RU2537991C1 - Power plant - Google Patents
Power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537991C1 RU2537991C1 RU2013149543/06A RU2013149543A RU2537991C1 RU 2537991 C1 RU2537991 C1 RU 2537991C1 RU 2013149543/06 A RU2013149543/06 A RU 2013149543/06A RU 2013149543 A RU2013149543 A RU 2013149543A RU 2537991 C1 RU2537991 C1 RU 2537991C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- high voltage
- cylinder
- reactor
- engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, in particular to power plants with internal combustion engines.
Известна силовая установка, содержащая двигатель с цилиндропоршневой группой, систему охлаждения двигателя, топливную систему с реактором синтез-газа, систему утилизации тепла с теплообменником и парогенератором в виде трубопровода в корпусе со входом и выходом охлаждающего и нагреваемого тела.A known power plant containing an engine with a cylinder-piston group, an engine cooling system, a fuel system with a synthesis gas reactor, a heat recovery system with a heat exchanger and a steam generator in the form of a pipeline in the housing with the inlet and outlet of a cooling and heated body.
В ней используется тепло уходящих газов направлением паров воды в термохимический реактор и превращением их в топливо. Однако система охлаждения деталей двигателя является инерционной, металлоемкой, громоздкой (SU 1321872 A1).It uses the heat of flue gases by directing water vapor into a thermochemical reactor and converting them into fuel. However, the engine parts cooling system is inertial, metal-intensive, bulky (SU 1321872 A1).
Наиболее близким к заявляемому изобретению является изобретение RU 2472016 C2 (прототип). В указанном изобретении, содержащем двигатель с цилиндропоршневой группой, систему охлаждения двигателя, парогенератор в виде кольцевой камеры, разделенной перегородкой на две части, снабженной тангенциальными патрубками для ввода и вывода охлаждаемого тела и паровым каналом, соединенным с термохимическим реактором, реактор для получения водорода и кислорода, систему регулирования температуры охлаждающей жидкости, выполненной в виде задвижки, снабженной в качестве исполнительного органа, перекрывающего сечение парового канала в задвижке, эластичной термостойкой мембраной, приводимой в действие через шток термочувствительным веществом, система охлаждения менее инерционна и металлоемка.Closest to the claimed invention is the invention RU 2472016 C2 (prototype). In the specified invention, containing an engine with a cylinder-piston group, an engine cooling system, a steam generator in the form of an annular chamber, divided by a partition into two parts, equipped with tangential nozzles for input and output of the cooled body and a steam channel connected to a thermochemical reactor, a reactor for producing hydrogen and oxygen , a temperature control system for the coolant, made in the form of a valve, equipped as an executive body, overlapping the cross section of the steam channel in vizhke, the heat-resistant elastic membrane actuated by a rod thermosensitive substance, the cooling system is less inertial and metal.
Но у обоих изобретений есть следующие недостатки: недостаточно высокий КПД, наличие системы зажигания, высокий износ цилиндропоршневой группы двигателя, высокие требования к используемому топливу.But both inventions have the following disadvantages: insufficiently high efficiency, the presence of an ignition system, high wear of the cylinder-piston group of the engine, and high requirements for the fuel used.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение КПД, работа на всех видах топлива, повышение срока службы цилиндропоршневой группы, уменьшение вредных выбросов в атмосферу.The technical result of the claimed invention is to increase efficiency, work on all types of fuel, increase the service life of the cylinder-piston group, and reduce harmful emissions into the atmosphere.
