RU2592149C1 - Steam engine - Google Patents

Steam engine Download PDF

Info

Publication number
RU2592149C1
RU2592149C1 RU2015134666/06A RU2015134666A RU2592149C1 RU 2592149 C1 RU2592149 C1 RU 2592149C1 RU 2015134666/06 A RU2015134666/06 A RU 2015134666/06A RU 2015134666 A RU2015134666 A RU 2015134666A RU 2592149 C1 RU2592149 C1 RU 2592149C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
spool
cylinder
engine
piston
Prior art date
Application number
RU2015134666/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Кропачев
Original Assignee
Александр Михайлович Кропачев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Михайлович Кропачев filed Critical Александр Михайлович Кропачев
Priority to RU2015134666/06A priority Critical patent/RU2592149C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2592149C1 publication Critical patent/RU2592149C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: engines.
SUBSTANCE: invention relates to propulsion engineering, particularly to steam straight-flow engines intended for electric power generation and drive of machines and mechanisms. Steam engine comprises housing accommodating cylinder with piston connected via crank mechanism with engine shaft. At end of cylinder there is a slide valve body for steam supply. In body of slide valve is installed in form of a tube a slide valve for steam supply. Inlet steam pipelines of engine are communicated with slide valve body cavity and cavity of slide valve for steam supply. At end of cylinder is fixed second slide valve body for steam exhaust, in which slides in form of a tube slide valve for steam exhaust, slide valve body for steam exhaust has outlet steam lines communicated with cavities of second body and second slide valve. In slide valves there are upper and lower holes, and in bodies of slide valves there are upper and lower holes for steam exhaust. Slide valve for steam supply is made with blind upper end.
EFFECT: improved compactness and simplified design of engine.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, к паровым прямоточным двигателям, предназначенным для получения электроэнергии и привода машин и механизмов, причем особенностью двигателя является подача пара через крышку цилиндра.The invention relates to engine building, to direct-flow steam engines designed to generate electricity and drive machines and mechanisms, the feature of the engine is the supply of steam through the cylinder cover.

В наиболее распространенных прямоточных двигателях корпус механизма парораспределения располагается отдельно от корпуса поршневого двигателя, что приводит к усложнению конструкции, потерям мощности и КПД двигателя. Известны различные конструкции двигателей указанного типа, решающие задачу упрощения их конструкций, повышения мощности и КПД.In the most common direct-flow engines, the case of the steam distribution mechanism is located separately from the piston engine case, which leads to a complication of the design, loss of power and engine efficiency. There are various designs of engines of this type that solve the problem of simplifying their designs, increasing power and efficiency.

Например, известен парогазовый поршневой двигатель, в котором для повышения КПД содержится источник питания, силовой цилиндр, поршень со штоком, установленные в цилиндре с образованием штоковой и поршневой полостей, ресивер высокого давления, распределительное устройство, выполненное в виде двухпозиционного дифференциального золотника, ресивер низкого давления и вспомогательный дифференциальный цилиндр, причем ресивер высокого давления сообщается со штоковой полостью через отверстие в силовом цилиндре, закрываемое торцом поршня при расположении последнего в исходном положении, а управляющая полость дифференциального золотника через пусковой клапан и регулируемый дроссель подключена к штоковой полости силового цилиндра, при этом поршневая полость вспомогательного дифференциального цилиндра постоянно сообщена с ресивером низкого давления, двухпозиционный золотник выполнен четырехлинейным и его вход соединен с источником питания, первый выход - с поршневой полостью силового цилиндра, второй выход - с ресивером низкого давления, а канал сброса подключен к штоковой полости вспомогательного цилиндра (RU 2330160 C1, 27.07.2008).For example, a combined-cycle piston engine is known, in which, to increase the efficiency, a power source, a power cylinder, a piston with a rod installed in the cylinder with the formation of the rod and piston cavities, a high pressure receiver, a switchgear made in the form of a two-position differential spool, and a low pressure receiver are contained and an auxiliary differential cylinder, the high-pressure receiver communicating with the rod cavity through an opening in the power cylinder, closed by the piston end face and the latter is in the initial position, and the control cavity of the differential valve through the start valve and adjustable throttle is connected to the rod cavity of the power cylinder, while the piston cavity of the auxiliary differential cylinder is constantly in communication with the low pressure receiver, the on-off valve is made four-linear and its input is connected to the power source , the first output is with a piston cavity of the power cylinder, the second output is with a low pressure receiver, and the discharge channel is connected to the rod th auxiliary cylinder chamber (RU 2330160 C1, 27.07.2008).

