RU2093688C1

RU2093688C1 - Engine

Info

Publication number: RU2093688C1
Application number: RU94044964A
Authority: RU
Inventors: Борис Петрович Таланов
Original assignee: Борис Петрович Таланов
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1997-10-20
Also published as: RU94044964A

Abstract

FIELD: power mechanical engineering. SUBSTANCE: cylinders of the engine are arranged coaxially to the heater between the heads facing each other. The coolers made up as chambers connected with a water source are arranged from the side of the rod. The ends of the rods of the pistons are interconnected through a plunger with a power converter on it and are connected with flexible tip of the heater through a kinematical link. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к двигателям с циркуляцией рабочего тела по замкнутому циклу, и может быть использовано как в составе стационарных силовых установок, так и для привода транспортных средств. The invention relates to power engineering, and in particular to engines with the circulation of the working fluid in a closed cycle, and can be used both as part of stationary power plants, and to drive vehicles.

Наиболее близким к изобретению является двигатель, содержащий нагреватель и холодильник, цилиндр с поршнем, соединенным с преобразователем энергии, и рабочее тело, которое попеременно взаимодействует с нагревателем и холодильником [1]
Недостатками данного двигателя являются: низкий КПД, сложность конструкции и управления /регулирования/.Closest to the invention is an engine containing a heater and a refrigerator, a cylinder with a piston connected to an energy converter, and a working fluid that alternately interacts with the heater and the refrigerator [1]
The disadvantages of this engine are: low efficiency, the complexity of the design and management / regulation /.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и регулирования, расширение технологических возможностей, обеспечение экологической безопасности. The objective of the invention is to simplify the design and regulation, expanding technological capabilities, ensuring environmental safety.

Данная задача решается за счет того, что цилиндры расположены соосно с нагревателем между обращенными друг к другу головками, при этом со стороны штока размещены холодильники, выполненные в виде камер, соединенных с источником воды, причем концы штоков поршней соединены скалкой с преобразователем энергии на ней и кинематической связью с гибким наконечником нагревателя. This problem is solved due to the fact that the cylinders are coaxial with the heater between the heads facing each other, while on the rod side there are refrigerators made in the form of chambers connected to a water source, and the ends of the piston rods are connected by a rolling pin to the energy converter on it and kinematic connection with a flexible heater tip.

На фиг. 1 представлена схема двигателя; на фиг. 2 нагреватель в виде радиоактивного источника тепловой энергии; на фиг. 3 рабочий орган для осуществления поступательного движения в воде, на мягком грунте, на поверхности планеты нашей Галактики. In FIG. 1 shows a diagram of an engine; in FIG. 2 heater in the form of a radioactive source of thermal energy; in FIG. 3 working body for translational motion in water, on soft ground, on the surface of the planet of our Galaxy.

