RU2109157C1 - Field heat-electric power plant with external-combustion engine - Google Patents
Field heat-electric power plant with external-combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109157C1 RU2109157C1 RU95114964A RU95114964A RU2109157C1 RU 2109157 C1 RU2109157 C1 RU 2109157C1 RU 95114964 A RU95114964 A RU 95114964A RU 95114964 A RU95114964 A RU 95114964A RU 2109157 C1 RU2109157 C1 RU 2109157C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- flywheel
- piston
- working cylinder
- intermediate cooled
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, а именно к полевым теплоэнергетическим источникам, и может быть использовано на транспорте и в качестве транспортабельных теплоэнергетических установок, где это необходимо. The invention relates to the field of energy, namely to field heat and power sources, and can be used in transport and as transportable heat and power plants, where necessary.
Известен двигатель Стирлинга двойного действия с гидропередачей на гидромотор, вращающий ротор электрогенератора (см. книгу Г.Уокера. "Двигатели Стирлинга". М.: Машиностроение, 1985, с. 284). The well-known double-acting Stirling engine with hydraulic transmission to a hydraulic motor that rotates the rotor of an electric generator (see G. Walker's book. "Stirling Engines". M: Mashinostroenie, 1985, p. 284).
Недостатком электрогенераторного блока является сложная конструкция, заключающаяся в том, что для вращения ротора электрогенератора используется двигатель двойного действия и гидромотор. The disadvantage of the power generating unit is the complex design, which consists in the fact that a double-acting motor and a hydraulic motor are used to rotate the rotor of the electric generator.
Известен также электрогенераторный блок с одноцилиндровым воздушнотепловым двигателем одностороннего действия Стирлинга фирмы "Филипс" (см. книгу Г.Уокера "Двигатель Стирлинга". М.: Машиностроение, 1985, с. 178, 231), выбранный автором в качестве прототипа, состоящий из одноцилиндрового двигателя Стирлинга одностороннего действия, вытеснительного типа, с кривошипно-шатунным механизмом привода (Мейер, 1969 г.), соединенный с электрическим генератором в единый блок. Also known is an electric generator unit with a single-cylinder single-acting Stirling single-acting air engine of the Philips company (see G. Walker's book "The Stirling Engine." M .: Mechanical Engineering, 1985, p. 178, 231), selected by the author as a prototype, consisting of a single-cylinder a single-acting Stirling engine of a displacing type with a crank drive mechanism (Meyer, 1969), connected to an electric generator in a single unit.
Недостатком данного электрогенераторного блока является то, что возвратно-поступательное движение рабочего поршня и вытеснителя преобразуется во вращательное движение рабочего вала с помощью сложного кривошипно-шатунного механизма (Мейер) и низкого КПД. The disadvantage of this power generating unit is that the reciprocating movement of the working piston and displacer is converted into rotational movement of the working shaft using a complex crank mechanism (Meyer) and low efficiency.
Изобретение обеспечивает создание многофункциональных теплоэнергетических установок с внешним подводом теплоты с использованием любых топлив, включая дрова, уголь, мазут и т.д. The invention provides for the creation of multifunctional power plants with an external supply of heat using any fuel, including firewood, coal, fuel oil, etc.
Указанный результат достигается тем, что в двигателе внешнего сгорания (полевой теплоэнергетической установки) рабочим телом является воздушно-водяная смесь. Двигатель может работать по открытому и замкнутому циклам. Управление потоком рабочего тела осуществляется с помощью клапанов. Возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, расположенном соосно с выходным рабочим валом, через шток, в преобразующем аппарате, выполненном в пустотелом маховике, превращается во вращательное движение пустотелого маховика (ротора электрического генератора) и вала отбора мощности. The specified result is achieved by the fact that in the external combustion engine (field heat power plant) the working fluid is an air-water mixture. The engine can operate in open and closed cycles. The flow of the working fluid is controlled by valves. The reciprocating movement of the piston in the cylinder, located coaxially with the output working shaft, through the rod, in the conversion apparatus made in the hollow flywheel, turns into the rotational motion of the hollow flywheel (rotor of the electric generator) and the power take-off shaft.