Известен также поршневой двигатель, содержащий размещенные в рабочем цилиндре поршень со штоком, распределительное устройство, включающее фиксатор и переключающий золотник, кинематически связанный двухпозиционным прерывистым механизмом зацепления со штоком цилиндра и подключенный двумя линиями связи к камерам привода перестановки подпружиненного с одной стороны запоминающего золотника, две рабочие линии которого подключены к полостям рабочего цилиндра, а также, по меньшей мере, один поршневой компенсатор, подключенный к линии связи, причем с целью расширения диапазона применения и повышения надежности, он снабжен перепускным клапаном, включенным между линиями связи переключающего золотника, механизм зацепления которого установлен соосно со штоком рабочего цилиндра, а фиксатор выполнен в виде двух поясков, установленных по краям переключающего золотника с образованием торцевых камер, подключенных каждая к одной из линий связи, при этом привод перестановки выполнен в виде поршня, опертого на пружину запоминающего золотника (RU 2018707 C1, 30.08.1994). Данный двигатель по существу содержит цилиндр, поршень, золотник, взаимодействующий с поршнем через систему управления работой двигателя, которая включает толкатель зацепа, двухпозиционный прерывистый механизм зацепления штока рабочего цилиндра, расположенный соосно штоку, причем толкатель зацепа жестко связан со штоком цилиндра, а зацеп жестко связан с переключающим золотником другого запоминающего золотника. Двигатель преобразует энергию рабочей среды в движения рабочего поршня за счет автоматического переключения подачи рабочей среды в правую и левую полости рабочего цилиндра запоминающим золотником, при этом одновременно переключается и слив рабочей среды. Данная конструкция двигателя является сравнительно сложной.Also known is a piston engine containing a piston with a rod located in the working cylinder, a switchgear including a latch and a switching valve, kinematically connected by a two-position discontinuous gearing mechanism with the cylinder rod and connected by two communication lines to the drive chambers of the permutation spring-loaded memory valve, two working the lines of which are connected to the cavities of the working cylinder, as well as at least one piston compensator connected to the communication line and, with the aim of expanding the range of applications and improving reliability, it is equipped with a bypass valve connected between the communication lines of the switching valve, the gearing mechanism of which is mounted coaxially with the piston rod, and the latch is made in the form of two bands installed along the edges of the switching valve with the formation of end cameras connected each to one of the communication lines, while the permutation drive is made in the form of a piston supported on a spring of a spool (RU 2018707 C1, 08.30.1994). This engine essentially comprises a cylinder, a piston, a spool interacting with the piston through an engine operation control system that includes a hook pusher, a two-position discontinuous gear for engaging the working cylinder rod located coaxially to the rod, the hook pusher being rigidly connected to the cylinder rod and the hook being rigidly connected with a switching spool of another memory spool. The engine converts the energy of the working medium into the movements of the working piston by automatically switching the supply of the working medium to the right and left cavities of the working cylinder with a memory spool, and at the same time, the discharge of the working medium is also switched. This engine design is relatively complex.

Известен пневмодвигатель возвратно-поступательного действия, содержащий корпус с торцовыми крышками, поршень со штоком, поршневую и штоковую полости, канал в корпусе для подачи в цилиндр рабочей среды и сообщающий штоковую полость с источником давления, канал отвода рабочей среды, выполненный в поршне и штоке, сообщенный с поршневой полостью (SU 1245773 A1, 23.07.1986).A known reciprocating pneumatic motor comprising a housing with end caps, a piston with a rod, piston and rod cavities, a channel in the housing for supplying a working medium to the cylinder and communicating the rod cavity with a pressure source, a working medium outlet channel made in the piston and rod, communicated with the piston cavity (SU 1245773 A1, 07.23.1986).

Известен механизм парораспределения для поршневого двигателя, отличающийся тем, что в качестве органов парораспределения применено необходимое количество небольших по размеру и массе односедельных круглых, не разгруженных от осевой силы клапанов, установленных в крышках рабочих цилиндров таким образом, что избыточное максимальное давление пара всегда прижимает их к седлам, приводимым в действие от распределительных валов с профилированными в радиальном и осевом направлениях кулачками и имеющим возможность перемещаться в осевом направлении в целях количественного регулирования двигателя (отдельных цилиндров в частности), посредством штанг, толкателей и рычажного механизма (RU 2006139496 A, 20.05.2008). В этой заявке представлена паросиловая установка, состоящая из соединенных между собой гидравлически парового котлоагрегата, поршневого двигателя двойного расширения, конденсационной установки и механизма парораспределения двигателя.A known steam distribution mechanism for a piston engine, characterized in that the required number of small in size and mass of one-seat round valves, not unloaded from the axial force, installed in the covers of the working cylinders in such a way that the maximum excess steam pressure always presses them against saddles driven by camshafts with cams profiled in radial and axial directions and having the ability to move axially regulation for the purpose of quantitative regulation of the engine (individual cylinders in particular), by means of rods, pushers and a lever mechanism (RU 2006139496 A, 05.20.2008). This application presents a steam-powered installation consisting of a hydraulically coupled steam boiler, a double expansion piston engine, a condensing unit and an engine steam distribution mechanism.

Из представленных аналогов близким является поршневой двигатель, содержащий цилиндр, установленный в цилиндре поршень, золотник в корпусе, в стенке корпуса золотника выполнены отверстия, сообщенные с каналами паропроводов, которые закреплены на стенке корпуса золотника, отверстия в корпусе золотника и каналы паропроводов сообщены между собой через полость золотника и с источником рабочей среды, а в цилиндре выполнены окна для выпуска рабочей среды (RU 2018707 C1, 30.08.1994).Of the analogs presented, a piston engine is close, containing a cylinder, a piston installed in the cylinder, a spool in the housing, openings in the wall of the spool housing made with channels of steam pipelines that are fixed to the wall of the spool housing, openings in the housing of the spool and channels of steam pipelines communicated to each other through the spool cavity and with the source of the working medium, and in the cylinder there are windows for discharging the working medium (RU 2018707 C1, 08.30.1994).