Двигатель содержит цилиндр с наружной теплоизоляцией /условно не показано/, поршнем 2, головкой цилиндра 3, играющей роль теплопровода. Двигатель содержит нагреватель 4 с емкостью 5 с энергоносителем 6, трубопровод 7 для подачи энергоносителя 6 в гибкий наконечник 8. Емкость 5 соединена с источником газа под давлением для создания напора энергоносителя 6 /условно не показан/. Поршни 2 обоих цилиндров 1 расположены соосно и соединены между собой скалкой 9 через штоки 10. На скалке 9 размещены обмотка 11 и поршень 12. Обмотка 11 размещена между полюсами магнитов 13, причем сама обмотка соединена электрически с нагрузкой 14 /это может быть просто освещение, бытовые приборы, например холодильник, обогреватель, эл. плитка и т.д./. Цилиндр 15 своими полостями соединен через группы обратных клапанов 16, 17 и регулируемый дроссель 18 со сливом. На скалке 9 размещена рейка 19, которая через цепную передачу 20 соединена с гибким наконечником 8 нагревателя 4. Цилиндры 1 со стороны штоков 10 имеют холодильники 21 в виде камер 22, которые соединены с водным источником 23 через насос 24 и регулируемый дроссель 25. Выходы камер 21 соединены с потребителем для обогрева. В качестве нагревателя 4 может быть использован радиоактивный источник 26 в защитном контейнере 27, экранной теплоизоляции 28 и с пространством, которое заполнено газом с низкой теплопроводностью, например ксеноном. Радиоактивный источник 26 соединен тепловодом 29 с тепловой трубкой 30 и через гибкий наконечник 8 с ползуном 31, который соединен с цепной передачей 20 и может занимать указанные положения /два рабочих/, при которых ползун 31 сопрягается с головками цилиндра 3 либо в нейтральном положении для отвода тепловой энергии при нерабочем положении. Закрепление в нейтральном положении условно не показано и может быть выполнено различным образом, например с отводом натяжного устройства цепной передачи 20 и при закреплении ползуна 31. Также могут регулироваться временные положения сопряжения гибкого наконечника с головкой цилиндра 3. На фиг. 3 показан силовой орган для осуществления поступательного движения. На скалке 9 расположена лопасть 32 на поворотной оси 33 с упором 34 и пружиной 35. Полость между головкой цилиндра 3 и поршнем 2 заполнена теплоносителем 36. Это может быть различный материал: газообразный в виде водорода или гелия, которые, благодаря подвижности атомов, позволяют быстро осуществить теплоотвод или нагрев теплоносителя 36. В зависимости от характера и интенсивности нагревателя 4 рабочее тело может быть различным /вода, ртуть, эфир и т.д./. The engine contains a cylinder with external thermal insulation / not shown conditionally /, by a piston 2, by a cylinder head 3, which plays the role of a heat conduit. The engine contains a heater 4 with a capacity of 5 with an energy carrier 6, a pipe 7 for supplying an energy carrier 6 to a flexible tip 8. The tank 5 is connected to a gas source under pressure to create an energy pressure 6 / not shown conventionally /. The pistons 2 of both cylinders 1 are aligned and interconnected by a rolling pin 9 through the rods 10. On the rolling pin 9 are placed a winding 11 and a piston 12. The winding 11 is placed between the poles of the magnets 13, and the winding itself is connected electrically to the load 14 / it can just be lighting, household appliances, e.g. refrigerator, heater, electric tile, etc. /. The cylinder 15 is connected by its cavities through groups of check valves 16, 17 and an adjustable throttle 18 with a drain. On the rolling pin 9 there is a rail 19, which is connected through a chain gear 20 to the flexible tip 8 of the heater 4. The cylinders 1 on the side of the rods 10 have refrigerators 21 in the form of chambers 22, which are connected to a water source 23 through a pump 24 and an adjustable choke 25. The outputs of the chambers 21 are connected to the consumer for heating. As a heater 4, a radioactive source 26 can be used in a protective container 27, a screen insulation 28 and with a space that is filled with a gas with low thermal conductivity, for example xenon. The radioactive source 26 is connected by a heat pipe 29 to a heat pipe 30 and through a flexible tip 8 with a slider 31, which is connected to a chain gear 20 and can occupy the indicated positions / two workers /, in which the slider 31 is mated to the cylinder heads 3 or in the neutral position for removal thermal energy when inoperative. The fastening in the neutral position is conditionally not shown and can be performed in various ways, for example, by pulling the chain tensioner 20 and securing the slider 31. The temporary positions of the coupling of the flexible tip with the cylinder head 3 can also be adjusted. FIG. 3 shows a power element for translational movement. On the rolling pin 9 there is a blade 32 on the pivot axis 33 with a stop 34 and a spring 35. The cavity between the cylinder head 3 and the piston 2 is filled with coolant 36. This can be a different material: gaseous in the form of hydrogen or helium, which, thanks to the mobility of atoms, allows you to quickly carry out heat removal or heating of the coolant 36. Depending on the nature and intensity of the heater 4, the working fluid may be different / water, mercury, ether, etc. /.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

В изображенном положении /фиг. 1/ нижний цилиндр 1 соединен с холодильником 21, осуществляется интенсивный теплоотвод от рабочего тела 36, в надпоршневой полости нижнего цилиндра 1 создается пониженное давление, и поршень 2 этого цилиндра стремится подняться вверх. Одновременно гибкий наконечник 8 нагревателя 4 своим факелом создает тепловой поток, воздействующий на головку цилиндра 3 верхнего цилиндра 1. Теплоноситель 36 верхнего цилиндра 1 разогревается, создается давление на поршень 2 и он стремится переместиться вверх, а т.к. поршни 2 обоих цилиндров 1 соединены через штоки 10 скалкой 9, то происходит перемещение совместное обоих поршней 2 со скалкой 9. При перемещении скалки происходит перекачка поршнем 12 жидкой среды с помощью обратных клапанов 16 и 17 через дроссель 18, который позволяет регулировать скорость перемещения поршня 12 и, следовательно, скалки 9, изменяя гидравлическое сопротивление на выходе цилиндра 15. Со скалкой 9 перемещается и обмотка 11 между полюсами магнита 13. При этом происходит пересечение магнитно-силовых линий витками обмотки 11, возникновение ЭДС на выходе обмотки 11 /переменного/. Если к скалке 9 подсоединить лопасть 32, то она будет совершать качательное движение до упора 34 и возврат пружиной 35 в начальное положение. При движении скалки вниз происходит загребание воды /рассматривается движение в водной среде/, а при движении скалки 9 вверх лопасть 32 повернется. Аналогично будет происходить процесс перемещения по суше, мягкому и пылеобразному грунту. In the depicted position / FIG. 1 / the lower cylinder 1 is connected to the refrigerator 21, intensive heat removal from the working fluid 36 is carried out, a reduced pressure is created in the supra-piston cavity of the lower cylinder 1, and the piston 2 of this cylinder tends to rise upward. At the same time, the flexible tip 8 of the heater 4 with its torch creates a heat flux acting on the cylinder head 3 of the upper cylinder 1. The coolant 36 of the upper cylinder 1 is heated, pressure is created on the piston 2 and it tends to move upward, as Since the pistons 2 of both cylinders 1 are connected through the rods 10 with a rolling pin 9, then the joint movement of both pistons 2 with the rolling pin 9 occurs. When the rolling pin is moved, the piston 12 pumps liquid using check valves 16 and 17 through the throttle 18, which allows you to adjust the speed of movement of the piston 12 and, therefore, the rolling pin 9, changing the hydraulic resistance at the output of the cylinder 15. With the rolling pin 9, the winding 11 also moves between the poles of the magnet 13. At the same time, the magnetic lines cross the turns of the winding 11, the occurrence EMF at the output of the winding 11 / variable /. If the blade 32 is connected to the rolling pin 9, then it will make a swinging movement to the stop 34 and return the spring 35 to its initial position. When the rolling pin moves down, water is raked / movement in the aquatic environment is considered /, and when the rolling pin 9 moves upward, the blade 32 will turn. Similarly, the process of moving on land, soft and dusty soil will occur.