Сущность технического решения в том, что в силовой установке, содержащей двигатель с цилиндропоршневой группой, систему охлаждения двигателя с парогенератором, выполненным в виде кольцевой камеры, разделенной перегородкой на две части, снабженной тангециальными патрубками для входа и выхода охлаждаемой жидкости и паровым каналом, термохимический реактор, систему регулирования температуры двигателя, выполненную в виде задвижки, снабженной в качестве исполнительного органа, перекрывающего отверстие парового канала задвижки, эластичной термостойкой мембраной, приводимой в действие термочувствительным веществом, содержащей реактор из двух труб, одна из которых перфорирована, представляющих собой электроды под высоким напряжением, цилиндропоршневая группа выполнена с поршнем, состоящим из двух частей, подвижных относительно друг друга, соединенных между собой штоком, заканчивающимся в нижней части круглой пятой, при этом в верхней части поршня поверхности частей отделены между собой тонкими токопроводящими пластинами, изолированными от корпуса поршня, соединенными через подвижный контакт с источником высокого напряжения, при этом в нижней части поршня и в соответствующей ей части цилиндра боковые поверхности также отделены друг от друга тонкими поверхностями, изолированными от корпуса поршня и цилиндра, соединенными через подвижный контакт с источником высокого напряжения.The essence of the technical solution is that in a power plant containing an engine with a cylinder-piston group, the engine cooling system with a steam generator, made in the form of an annular chamber divided by a partition into two parts, equipped with tangential nozzles for entering and leaving the cooled liquid and a steam channel, a thermochemical reactor , the engine temperature control system, made in the form of a valve, equipped as an actuator, blocking the opening of the steam channel of the valve, is elastic with a heat-resistant membrane driven by a thermosensitive substance containing a reactor of two pipes, one of which is perforated, which are electrodes under high voltage, the piston-cylinder group is made with a piston consisting of two parts movable relative to each other, interconnected by a rod ending in in the lower part of the round fifth, while in the upper part of the piston the surfaces of the parts are separated by thin conductive plates isolated from the piston body, connected through a movable contact with a source of high voltage, while in the lower part of the piston and its corresponding part of the cylinder lateral surface is also separated from each other by thin surfaces insulated from the housing of the piston and the cylinder, connected via the movable contact with the high voltage source.
На фиг.1 изображен общий вид цилиндропоршневой группы.Figure 1 shows a General view of the cylinder-piston group.
Фиг.2 - нижний подвижный контакт:Figure 2 - lower movable contact:
а - исходное положение, б - рабочее.a - starting position, b - working.
Фиг.3 - верхний контакт:Figure 3 - top contact:
а - исходное положение, б - рабочее.a - starting position, b - working.
Фиг.4 - структурная схема силовой установки.Figure 4 is a structural diagram of a power plant.
Фиг.5 - регулятор температуры охлаждающей жидкости.5 is a regulator of the temperature of the coolant.
Фиг.6 - узел подготовки топливной смеси.6 is a node for the preparation of the fuel mixture.
Силовая установка состоит из двигателя 1, содержащего цилиндропоршневую группу с камерой сгорания 2, клапаном 3 для подачи топливной смеси, клапаном 4 для выпуска продуктов сгорания. Поршень состоит из верхней части 5 и нижней 6, подвижных по отношению друг к другу, соединенных между собой штоком 7, заканчивающимся в нижней части круглой пятой 8. Часть поверхности поршня снабжена токопроводящими пластинками 9, 10, 11, 12, размещенными попарно и симметрично по отношению друг к другу, изолированными от частей поршня, например, специальной керамикой (не показано). Пластины электрически соединены между собой одним из известных способов и все вместе через изолированный провод 13, контакт 14, размещенный на поршне, контакт 15, выполненный в виде пружинящей пластины, снабженной ползуном 16, пружиной 17, размещенной в пазу 18 цилиндра 19, токопроводящую поверхность 20 паза 18, провод 21 с источником высокого напряжения 22. Последний соединен с пультом управления 23. Силовая установка снабжена парогенератором 24, выполненным с кольцевой перегородкой 25, паровым каналом 26, тангенциальным входом 27 и выходом 28 для охлаждаемой жидкости. На выходе парогенератора 24 размещен регулятор температуры 29 двигателя 1 с задвижкой 30, вакуумный насос 31 для циркуляции пара, соединенный с пароперегревателем 32. Последний вместе с реакционной камерой 33, электрическим подогревателем 34 размещен в теплообменнике 35, снабженном патрубком 36 для входа и патрубком 37 для выхода выхлопных газов с двигателя 1. Реакционная камера 33 заполнена мелким порошком угля, соединена с емкостью 38 для синтез-газа и далее с узлом подготовки топливной смеси 39. Выход перегретого пара с пароперегревателя 32 соединен с регулятором температуры пара 40 и далее с реактором 41, выполненным из двух коаксиальных труб, представляющих два электрода с высоким напряжением на них, при этом внутренняя труба выполнена дырчатой. Реактор 41 соединен с емкостью 42 для газа. Силовая установка содержит конденсор 43, соединенный с баком 44 для воды, а сам бак 44 соединен через гидроклапан 45 с рубашкой охлаждения двигателя 1.The power plant consists of an