При работе ДВПТ по открытому циклу отработавшее рабочее тело, пройдя через генератор и охладитель разделяется, пар конденсируется и конденсат стекает в нижнюю часть промежуточного охлаждаемого резервуара, а отработавший воздух выбрасывается в атмосферу. When DVPT operates in an open cycle, the spent working fluid, passing through the generator and the cooler, is separated, steam condenses and condensate flows to the lower part of the intermediate cooled tank, and the exhaust air is released into the atmosphere.
При работе по замкнутому циклу отработавшее рабочее тело перед тем, как быть выброшенным в промежуточный охлаждаемый резервуар, объем которого больше объема цилиндра, проходит через генератор и охладитель отдает свое тепло, причем часть рабочего тела конденсируется и, пройдя выпускную трубу, может смешиваться с охлажденным конденсатом, продолжая охлаждаться, разделяется в промежуточном резервуаре на воду и воздух. Сжатый же холодный воздух, проходя через диффузор, смешивается с распыленной водой, рабочая смесь пропускается через регенератор, получает это тепло обратно перед тем, как попасть в рабочий цилиндр. When working in a closed cycle, the spent working fluid, before being thrown into the intermediate cooled tank, the volume of which is larger than the cylinder’s volume, passes through the generator and the cooler gives off its heat, and part of the working fluid condenses and, having passed the exhaust pipe, can mix with cooled condensate while continuing to cool, it is separated in an intermediate tank into water and air. Compressed cold air passing through a diffuser is mixed with sprayed water, the working mixture is passed through a regenerator, it receives this heat back before it enters the working cylinder.
ДВПТ состоит из внутреннего рабочего контура, в котором теплота преобразуется в полезную работу, внешнего контура подвода теплоты, системы отвода теплоты (охлаждения), преобразователя и вспомогательных подсистем. DVPT consists of an internal working circuit in which heat is converted into useful work, an external heat supply circuit, a heat removal (cooling) system, a converter and auxiliary subsystems.
В основе рабочего процесса во внутреннем контуре заложен принцип получения полезной работы за счет расширения смешанного рабочего тела при высокой температуре и разделения его путем охлаждения на воду и воздух и сжатия воздуха (второго компонента) при более низкой температуре. The working process in the internal circuit is based on the principle of obtaining useful work by expanding the mixed working fluid at high temperature and separating it by cooling it into water and air and compressing air (the second component) at a lower temperature.
Внутренний контур ДВПТ включает в себя холодную и горячую полости, нагреватель, регенератор, холодильник, промежуточные охлаждаемые резервуары, регулируемый распылитель воды. The internal circuit of the DVPT includes cold and hot cavities, a heater, a regenerator, a refrigerator, intermediate cooled tanks, an adjustable water spray.
Внешний контур двигателя включает в себя камеру сгорания и нагреватель. Для утилизации отработавших газов в полевой теплоэнергетической установке с двигателем внешнего сгорания (ПТУДВС) установлены трубчатые нагреватели воды, предварительно очищенной в фильтре
Необходимый закон изменения функциональных объемов обеспечивается за счет согласованного движения рабочего поршня и перепускных клапанов и золотника.The external circuit of the engine includes a combustion chamber and a heater. For the disposal of exhaust gases in a field heat power plant with an external combustion engine (PTUDVS) tubular heaters of water pre-cleaned in the filter are installed
The necessary law for changing the functional volumes is ensured by the coordinated movement of the working piston and bypass valves and spool.
Основными преимуществами (ПТУДВС) являются сравнительно небольшая масса, малошумность, простота преобразующего механизма в ДВПТ, хорошая уравновешенность, применение смешанного рабочего тела, состоящего из воздуха и воды, дает возможность получения высокой удельной мощности, а наличие процессов испарения и конденсации связано с улучшением условий теплообмена и разрешения проблемы уплотнений для узлов с возвратно-поступательным движением. The main advantages (PTUDVS) are relatively low weight, low noise, simplicity of the converting mechanism in DVPT, good balance, the use of a mixed working fluid consisting of air and water makes it possible to obtain high specific power, and the presence of evaporation and condensation processes is associated with improved heat transfer conditions and resolving the sealing problem for reciprocating assemblies.
Установка может работать на жидких, твердых и других источниках тепла, экологически чистая. Installation can work on liquid, solid and other sources of heat, environmentally friendly.
