers. The proposed hydraulic turbine internal combustion engine is economical even at high power, since the volume of the working chamber is regulated during operation. No need to turn off the cylinders to save fuel. The compression ratio can be adjusted while the engine is running without stopping the engine. There are no nodes such as clutch and gearbox, these functions are provided by the design features of the engine, making them simpler, cheaper and more reliable. Also, the proposed engine is promising for the development and use of new types of fuel, improving the thermodynamic characteristics of liquid air and gas mixtures, for closed loop operation.

Claims

A hydraulic turbine internal combustion engine, made with a pneumatic gas distribution system drive and an adjustable compression ratio, comprising a housing with a hydraulic turbine, at least two cylinders with pistons, rigidly connected to each other by rods and moving in pump chambers, a pipeline characterized in that it is additionally equipped with shut-off valves valves installed in the pipeline, and a working fluid tank connected to the pipeline by two shut-off valves.