Регулятор температуры двигателя 1 (фиг.5) состоит из задвижки 30 с регулирующим органом 46, выполненным, например, в виде термопластичной мембраны, змеевика 47, заполненного термочувствительным веществом, например ценорезином, размещенным в корпусе 48, соединенного через резиновую пробку 49, штока 50 с пружиной 51, передаточного механизма 52 с регулирующим органом 46. Пружина 51 одним концом соединена с пробкой 50, а другим - с регулировочным винтом 53. Корпус 48 змеевика 47 снабжен патрубком 54 для ввода охлаждаемой жидкости.The temperature controller of the engine 1 (Fig. 5) consists of a
Выход охлаждаемой жидкости с двигателя 1 соединен трубопроводом с насосом 55 и далее с парогенератором 24 и с теплообменником 56. Последний соединен через патрубок 57 с патрубком 37, а через патрубок 58 с атмосферой. Узел подготовки топливной смеси 39 состоит из эмульгатора 59, где происходит ″сшивка″ молекул топлива с молекулами воды (до 20%) на электронном уровне, смесителя 60, где происходит смешивание водотопливной эмульсии с озонированным воздухом из озонатора 61.The outlet of the cooled fluid from the
Нижние части цилиндра 19 и поршня 6 снабжены тонкими токопроводящими поверхностями 62 и 63, изолированными от частей цилиндра и поршня и соединенными через подвижный контакт 15 или через отдельный контакт 64 и пружину 65, размещенные в изолированном корпусе 66 (фиг.3) и соединенные с источником высокого напряжения 22 отдельным проводом 67. В последнем случае исключается влияние изменения величины потенциала на пластинах 9, 10, 11, 12 в процессе работы силовой установки на величину отталкивающих кулоновских сил между поршнем и цилиндром. Поверхности 62 и 63 могут выполнены электретами. Тогда не нужен будет подвижный контакт 64 и соединение с источником высокого напряжения.The lower parts of the
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
Перед запуском двигателя 1 потенциал высокого напряжения (20-30 кВ) подается с источника высокого напряжения 22 по проводу 21 на поверхность 20 паза 18. В это время осуществляется прямой контакт ползуна 16 с поверхностью 20 за счет пружины 17. Поверхность ползуна 16 и поверхность 20 паза 18 получают заряд одного знака, и кулоновскими силами ползун 16 с контактом 15 выталкиваются из паза 18. Ползун 16 в это время сохраняет контакт с боковыми стенками поверхности 20. При запуске двигателя 1 стартером первым же движением поршня 6 вниз происходит соединение контактов 14 и 15 и по проводу 13 высокий потенциал подается на пластины 9, 10, 11, 12. При этом за счет отталкивания 11 и 12, 9 и 10 кулоновскими силами части поршня 5 и 6 по отношению друг к другу займут определенное положение, которое определяет начальный объем камеры сгорания 2. Ее объем задается с пульта 23 и зависит на первом этапе от вида используемого топлива. В процессе работы двигателя 1 при изменении режима работы автоматически (не показано) меняется величина потенциала и тем самым объем камеры сгорания 2 и степень сжатия топливной смеси. При движении поршня в верхнюю мертвую точку топливная смесь сжимается и происходит ее самовоспламенение при образовании множества источников зажигания топливной смеси и соответственно быстрое и полное сжигание топлива. Возгоранию и стабилизации процесса горения способствуют добавки в топливную смесь водорода и кислорода из реактора 41, синтез-газа (H, CO) из реактора 33, использование в качестве основного топлива водотопливной эмульсии (до 20% воды).Before starting the
При возгорании топливной смеси увеличивается давление в камере сгорания 2. Верхняя часть поршня 5 первой начнет движение к нижней мертвой точке, увеличивая пространство камеры сгорания. Пластина 12 кулоновскими силами препятствует сближению с ней пластины 11. Последняя вместе с верхней частью 5 поршня тормозится. Скорости движения частей 5 и 6 вниз выравниваются, и при уменьшении давления в камере сгорания 2 пластина 12 будет удаляться от пластины 11. Взаимодействие между пластинами 9 и 10 значительно меньше. Оно необходимо для исключения ударного контакта частей 5 и 6, когда поршень идет вверх. Такое взаимодействие частей 5 и 6 поршня дает возможность уменьшить ударную нагрузку на кривошипно-шатунный механизм и коленчатый вал при детонационном сгорании топлива до прихода поршня в верхнюю мертвую точку. Работа двигателя 1 на 4 такта. Его мощность регулируется увеличением или уменьшением давления подаваемой топливной смеси (наддува).When the fuel mixture ignites, the pressure in the combustion chamber 2 increases. The upper part of the piston 5 first begins to move to bottom dead center, increasing the space of the combustion chamber. The plate 12 by Coulomb forces prevents plate 11. from approaching it. The latter, together with the upper part 5 of the piston, is inhibited. The velocities of