Полевая теплоэнергетическая установка с двигателем внешнего сгорания представлена на чертежах. A field heat and power plant with an external combustion engine is shown in the drawings.
Фиг. 1 - схема установки, основной вариант. FIG. 1 - installation diagram, the main option.
Фиг. 2 - схема установки, второй вариант. FIG. 2 - installation diagram, the second option.
Фиг. 3 - схема установки с горизонтальным расположением вала отбора мощности и рабочего цилиндра. FIG. 3 is a diagram of an installation with a horizontal arrangement of a power take-off shaft and a working cylinder.
Фиг. 4 - корпус двигателя. FIG. 4 - engine housing.
Фиг. 5 - схема преобразующего механизма с криволинейным направляющим пазом. FIG. 5 is a diagram of a conversion mechanism with a curved guide groove.
Фиг. 6 - схема движения газов во внешнем контуре двигателя полевой теплоэнергетической установки. FIG. 6 is a diagram of the movement of gases in the external circuit of the engine of a field heat power plant.
Фиг. 7 - перепускной золотник. FIG. 7 - bypass valve.
Фиг. 8 - фронтон веерного типа. FIG. 8 - pediment fan type.
Фиг. 9 - внешний вид установки в сборе с зонтом. FIG. 9 - the appearance of the installation complete with an umbrella.
Фиг. 10 - схема многоцилиндровой установки. FIG. 10 is a diagram of a multi-cylinder installation.
ПТУДВС состоит из корпуса 1, в верхней торцовой части которого закреплен рабочий цилиндр 2, головка которого выполнена оребренной, а к нижней торцевой части корпуса 1 закреплен кожух ротора электрогенератора (пустотелого маховика) 3. В рабочем цилиндре 2 размещен с образованием надпоршневой рабочей 4 и подпоршневой компрессорной 5 полостей переменного объема, пустотелый рабочий поршень 6, соединенный с пустотелым штоком 7, на нижнем конце штока 7 перпендикулярно его оси закреплен палец 8, на выступающих концах которого размещены по два подшипника (ролика) 9 и 10, при этом шток 7 свободно размещен в отверстии 11 корпуса 1. Подшипники 9, закрепленные на пальце непосредственно у штока 7, контактируют со сквозным прямолинейным направляющим пазом 12, выполненным в нижней части корпуса 1, а подшипники 10, закрепленные на концах пальца, контактируют с вогнуто-выпуклым криволинейным направляющим пазом 13, выполненным на внутренней цилиндрической поверхности маховика 14, на наружной боковой поверхности которого вмонтированы секции постоянных магнитов 15. При этом один оборот маховика 14 соответствует четырем ходам рабочего поршня 6. Это первый вариант. PTUDVS consists of a housing 1, in the upper end part of which a working
Во втором варианте рабочий поршень 6 сообщен со штоком 7 и пальцем 8, один конец которого закреплен перпендикулярно оси штока 7, а на противоположном конце пальца 8 закреплены два подшипника 9 и 10. Подшипник 9 контактирует с прямолинейным направляющим пазом 12 в нижней части корпуса 1, подшипник 10 контактирует с кольцевым криволинейным направляющим пазом 13, выполненным во внутренней цилиндрической поверхности маховика 14. При этом один оборот маховика 14 соответствует двум ходам рабочего поршня 6. Пустотелый маховик 14, снабженный валом 16 отбора мощности, размещен в кожухе 3 соосно с рабочим цилиндром 2 и покоится на двух подшипниках 17 и 18. Внутренняя обойма подшипника 17 закреплена на корпусе 1, а подшипник 18 размещен в нижней торцовой части кожуха 3 с отверстием для вала отбора мощности 16, сообщающимся с водяным насосом 19, размещенным в емкости 20. In the second embodiment, the working
Оребренная головка рабочего цилиндра 2 снабжена тепловой трубкой 21 и сообщается с помощью каналов 22 с регенератором 23, размещенным в одном корпусе 24 с охладителем 25, сообщающимся выпускной трубой 26 с первым промежуточным охлаждаемым резервуаром 27, объем которого больше объема рабочего цилиндра 2, в свою очередь сообщающегося трубой 28 с всасывающим каналом 29 с размещенным в нем всасывающим клапаном 30, сообщенным с компрессорной полостью 5 рабочего цилиндра 2. Охладитель 25 также сообщается впускным каналом 31 с размещенным в нем управляемым жиклером (распылителем воды) 32 и перепускным золотником 33, причем последний установлен