В качестве нагревателя может быть использован любой источник с факелом-форсункой с жидким или газообразным теплоносителем, а также пылевидным. Однако наиболее выгодно использовать радиоактивный источник, который широко используется в радиоизотопных термоэлектрических термогенераторах. As a heater, any source with a nozzle torch with a liquid or gaseous heat carrier, as well as a dust one, can be used. However, it is most advantageous to use a radioactive source, which is widely used in radioisotope thermoelectric thermogenerators.

Поворот гибкого наконечника 8 нагревателя может осуществляться и не плавно, а неравномерно за счет использования, например, кулачка или упорного штыря на цепной передаче. The rotation of the flexible tip 8 of the heater can be carried out not smoothly, but unevenly due to the use, for example, of a cam or a thrust pin in a chain gear.

Корпус цилиндра 1 должен быть составным: верхняя и нижняя части, где расположены холодильник 21 и нагреватель 4 должны быть из меди, и между ними проставка из, например, керамики. The body of the cylinder 1 should be composite: the upper and lower parts, where the refrigerator 21 and the heater 4 are located, should be made of copper, and between them a spacer made of, for example, ceramic.

Изменение интенсивности теплообмена на нагревателе может быть осуществлено как регулировкой подачи топлива, так и отводом тепла от контейнера 27. The change in the intensity of heat transfer at the heater can be carried out both by adjusting the fuel supply and by removing heat from the container 27.

При использовании в качестве рабочего тела специальных веществ или составов, уплотнение на поршнях /условно не показано/ может быть заменено гибкой оболочкой, в которую заключается специальное вещество. Это может быть сильфон или гибкая оболочка из стойкого к высоким температурам материала. В рассмотренном случае теплоноситель может быть и промежуточный: между гибкой оболочкой и цилиндром. When using special substances or compositions as a working fluid, the seal on the pistons / not shown conditionally / can be replaced by a flexible shell containing a special substance. It can be a bellows or a flexible sheath made of a material resistant to high temperatures. In the case considered, the coolant can be intermediate: between the flexible shell and the cylinder.

Таким образом, техническое решение позволяет решить все поставленные задачи, а именно:
упростить конструкцию и сделать ее более надежной и долговечной;
получить универсальный двигатель с любым источником тепловой энергии;
использоваться комплексно: как для преобразования энергии, так и для обогрева без изменения конструкции.Thus, the technical solution allows you to solve all the tasks, namely:
simplify the design and make it more reliable and durable;
get a universal engine with any source of thermal energy;
used comprehensively: both for energy conversion, and for heating without changing the design.

Claims

1. An engine comprising a heater and a refrigerator, a cylinder with a piston connected to an energy converter, and a working fluid that alternately interacts with the refrigerator and the heater, characterized in that it contains at least two coaxial cylinders that are aligned with the heater between them on the side of the cylinder heads facing one another and refrigerators placed on the side of the rods in the form of chambers connected to a water source, while the pistons are kinematically connected to each other by an energy converter and a flexible tip and heater.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the pistons are kinematically connected to each other by a rolling pin with distribution links placed on it, which are kinematically connected to a flexible tip, and energy converters are located on the rolling pin.

3. The engine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the pistons are interconnected kinematically through a connecting rod with a crankshaft with a common chain transmission between the centers of the crankshafts of each cylinder, the flexible tip being connected to the chain transmission, and the energy converter connected to one of the crankshafts.

4. The engine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the flexible tip is connected to the nozzle, and heat exchange is carried out by a flame torch.

5. The engine according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the flexible tip is connected to a slider that mates with the profile cylinder head, and the other end of the flexible tip is connected to a radioactive source of thermal energy in a protective container.