Для получения синтез-газа пары из парогенератора 24 поступают с помощью вакуумного насоса 31 в пароперегреватель 32 и далее в реактор 33, где пар вступает в реакцию с нагретым углем, и на выходе из реактора получаем синтез-газ с высокой калорийностью, который из емкости 38 поступает в узел подготовки топливной смеси 39. H2 и O2 получают в реакторе 41, где нагретые и возбужденные молекулы водяного пара ″растаскиваются″ высоким напряжением в 6000 вольт, поданным на электроды-трубы, на молекулы кислорода и водорода, которые через накопительную емкость 42 и задвижку поступают в узел подготовки топливной смеси 39, в который также подается топливо, воздух и вода. В узле 39 происходит эмульгирование топлива с водой (59) и перемешивание всех компонентов топливной смеси. Вода на узел подготовки топливной смеси 39 поступает максимально подогретой, для чего часть нагретой воды с рубашки охлаждения двигателя 1 направляется в теплообменник 56, там она дополнительно нагревается выхлопными газами, направляемыми с патрубка 37 теплообменника 35 в патрубок 57 теплообменника 56. Отработанные газы удаляются в атмосферу через патрубок 58 теплообменника 56. Не использованные в пароперегревателе 32 пары воды поступают в конденсор 43, где конденсируются и направляются в бак 44, из которого идет пополнение в систему охлаждения двигателя 1, который работает на 4 такта, мощность его регулируется уменьшением или увеличением давления подаваемой топливной смеси и соотношением компонентов последней.To produce synthesis gas, the vapors from the
Регулировка температуры двигателя 1 осуществляется следующим образом. Установка температуры регулирования производится с помощью регулировочного винта 53 путем изменения степени сжатия пружины 51, например, для открытых систем 90-95°C, для закрытых - 110-115°C.The temperature adjustment of the
Рассмотрим регулирование температуры охлаждающей воды в диапазоне 110-115°C. При увеличении температуры охлаждающей воды выше 115°C термочувствительное вещество в змеевике 47 расширяется и перемещает пробку 49 и шток 50. Одновременно сжимается пружина 51. Шток 30 через передаточный механизм 52, служащий для увеличения хода штока 50 и изменения направления движения, перемещает регулировочный орган 46 задвижки 30 в сторону увеличения проходного сечения. Давление в канале 26 парогенератора 24 уменьшается, парообразование увеличивается, температура охлаждающей жидкости уменьшается. При понижении температуры ниже 110°C термочувствительное вещество в змеевике 47 сжимается, давление на шток 50 уменьшается. За счет пружины 51 шток 50 перемещается вправо, а шток передаточного механизма 52 перемещает орган 46 в сторону уменьшения сечения канала задвижки 30. Давление в канале 26 парогенератора 24 увеличивается, парообразование уменьшается, температура охлаждающей жидкости увеличивается. Давление пара в проходном канале 26 задвижки 30 незначительное, и регулирование требуется в небольшом интервале температур и давлений. Это дает возможность использовать датчик температуры как исполнительный механизм перекрывающего органа 46 задвижки 30.Consider the regulation of the temperature of cooling water in the range of 110-115 ° C. When the cooling water temperature rises above 115 ° C, the heat-sensitive substance in the
Для противодействия боковым нагрузкам в процессе работы шатунно-кривошипного механизма в начале запуска двигателя 1 на токопроводящие изолированные от цилиндра и поршня участки 62, 63 (фиг.3) через контакт 15 или контакт 64 подается потенциал высокого напряжения с источника 22. Контакт 64 в исходном положении контактирует с поверхностью 62 поршня. При подаче потенциала он отталкивается от заряженной им поверхности 62 кулоновскими силами, сжимая пружину 65. Поверхность 63 при этом также получает заряд. После снятия потенциала, например, в конце работы силовой установки за счет пружины 65 контакт 64 возвращается в исходное положение. Место его установки на цилиндре 19 показано на фиг.2, позиция 66. Кулоновские силы отталкивания огромны.To counteract lateral loads during the operation of the crank mechanism at the beginning of
Предлагаемое изобретение позволяет в процессе работы менять объем камеры сгорания, степень сжатия, отказаться от системы искрового зажигания, использовать все виды топлива, уменьшить потери на трение, уменьшить износ цилиндропоршневой группы, снизить вредное влияние ударных нагрузок на кривошипно-шатунный механизм и коленчатый вал, увеличить КПД силовой установки за счет максимального использования тепла от нагрева двигателя и выхлопных газов, более полного сжигания топлива, уменьшить вредные выбросы в атмосферу.The present invention allows in the process of working to change the volume of the combustion chamber, compression ratio, abandon the spark ignition system, use all types of fuel, reduce friction losses, reduce wear of the piston and piston group, reduce the harmful effects of shock loads on the crank mechanism and crankshaft, increase Efficiency of the power plant due to the maximum use of heat from heating the engine and exhaust gases, more complete combustion of fuel, to reduce harmful emissions into the atmosphere.