с возможностью перекрытия попеременно выпускной трубы 26 и впускного канала 31 и управляется кулачковой шайбой 34, размещенной на верхней торцовой части маховика 14, с вторым промежуточным охлаждаемым резервуаром 35, частично заполненным дистиллированной водой, сообщенным трубой 36 с компрессорной полостью 5 через нагнетательный канал 37, с управляемым нагнетательным клапаном 38 и регулируемым подрывным клапаном 39. Рабочий поршень 6 выполнен пустотелым с глухим отверстием 40 в головке. Для уменьшения конвективных тепловых потерь внутренний объем поршня 6 заполнен асбестом. Первый промежуточный охлаждаемый резервуар 27 и второй промежуточный охлаждаемый резервуар 35 снабжены патрубками с запорными клапанами 41 для подачи и выпуска дистиллата. The finned head of the working
Первый промежуточный охлаждаемый резервуар 27 снабжен также патрубком с воздушным клапаном 42. Через оба промежуточных охлаждаемых резервуара проходит нагнетательная труба 43 от водяного насоса 19 и сообщается с охладителем 25, сообщенным патрубком 44 с рубашкой водяного охлаждения 45 рабочего цилиндра 2. Рубашка водяного охлаждения 45 сообщается трубой 46 с емкостью 20. The first intermediate cooled
Кожух 47 камеры сгорания 48 снабжен впускным патрубком 49 для закрепления на нем фронтона веерного типа 50 с форсункой подачи жидкого топлива 51 с регулируемыми отверстиями подачи воздуха 52, или закрепления телескопического секционного газохода 53 от зонта 54, и выпускным патрубком 55 для закрепления телескопического секционного дымохода 56 со змеевиком для нагрева воды отработавшими газами (трубчатым подогревателем) 57 в нижней секции 58. Зонт, секции газохода, дымохода и кожух камеры сгорания покрыты слоем термоизоляции. The
В кожухе ротора электрогенератора (пустотелого маховика) 3 с наружной стороны по периметру вмонтированы сердечники 59 катушек возбуждения 60. In the casing of the rotor of the generator (hollow flywheel) 3 from the outer side around the perimeter are mounted cores 59 of the
В начальный период работы двигателя воздух через клапан 42, первый охлаждаемый резервуар 27, трубу 28, канал 29 и всасывающий клапан 30 попадает в компрессорную полость 5 рабочего цилиндра 2, сжимается и через нагнетательный клапан 38, канал 37, трубу 36 нагнетается в промежуточный резервуар 35. В это время золотник 33 перекрывает выпускную трубу 26 и открывает впускной канал 31, и при прохождении с большой скоростью через (диффузор) канала 31 сжатого воздуха создается разрежение, под действием которого дистиллированная вода, которой частично заполнен второй промежуточный резервуар 35, всасывается через жиклер (распылитель воды) 32, распыляется, смешиваясь с воздухом, пройдя охладитель 25, воздушно-водяная смесь, проходя через регенератор 23, превращается в рабочую паровоздушную смесь и через каналы 22 в оребренной головке рабочего цилиндра 2, нагревается теплотой, выделяемой при сжигании топлива, рабочее тело (парогаз) попадает в надпоршневую рабочую полость 4 рабочего цилиндра 2. Здесь рабочее тело расширяется, совершая полезную работу, которая частично запасается в маховике 14, частично идет на сжатие холодного воздуха в компрессорной полости 5 и его перепуск по трубе 36 во второй охлаждаемый промежуточный резервуар 35. Остальное - полезная работа. In the initial period of the engine’s operation, air through the
При движении рабочего поршня 6 за счет отдаваемой энергии пустотелым маховиком 14 к верхней мертвой точке рабочий поршень 6 выталкивает отработавшее рабочее тело через регенератор 23, при открытой золотником 33 выпускной трубе 26 и закрытом впускном канале 31, в охладитель 25, пар конденсируется и по выпускной трубе 26 вместе с охлажденным воздухом попадает в первый промежуточный охлаждаемый резервуар 27, где рабочее тело окончательно разделяется на воздух и воду, скапливающуюся на дне резервуара 27, а охлажденный холодный воздух через трубу 28, всасывающий канал 29 и открывшийся всасывающий клапан 30 засасывается в компрессорную полость 5. When the working