Данный двигатель имеет сравнительно сложную конструкцию, сложность приводит к увеличению числа пар трения, что в результате приводит к потерям мощности на преодоление трения, а также к потерям пара через уплотнения, Из зарубежной патентной документации известен поршневой двигатель, содержащий цилиндр с установленным в нем поршнем, каналы подачи рабочего тела в поршневую и штоковую полости цилиндра, распределитель рабочего тела с регулирующим гидравлическим клапаном (US 4022269 A, 10.05.1977), причем в другом известном поршневом двигателе каналы подачи рабочей среды в поршневую и штоковую полости цилиндра сообщены через трубчатый золотник, который установлен параллельно цилиндру (US 2265667 A, 12.01.1954).This engine has a relatively complex design, the complexity leads to an increase in the number of friction pairs, which leads to loss of power to overcome friction, as well as to steam loss through seals. A piston engine containing a cylinder with a piston installed in it is known from foreign patent documentation. channels for supplying a working fluid to the piston and rod cavities of the cylinder, a distributor of the working fluid with a control hydraulic valve (US 4022269 A, 05/10/1977), moreover, in another known piston engine odachi working fluid into the piston and rod of the cylinder communicated through the tubular spool, which is mounted parallel to the cylinder (US 2,265,667 A, 12.01.1954).

В другом известном поршневом двигателе (US 1661558 A) золотник выполнен за одно с поршнем методом литья, что существенно усложняет конструкцию двигателя. Как следует из описания US 1661558 A, поршень этого двигателя имеет ступенчатую форму и его верхняя ступень, имеющая меньший диаметр, выполняет функции золотника. Эта ступень выполнена глухой, в ней нет отверстий, сообщающих полость золотника с каналами распределительного устройства двигателя. Движение рабочего тела (пара) известного двигателя требует применения дополнительного поршневого механизма для всасывания рабочего тела, что в итоге связано со сложностью устройства известного двигателя.In another known piston engine (US 1661558 A), the spool is made in one piece with a piston by casting, which greatly complicates the design of the engine. As follows from the description of US 1661558 A, the piston of this engine has a stepped shape and its upper stage, having a smaller diameter, acts as a spool. This stage is made blind, there are no holes in it, communicating the spool cavity with the channels of the engine switchgear. The movement of the working fluid (steam) of the known engine requires the use of an additional piston mechanism for suction of the working fluid, which is ultimately associated with the complexity of the device of the known engine.

Из известных двигателей наиболее близким к двигателю, представленному в данном описании, является паровой прямоточный двигатель, в котором орган парораспределения перемещается вместе с поршнем как одна часть двигателя (RU 2548241 C1, 20.04.2015, прототип).Of the known engines, the closest to the engine presented in this description is a direct-flow steam engine in which the steam distribution unit moves with the piston as one part of the engine (RU 2548241 C1, 04.20.2015, prototype).

Указанный патент, выданный на имя заявителя данной заявки, представляет поршневой двигатель, содержащий цилиндрический корпус, по меньшей мере, одного цилиндра, установленный в корпусе цилиндра поршень, который шарнирно соединен с шатуном, и золотник, установленный в корпусе золотника, причем цилиндр выполнен с торцовой стенкой и отверстием в ней, золотник выполнен полым с верхними и нижними радиальными отверстиями в стенке золотника, в корпусе золотника выполнены радиальные отверстия, совмещаемые с нижними отверстиями полого золотника, нижние отверстия золотника сообщены с полостью цилиндра, полостью корпуса золотника и полостью золотника, корпус золотника установлен в отверстии торцовой стенки и жестко соединен с корпусом цилиндра, при этом золотник жестко соединен с поршнем с возможностью перемещения относительно корпуса цилиндра и корпуса золотника.The specified patent, issued in the name of the applicant of this application, represents a piston engine comprising a cylindrical housing of at least one cylinder, a piston mounted in the cylinder body, which is pivotally connected to the connecting rod, and a spool mounted in the spool housing, and the cylinder is made with a face wall and a hole in it, the spool is made hollow with upper and lower radial holes in the wall of the spool, in the body of the spool made radial holes that are compatible with the lower holes of the hollow spool , Bottom valve hole communicated with the cavity of the cylinder casing cavity and the cavity of the spool valve, the spool body is mounted in the bore end wall and is rigidly connected to the housing of the cylinder, wherein the spool is fixedly connected with a piston movable relative to the cylinder housing and valve body.