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149543/06A RU2537991C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Power plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149543/06A RU2537991C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Power plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2537991C1 true RU2537991C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53287937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013149543/06A RU2537991C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Power plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2537991C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19858245A1 (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-21 | Bayerische Motoren Werke Ag | Piston with variable compression magnitude for piston machine, especially IC engine, has rheological fluid of constant amount supplied in communicating chamber system provided in piston, system comprising control and storage chambers |
RU2182398C2 (en) * | 1998-12-04 | 2002-05-10 | Дудышев Валерий Дмитриевич | Method for electromechanical energy conversion (alternatives) |
DE102007040699A1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Reciprocating-piston internal combustion engine e.g. petrol engine, for use in e.g. passenger car, has magnetic field generating device generating variable magnetic field which appears at actuator so that compression ratio is adjusted |
DE102011114259A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Reciprocating internal combustion engine e.g. petrol engine, has cylinder head which is provided with additional cylinder having auxiliary piston |
RU2524283C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-07-27 | Николай Иванович Кузин | Brake-generator-motor |
-
2013
- 2013-11-06 RU RU2013149543/06A patent/RU2537991C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2182398C2 (en) * | 1998-12-04 | 2002-05-10 | Дудышев Валерий Дмитриевич | Method for electromechanical energy conversion (alternatives) |
DE19858245A1 (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-21 | Bayerische Motoren Werke Ag | Piston with variable compression magnitude for piston machine, especially IC engine, has rheological fluid of constant amount supplied in communicating chamber system provided in piston, system comprising control and storage chambers |
DE102007040699A1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Reciprocating-piston internal combustion engine e.g. petrol engine, for use in e.g. passenger car, has magnetic field generating device generating variable magnetic field which appears at actuator so that compression ratio is adjusted |
DE102011114259A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Reciprocating internal combustion engine e.g. petrol engine, has cylinder head which is provided with additional cylinder having auxiliary piston |
RU2524283C1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-07-27 | Николай Иванович Кузин | Brake-generator-motor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPH11117779 A T 27.04.1999 . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6100293B2 (en) | Engine with compressed air or gas and / or additional energy with active expansion chamber | |
CN102245883A (en) | Internal combustion engine and method for compression ignition combustion | |
RU2537991C1 (en) | Power plant | |
US611813A (en) | Connett | |
US1136715A (en) | Method of operating internal-combustion engines. | |
RU2472016C2 (en) | Power plant | |
EP2476879B1 (en) | Six stroke engine | |
US671236A (en) | Steam-generating explosion-engine. | |
US1804413A (en) | Method for converting the heat energy of fuel into useful working energy | |
US870720A (en) | Internal-combustion engine. | |
US1245188A (en) | Internal-combustion engine. | |
US1096405A (en) | Internal-combustion engine and method of operating same. | |
RU169410U1 (en) | Device for sheet stamping by explosion of gas mixtures | |
US587375A (en) | siddle | |
US20220403773A1 (en) | Method and apparatus for storing energy | |
RU2493387C2 (en) | Device for energy conversion, system and method for hydrogen and oxygen burning | |
US20030066291A1 (en) | Internally powered compact actuator for robotic applications | |
Zhao et al. | A stable control method for free piston linear generator based on on-line trajectory planning | |
US20220401912A1 (en) | Method and apparatus for the production of chemical compounds | |
RU2340786C1 (en) | Method of preparing fuel to be combusted in ice | |
RU2244139C1 (en) | Method of operation of four-stroke internal combustion engine | |
US352423A (en) | Working furnaces by compressed air | |
WO2006027623A1 (en) | Combustion process, steam driven apparatus and method for imparting motion to an apparatus | |
US971760A (en) | Engine. | |
US278255A (en) | G-as engine |