После того как раскручивающийся маховик 14 сможет осуществить повторение цикла, а давление во втором промежуточном охлаждаемом резервуаре 35 будет достаточным, воздушный клапан 42 в первом промежуточном охлаждаемом резервуаре 27, через который атмосферный воздух попадал в резервуар 27, может быть закрыт и холодный воздух будет засасываться в компрессорную полость 5 непосредственно из резервуара 27, объем которого больше объема рабочего цилиндра 2, таким образом двигатель будет работать по замкнутому циклу. After the spinning
В двигателе вращательное движение пустотелого маховика (ротора генератора) 14 преобразуется в электрическую энергию. Вал отбора мощности 16 кинематически связан с водяным насосом 19, обеспечивающим циркуляцию охлаждающей воды в системе охлаждения и одновременно ее перекачку из внешних источников при необходимости через фильтр и трубчатый подогреватель 54 потребителю. С помощью трубчатого подогревателя 57 можно получить дистиллированную воду, а также использовать установку для зарядки аккумуляторов. In the engine, the rotational motion of the hollow flywheel (generator rotor) 14 is converted into electrical energy. The power take-off shaft 16 is kinematically connected with the water pump 19, which ensures the circulation of cooling water in the cooling system and at the same time its transfer from external sources, if necessary, through the filter and the
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95114964A RU2109157C1 (en) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | Field heat-electric power plant with external-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95114964A RU2109157C1 (en) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | Field heat-electric power plant with external-combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95114964A RU95114964A (en) | 1997-08-27 |
RU2109157C1 true RU2109157C1 (en) | 1998-04-20 |
Family
ID=20171524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95114964A RU2109157C1 (en) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | Field heat-electric power plant with external-combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2109157C1 (en) |
-
1995
- 1995-08-21 RU RU95114964A patent/RU2109157C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Уокер Г., Двигатель Стирлинга. - М.: Машиностроение, 1985, с. 178, 231. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101417143B1 (en) | Piston steam engine having internal flash vapourisation of a working medium | |
KR100930435B1 (en) | Thermal regeneration engine | |
US4333424A (en) | Internal combustion engine | |
JPH08504014A (en) | Heat engine and heat pump | |
US6138457A (en) | Combustion powered cooling system | |
US4220005A (en) | Combination vaporized driving fluid generator and engine unit | |
RU2109157C1 (en) | Field heat-electric power plant with external-combustion engine | |
US4149383A (en) | Internal vaporization engine | |
CN101270702A (en) | Internal-burning type gas-heating machine | |
JPH11107856A (en) | Single stage and multistage expansion stirling engine expander and stirling cooler | |
JP7473119B2 (en) | THERMAL MACHINE CONFIGURED TO PERFORM A THERMAL CYCLE AND METHOD FOR PERFORMING A THERMAL CYCLE WITH SUCH A THERMAL MACHINE - Patent application | |
US10982543B2 (en) | Near-adiabatic engine | |
US3851630A (en) | Rotary piston engine | |
MXPA01001835A (en) | A system for compressing and ejecting of piston engines. | |
RU2357091C2 (en) | Engine with heat regeneration (versions) and method for energy generation in engine | |
KR20060071827A (en) | An external combustion engine combined with cylinder, re-generator and cooler | |
CA3006545A1 (en) | A nearly full adiabatic engine | |
RU2631849C1 (en) | Power plant and steam generator for this power plant (two versions) | |
RU2355900C2 (en) | Method for heat energy conversion | |
RU2109156C1 (en) | Mobile heat-electric power plant for ambulances | |
RU2018015C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2007142388A (en) | ADVANCED STEAM DOUBLE-PISTON ENGINE | |
RU2046967C1 (en) | Motor-compressor-generator | |
RU2285809C1 (en) | Heat engine | |
KR200435918Y1 (en) | An external combustion engine combined with Cylinder, Re-generator and Cooler |