Второй вариант поршневого двигателя по патенту RU 2548241 C1 содержит цилиндрический корпус, по меньшей мере, одного цилиндра, установленный в корпусе цилиндра поршень, который шарнирно соединен с шатуном, и золотник, установленный в корпусе золотника, причем цилиндр выполнен с торцовой стенкой и отверстием в ней, золотник выполнен полым с верхними и нижними радиальными отверстиями в стенке золотника, в корпусе золотника выполнены радиальные отверстия, совмещаемые с нижними отверстиями полого золотника, нижние отверстия золотника сообщены с полостью цилиндра, полостью корпуса золотника и полостью золотника, корпус золотника установлен в отверстии торцовой стенки и жестко соединен с корпусом цилиндра, при этом в верхней части золотник закрыт крышкой, закрывающей сверху полость золотника, а нижний торец золотника расположен в полости цилиндра с возможностью контакта торца золотника с поршнем.The second variant of the piston engine according to patent RU 2548241 C1 comprises a cylindrical housing of at least one cylinder, a piston installed in the cylinder body, which is pivotally connected to the connecting rod, and a spool installed in the valve body, the cylinder being made with an end wall and an opening in it the spool is made hollow with upper and lower radial holes in the spool wall, radial holes are made in the spool body that are aligned with the lower holes of the hollow spool, the lower spool holes are in communication with the cavity of the cylinder, the cavity of the valve body and the cavity of the valve, the valve body is installed in the hole of the end wall and is rigidly connected to the cylinder body, while in the upper part the valve is closed by a cover that covers the valve cavity from above, and the lower end of the valve is located in the cylinder cavity with the possibility of end contact spool with piston.

В патенте RU 2548241 C1 представлен также цилиндрический корпус поршневого двигателя одного цилиндра, корпус золотника с отверстиями в его стенке для подвода рабочей среды в золотник, причем цилиндрический корпус выполнен с верхней торцовой стенкой, в которой выполнено отверстие и в нем закреплен корпус золотника, а в стенке цилиндра выполнены выхлопные отверстия.RU 2548241 C1 also discloses a cylindrical piston engine housing of one cylinder, a spool housing with holes in its wall for supplying a working medium to the spool, and the cylindrical housing is made with an upper end wall in which a hole is made and the spool housing is fixed in it, and exhaust walls are made to the cylinder wall.

В двигателе по патенту RU 2548241 C1 для впуска пара применен цилиндрический золотник, представляющий собой полую трубку с креплением к поршню, в верхней и нижней частях которой имеются отверстия для прохода пара. Золотник движется в цилиндрическом корпусе, внутренняя поверхность которого плотно прилегает к внешней поверхности золотника и его уплотнениям, не позволяя пару свободно проходить между и золотником, и корпусом. Корпус прикреплен к крышке цилиндра так, что золотник, будучи прикреплен к поршню, свободно движется вместе с поршнем через крышку цилиндра. К корпусу подсоединен паропровод для подачи пара, а выпуск пара осуществляется через боковые окна цилиндра, как в обычном прямоточном двигателе. Отверстия в золотнике расположены так, что в период впуска пара в цилиндр верхние отверстия совпадают с отверстиями в корпусе для подвода пара из паропровода, а нижние отверстия позволяют выйти пару в пространство между поршнем и крышкой цилиндра, после того как пар прошел по внутреннему каналу золотника.In the engine according to the patent RU 2548241 C1, a cylindrical spool is used for steam inlet, which is a hollow tube with a mount to the piston, in the upper and lower parts of which there are openings for the passage of steam. The spool moves in a cylindrical casing, the inner surface of which fits snugly against the outer surface of the spool and its seals, not allowing steam to pass freely between both the spool and the casing. The housing is attached to the cylinder cover so that the spool, being attached to the piston, moves freely with the piston through the cylinder cover. A steam line for supplying steam is connected to the body, and steam is released through the side windows of the cylinder, as in a conventional ramjet engine. The holes in the spool are arranged so that during the period of steam inlet into the cylinder, the upper holes coincide with the holes in the housing for supplying steam from the steam line, and the lower holes allow the steam to escape into the space between the piston and the cylinder cover after the steam has passed through the internal channel of the valve.

Общими признаками прототипа и представленного в данном описании технического решения является то, что каждый паровой двигатель содержит корпус, в котором расположен цилиндр с поршнем, соединенным через кривошипно-шатунный механизм с валом двигателя, на торце поршня закреплен корпус золотника для впуска пара, в корпусе золотника подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для впуска пара, а также впускные паропроводы, сообщенные с полостью корпуса золотника и полостью золотника для впуска пара.Common features of the prototype and the technical solution presented in this description is that each steam engine contains a housing in which a cylinder is located with a piston connected via a crank mechanism to the engine shaft, a spool housing for steam inlet is fixed to the end of the piston, in the spool housing movably mounted, made in the form of a tube, a spool for inlet of steam, as well as inlet steam lines connected to the cavity of the spool body and the cavity of the spool for inlet of steam.

Компоновка двигателя, изготовленного в соответствии с прототипом, позволила существенно упростить конструкцию и устранить потери сжатого пара, однако как показали испытания двигателя, он является сравнительно сложным и эта сложность связана с наличием боковых окон в цилиндре, через которые выпускается отработанный пар. Боковые окна в цилиндре связаны с необходимостью усложнения конструкции введением в конструкцию средств для отвода пара и закрывания указанных окон. При этом, как показали испытания изготовленного в соответствии с прототипом двигателя, его габариты не отвечают показателям компактности и не позволяют оптимально компоновать его с узлами транспортных и силовых машин.The layout of the engine, made in accordance with the prototype, made it possible to significantly simplify the design and eliminate the loss of compressed steam, however, as engine tests showed, it is relatively complex and this complexity is associated with the presence of side windows in the cylinder through which the exhaust steam is discharged. Side windows in the cylinder are associated with the need to complicate the design by introducing into the design means for venting and closing said windows. Moreover, as shown by tests of the engine manufactured in accordance with the prototype, its dimensions do not meet the compactness indicators and do not allow it to be optimally assembled with nodes of transport and power machines.

Техническим результатом данного изобретения является повышение компактности и упрощение конструкции двигателя.The technical result of this invention is to increase compactness and simplify the design of the engine.

Технический результат получен паровым двигателем, содержащим корпус, в котором расположен цилиндр с поршнем, соединенным через кривошипно-шатунный механизм с валом двигателя, на торце цилиндра закреплен корпус золотника для впуска пара, в корпусе золотника подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для впуска пара, а также впускные паропроводы, сообщенные с полостью корпуса золотника и полостью золотника для впуска пара, причем на торце цилиндра закреплен второй корпус золотника для выпуска пара, в котором подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для выпуска пара, при этом корпус золотника для выпуска пара имеет выпускные паропроводы, сообщенные с полостями второго корпуса и второго золотника, в золотниках выполнены верхние и нижние отверстия, а в корпусах золотников выполнены верхние и нижние отверстия для выпуска пара, при этом золотник для впуска пара выполнен с глухим верхним торцом.The technical result is obtained by a steam engine containing a housing in which a cylinder is located with a piston connected through a crank mechanism to the engine shaft, a spool housing for inlet of steam is fixed at the end of the cylinder, a spool in the form of a tube for inlet of steam is movably mounted in the form of a tube, as well as inlet steam pipelines in communication with a spool housing cavity and a spool cavity for steam inlet, and a second spool housing for securing steam is fixed at the end of the cylinder, in which it is movably mounted A spool made in the form of a tube for steam discharge is provided, while the spool housing for steam release has exhaust steam lines connected to the cavities of the second body and the second spool, upper and lower holes are made in the spools, and upper and lower holes for steam release are made in the spool cases while the spool for the steam inlet is made with a blind upper end.

На фиг. 1 показан паровой двигатель при достижении поршнем ВМТ, положение впуска сжатого пара;In FIG. 1 shows a steam engine when the piston reaches TDC, the position of the inlet of compressed steam;

на фиг. 2 - двигатель при достижении поршнем НМТ, выпуск отработавшего пара;in FIG. 2 - the engine when the piston reaches the BDC, exhaust exhaust;

на фиг. 3 - двигатель при достижении поршнем промежуточного положения, период работы пара или положение поршня при его возврате в исходное положение перед впуском пара в цилиндр;in FIG. 3 - the engine when the piston reaches an intermediate position, the period of operation of the steam or the position of the piston when it is returned to its original position before the steam inlet into the cylinder;

на фиг. 4 - вид на двигатель сверху (увеличено).in FIG. 4 - view of the engine from above (enlarged).

Паровой двигатель (фиг. 1) содержит корпус 1 с цилиндром 2, имеющим крышку 3, образующую торец цилиндра. В цилиндре расположен поршень 4. На торце цилиндра закреплены корпус 5 золотника для впуска пара и корпус 6 золотника для выпуска пара. Верхние торцы корпусов 5 и 6 выполнены глухими. Корпус каждого золотника выполнен трубчатым. В корпусе 5 подвижно установлен трубчатый впускной золотник 7 для впуска пара, который закрыт сверху глухим торцом. В корпусе 6 подвижно установлен трубчатый выпускной золотник 8 для выпуска пара. Трубчатые золотники внутри имеют центральные полости.The steam engine (Fig. 1) comprises a housing 1 with a cylinder 2 having a cover 3 forming an end face of the cylinder. A piston 4 is located in the cylinder 4. At the end of the cylinder, a spool housing 5 for steam inlet and a spool housing 6 for securing steam are fixed. The upper ends of the housings 5 and 6 are made blind. The body of each spool is made tubular. In the housing 5, a tubular inlet spool 7 is movably mounted for inlet of steam, which is closed on top with a blind end. In the housing 6 movably mounted tubular exhaust valve 8 for the release of steam. The tubular spools inside have central cavities.

Двигатель имеет связанный с поршнем 4 шатун 9, с которым связан коленчатый вал 10 с закрепленным на нем маховиком 11. Двигатель имеет впускные паропроводы 12 (фиг. 4), сообщенные с полостью корпуса 5 золотника и полостью золотника 7, и выпускные паропроводы 13, сообщенные с полостью корпуса 6 золотника и полостью золотника 8. В золотниках 7 и 8 (фиг. 1-3) выполнены верхние и нижние отверстия. Верхней черной точкой на впускном золотнике 7 (фиг. 2) показаны верхние впускные отверстия 14 впускного золотника 7. Отверстия 14 расположены в стенках трубчатого золотника. Верхней черной точкой на выпускном золотнике 8 (фиг. 1) показаны выпускные отверстия 15 выпускного золотника 8, выполненные в стенках трубчатого золотника 8. Верхним белым кружком на корпусе 5 (фиг. 2) показаны отверстия 16 в нем для впуска пара, выполненные в стенках трубчатого корпуса 5. Верхним белым кружком на корпусе 6 (фиг. 1) показаны отверстия 17 в корпусе 6 золотника для выпуска пара, выполненные в стенках корпуса 6. Нижними черными точками на золотниках 7 и 8 показаны отверстия 18 для прохода пара в золотники и выхода пара из золотников. Каждый золотник представляет собой полую трубку, прикрепленную к поршню. Жесткое соединение золотника с поршнем осуществлено так, что оно не мешает проходу пара. Корпус каждого золотника прикреплен к крышке 3 цилиндра так, что прикрепленный к поршню каждый золотник, свободно движущийся вместе с поршнем, движется в отверстии в крышки цилиндра. Размеры и расположение отверстий в каждом золотнике и каждом корпусе золотника подобраны с учетом того, что в течение периодов выпуска и впуска пара, отверстия остаются полностью или частично совмещены для прохода пара. В отличие от выпускного золотника 8 верхний торец впускного золотника 7 выполнен глухим, он закрыт верхней стенкой 19. Золотник 8 выполнен без верхней торцовой стенки, что не исключает выполнение золотника 8 с торцовой стенкой, выполненной так, как выполнен золотник 7. В случае исполнения золотника 8 с глухой верхней торцовой стенкой, возможно размещение дополнительного выпускного паропровода в верхней торцевой стенке корпуса 6 золотника 8.The engine has a connecting rod 9 connected to the piston 4, with which a crankshaft 10 is connected with a flywheel 11 mounted on it. The engine has inlet steam lines 12 (Fig. 4) connected to the valve body cavity 5 and the valve cavity 7, and exhaust steam lines 13 communicated with a cavity of the housing 6 of the spool and a cavity of the spool 8. In the spools 7 and 8 (Fig. 1-3), the upper and lower holes are made. The upper black dot on the inlet spool 7 (FIG. 2) shows the upper inlets 14 of the inlet spool 7. The holes 14 are located in the walls of the tubular spool. The upper black dot on the exhaust valve 8 (Fig. 1) shows the exhaust holes 15 of the exhaust valve 8, made in the walls of the tubular valve 8. The upper white circle on the housing 5 (Fig. 2) shows the holes 16 in it for steam inlet, made in the walls tubular casing 5. The upper white circle on the casing 6 (Fig. 1) shows the holes 17 in the casing 6 of the spool for releasing steam, made in the walls of the casing 6. The bottom black dots on the spools 7 and 8 show the holes 18 for the passage of steam into the spools and exit a pair of spools. Each spool is a hollow tube attached to a piston. A rigid connection of the spool with the piston is made so that it does not interfere with the passage of steam. The body of each spool is attached to the cylinder cover 3 so that each spool, freely moving with the piston, attached to the piston, moves in the hole in the cylinder cover. The size and location of the holes in each spool and each spool body are selected taking into account the fact that during the periods of release and intake of steam, the holes remain fully or partially aligned for the passage of steam. Unlike the outlet spool 8, the upper end of the inlet spool 7 is blind, it is closed by the upper wall 19. The spool 8 is made without an upper end wall, which does not exclude the execution of the spool 8 with an end wall made in the same way as the spool 7. In the case of a spool 8 with a blank upper end wall, it is possible to place an additional exhaust steam line in the upper end wall of the housing 6 of the spool 8.

Работает двигатель следующим образом. При работе двигателя каждый золотник движется в цилиндрическом корпусе, внутренняя поверхность которого плотно прилегает к внешней поверхности золотника и его уплотнениям, не позволяя пару свободно проходить между золотником и его корпусом. При движении поршня 4 (фиг. 1) вверх вместе с золотниками 7 и 8 осуществляется начало впуска пара в цилиндр через впускные паропроводы 12 (фиг. 4) непосредственно перед моментом достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). Это происходит в момент начала впуска пара через верхние отверстия 14 во впускном золотнике 7, когда отверстия 14 совмещаются с отверстиями 16 в корпусе 5 золотника 7. В этом положении пар проходит из подающего пар паропровода 12 через отверстия 14 и 16 в золотник 7 и далее, через центральную полость трубчатого впускного золотника 7 и нижние отверстия 18 золотника, пар попадает в цилиндр двигателя в надпоршневое пространство. При этом отверстия 15 выпускного золотника 8 перекрыты стенками корпуса 6 и пар не выходит из цилиндра в выпускные паропроводы 13.The engine operates as follows. When the engine is running, each spool moves in a cylindrical body, the inner surface of which fits snugly against the outer surface of the spool and its seals, not allowing steam to pass freely between the spool and its body. When the piston 4 (Fig. 1) moves upwards along with the spools 7 and 8, the steam inlet to the cylinder starts through the inlet steam lines 12 (Fig. 4) immediately before the piston reaches top dead center (TDC). This occurs at the time of the start of steam inlet through the upper holes 14 in the inlet spool 7, when the holes 14 are aligned with the holes 16 in the body 5 of the spool 7. In this position, the steam passes from the steam supply pipe 12 through the holes 14 and 16 into the spool 7 and further, through the central cavity of the tubular inlet spool 7 and the lower holes 18 of the spool, steam enters the engine cylinder into the over-piston space. While the holes 15 of the exhaust valve 8 are blocked by the walls of the housing 6 and the steam does not exit the cylinder into the exhaust steam lines 13.

После окончания периода впуска пара и прохождения поршнем ВМТ золотник 7 перемещается вместе с поршнем 4 в промежуточное положение (фиг. 3) к нижней мертвой точке (НМТ). Поскольку отверстия 14 золотника 7 перекрыты стенками корпуса 5, а сверху золотник закрыт глухим торцом, то пар из впускного паропровода 12 проходит через отверстия 16 в корпус 5 впускного золотника 7, при этом пар не попадает в цилиндр двигателя. Соответственно этому положению, отверстия 15 выпускного золотника 8 перекрыты стенками корпуса 6 и пар не выходит из цилиндра в выпускной паропровод 13. Кроме того, также отверстия 17 в выпускном корпусе 6 золотника 8 закрыты стенкой золотника и дополнительно препятствуют выходу пара наружу через выпускной паропровод 13. В этот период при перемещении поршня от ВМТ до НМТ происходит расширение находящегося в цилиндре пара, который действует на поршень и совершает полезную работу. Поскольку внутри золотников 7 и 8 пар присутствует, поступая через нижние отверстия 18 золотников, то он также участвует в работе при расширении пара.After the end of the steam inlet period and the passage of the piston TDC, the spool 7 moves with the piston 4 in an intermediate position (Fig. 3) to the bottom dead center (BDC). Since the openings 14 of the spool 7 are blocked by the walls of the housing 5, and the spool is closed with a blind end on top, the steam from the inlet steam line 12 passes through the openings 16 into the housing 5 of the inlet spool 7, while the steam does not enter the engine cylinder. According to this position, the openings 15 of the exhaust spool 8 are blocked by the walls of the housing 6 and the steam does not exit the cylinder into the exhaust steam line 13. In addition, also the holes 17 in the exhaust housing 6 of the spool 8 are closed by the spool wall and further prevent steam from escaping through the exhaust steam line 13. During this period, when the piston moves from TDC to BDC, the steam located in the cylinder expands, which acts on the piston and does useful work. Since within the spools 7 and 8 pairs are present, entering through the lower holes 18 of the spools, it also participates in the expansion of the steam.

При достижении НМТ верхние отверстия 15 в выпускном золотнике 8 совмещаются с отверстиями 17 в корпусе 6 этого золотника и пар выходит из цилиндра через нижние отверстия 18 золотника 8, его внутренний канал и далее, через отверстия 15 и 17, в выпускной паропровод 13. При этом отверстия 14 золотника 7 перекрыты стенками корпуса 5, сверху золотник закрыт глухим торцом корпуса и пар из впускного паропровода 12 проходит через отверстия 16 в корпус 5, но не попадает в цилиндр двигателя и не сообщается с выпускным паропроводом 13. При движении поршня вверх, после прохождения им НМТ, наступает промежуточное положение поршня (фиг. 3). В этот период, до момента достижения ВМТ, так же, как и в промежуточном положении при движении поршня вниз, отверстия 14, 15 и 17 перекрыты стенками и внутреннее пространство цилиндра не сообщается с впускным и выпускным паропроводами 12 и 13. В этот период происходит сжатие оставшегося в цилиндре и золотниках пара после его выпуска. При достижении поршнем ВМТ цикл работы двигателя повторяется.Upon reaching the BDC, the upper holes 15 in the exhaust valve 8 are aligned with the holes 17 in the housing 6 of this valve and the steam exits the cylinder through the lower holes 18 of the valve 8, its inner channel and then, through holes 15 and 17, into the exhaust steam line 13. the openings 14 of the spool 7 are blocked by the walls of the housing 5, on top the spool is closed by a blind end of the housing and the steam from the inlet steam line 12 passes through the openings 16 into the housing 5, but does not enter the engine cylinder and does not communicate with the exhaust steam line 13. When the piston moves upward, the last e passage of the BDC, an intermediate position of the piston occurs (Fig. 3). In this period, until the TDC is reached, as well as in the intermediate position when the piston moves downward, the openings 14, 15 and 17 are blocked by walls and the internal space of the cylinder does not communicate with the inlet and outlet steam lines 12 and 13. During this period, compression occurs steam remaining in the cylinder and spools after its release. When the piston reaches TDC, the engine cycle is repeated.

Паровой двигатель имеет удовлетворяющую практическим требованиям компактность. Это достигнуто благодаря использованию части пространства над корпусом двигателя для размещения в нем выпускного золотника рядом с впускным золотником. Такая компоновка позволила исключить выпускные окна в цилиндре поршня, имеющие место в прототипе, что позволило существенно упростить конструкцию цилиндра и двигателя в целом.The steam engine has practical compactness. This is achieved by using part of the space above the engine housing to place the exhaust spool in it next to the intake spool. This arrangement made it possible to exclude the exhaust windows in the piston cylinder that occur in the prototype, which significantly simplified the design of the cylinder and the engine as a whole.

Claims (1)

Паровой двигатель, содержащий корпус, в котором расположен цилиндр с поршнем, соединенным через кривошипно-шатунный механизм с валом двигателя, на торце цилиндра закреплен корпус золотника для впуска пара, в корпусе золотника подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для впуска пара, а также впускные паропроводы, сообщенные с полостью корпуса золотника и полостью золотника для впуска пара, отличающийся тем, что на торце цилиндра закреплен второй корпус золотника для выпуска пара, в котором подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для выпуска пара, корпус золотника для выпуска пара имеет выпускные паропроводы, сообщенные с полостями второго корпуса и второго золотника, в золотниках выполнены верхние и нижние отверстия, а в корпусах золотников выполнены верхние и нижние отверстия для выпуска пара, при этом золотник для впуска пара выполнен с глухим верхним торцом. A steam engine comprising a housing in which a cylinder is arranged with a piston connected via a crank mechanism to the engine shaft, a valve body for inlet of steam is fixed to the end of the cylinder, a valve in the form of a tube for inlet of steam, and also inlet steam pipelines in communication with a spool housing cavity and a spool cavity for steam inlet, characterized in that a second spool housing for securing steam is fixed at the end of the cylinder, in which the in the form of a tube, a spool for discharging steam, a spool housing for discharging steam, has outlet steam lines communicated with the cavities of the second casing and the second spool, upper and lower openings are made in the spools, and upper and lower openings for discharging steam are made in the spool cases, while the spool for the steam inlet is made with a blind upper end.
RU2015134666/06A 2015-08-18 2015-08-18 Steam engine RU2592149C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134666/06A RU2592149C1 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Steam engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134666/06A RU2592149C1 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Steam engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2592149C1 true RU2592149C1 (en) 2016-07-20

Family

ID=56412893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015134666/06A RU2592149C1 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Steam engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2592149C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115030777A (en) * 2022-07-04 2022-09-09 嘉兴腾狼智能科技有限公司 Steam engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1661558A (en) * 1925-04-02 1928-03-06 Automotive Valves Co Internal-combustion engine
SU1245773A1 (en) * 1984-12-26 1986-07-23 Levinin Valerij F Reciprocating-action pneumatic motor
RU2359134C2 (en) * 2006-11-07 2009-06-20 Сергей Алексеевич Мизгирев Steam power plant with piston engine, steam distribution system for steam piston engine
RU2548241C1 (en) * 2014-01-23 2015-04-20 Александр Михайлович Кропачев Piston engine (versions) and piston engine housing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1661558A (en) * 1925-04-02 1928-03-06 Automotive Valves Co Internal-combustion engine
SU1245773A1 (en) * 1984-12-26 1986-07-23 Levinin Valerij F Reciprocating-action pneumatic motor
RU2359134C2 (en) * 2006-11-07 2009-06-20 Сергей Алексеевич Мизгирев Steam power plant with piston engine, steam distribution system for steam piston engine
RU2548241C1 (en) * 2014-01-23 2015-04-20 Александр Михайлович Кропачев Piston engine (versions) and piston engine housing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115030777A (en) * 2022-07-04 2022-09-09 嘉兴腾狼智能科技有限公司 Steam engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2592149C1 (en) Steam engine
RU2548241C1 (en) Piston engine (versions) and piston engine housing
RU2329383C2 (en) Method of vacuum engine operation and vacuum engine
US10473001B2 (en) Control valve for a camshaft adjuster
HRP20201550T1 (en) Internal combustion engine
US1114521A (en) Internal-combustion engine.
US1517372A (en) Tineau
RU2009129716A (en) PISTON DETANDER AND PISTON FOR HIM
CN111164277B (en) Regenerative valve hydraulic actuator
US2749886A (en) Fluid pressure self-reciprocating actuator
GB556454A (en) Improvements relating to free-piston machines, particularly to those with variable discharge pressure
WO2017043995A1 (en) Piston engine (variants) and piston engine housing
RU2156867C1 (en) Internal combustion engine valve-actuating gear control mechanism
US1377581A (en) Engine
JP2022146867A (en) Supercharging system of internal combustion engine
RU2520791C2 (en) Combined four-cylinder engine
US10626787B2 (en) Uniflow engine with intake and/or exhaust valves
RU2526605C1 (en) Converter of thermodynamic processes into mechanical work
US674709A (en) Gas-engine.
US20050047935A1 (en) Steam powered free piston pump
RU2268367C1 (en) Engine
KR100228196B1 (en) Power converting device for an internal combustion engine
KR20130115126A (en) Balanced positional valve spindle
SU878968A1 (en) Free-piston i.c. engine with hydraulic drive
RU2386858C1 (en) Engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180819

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190918