RU2784137C2 - Combined air motor system with external heat source - Google Patents
Combined air motor system with external heat source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784137C2 RU2784137C2 RU2022109094A RU2022109094A RU2784137C2 RU 2784137 C2 RU2784137 C2 RU 2784137C2 RU 2022109094 A RU2022109094 A RU 2022109094A RU 2022109094 A RU2022109094 A RU 2022109094A RU 2784137 C2 RU2784137 C2 RU 2784137C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- heat source
- external heat
- pipeline
- air motor
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 206010018987 Haemorrhage Diseases 0.000 claims description 3
- 230000000740 bleeding Effects 0.000 claims description 3
- 231100000319 bleeding Toxicity 0.000 claims description 3
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 claims description 2
- 230000001965 increased Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- WYTGDNHDOZPMIW-UHOFOFEASA-O Serpentine Natural products O=C(OC)C=1[C@@H]2[C@@H]([C@@H](C)OC=1)C[n+]1c(c3[nH]c4c(c3cc1)cccc4)C2 WYTGDNHDOZPMIW-UHOFOFEASA-O 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пневмодвигателям, работающим от сжатого воздуха, которые могут быть использованы в качестве замены электродвигателей для привода различных машин и механизмов, а также в качестве замены двигателей внутреннего сгорания для привода транспортных средств, пароходов, и пр.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to pneumatic motors powered by compressed air, which can be used as a replacement for electric motors to drive various machines and mechanisms, as well as a replacement for internal combustion engines to drive vehicles, ships, etc.
Из уровня техники известны различные конструкции пневматических двигателей, включающие статор с эксцентрично установленным в нем ротором, в радиальных пазах которого расположены лопасти с возможностью их передвижения в плоскостях, проходящих через ось ротора, контактирующие своими концами с внутренней цилиндрической поверхностью статора, см., например, SU 1698459 A1, 15.12.1991 или SU 1165804 A, 07.07.1985, или SU 1188336 A, 30.10.1985, или DE 29811693 U1, 08.10.1998.Various designs of pneumatic motors are known from the prior art, including a stator with a rotor eccentrically mounted in it, in the radial grooves of which the blades are located with the possibility of their movement in planes passing through the axis of the rotor, contacting their ends with the inner cylindrical surface of the stator, see, for example, SU 1698459 A1, 12/15/1991 or SU 1165804 A, 07/07/1985, or
Однако эти пневмодвигатели малоэффективны, поскольку требуют источника сжатого воздуха с большим давлением, что приводит к повышенному его расходу, а также, чтобы получить больший крутящий момент на выходе, требуются большие габаритные размеры двигателя, поскольку в передаче крутящего момента фактически участвует только одна лопасть, и, следовательно, чем больше рабочая площадь лопасти, тем больший крутящий момент передает двигатель. Кроме того, очень сложна технология изготовления этих двигателей, поскольку требуется высокая точность изготовления ротора с пазами, в которых с минимальными допусками должны двигаться лопасти. КПД этих двигателей также снижается из-за большого трения стенок лопаток в пазах ротора, а также из-за трения их концевых кромок о внутреннюю поверхность статора.However, these air motors are inefficient, since they require a source of compressed air with a high pressure, which leads to an increased consumption of it, and also, in order to get more torque at the output, large overall dimensions of the motor are required, since only one blade is actually involved in the transmission of torque, and , therefore, the larger the working area of the blade, the greater the torque transmitted by the engine. In addition, the manufacturing technology of these engines is very complex, since high precision is required in the manufacture of a rotor with grooves in which the blades must move with minimal tolerances. The efficiency of these engines is also reduced due to the high friction of the blade walls in the rotor slots, as well as due to the friction of their end edges against the inner surface of the stator.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) для заявленной системы комбинированного пневматического двигателя можно принять пневматический двигатель по патенту RU 2520768 С2, 27.06.2014, включающий статор с внутренней цилиндрической поверхностью, с фланцами, расположенными по его торцам с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, сообщенным с источником сжатого воздуха и с, по меньшей мере, одним выпускным отверстием, эксцентрично установленный внутри статора ротор, выполненный в виде цилиндра с, по меньшей мере, двумя осевыми отверстиями, ориентированными вдоль его оси и проходящими по периферии упомянутого цилиндра, при этом каждое из этих осевых отверстий сообщается с наружной цилиндрической поверхностью ротора посредством продольного паза или, по меньшей мере, одного стыковочного отверстия, предназначенных для последовательной стыковки с упомянутыми впускным и выпускным отверстиями статора, причем упомянутые осевые отверстия выполнены глухими с двух сторон.As the closest analogue (prototype) for the claimed system of a combined pneumatic motor, you can take a pneumatic motor according to patent RU 2520768 C2, 06/27/2014, including a stator with an internal cylindrical surface, with flanges located at its ends with at least one inlet a hole communicated with a source of compressed air and with at least one outlet, a rotor eccentrically mounted inside the stator, made in the form of a cylinder with at least two axial holes oriented along its axis and passing along the periphery of the mentioned cylinder, with in this case, each of these axial holes communicates with the outer cylindrical surface of the rotor by means of a longitudinal groove or at least one docking hole designed for sequential docking with the said inlet and outlet holes of the stator, and the said axial holes are made blind on both sides.
Данное устройство также имеет существенные недостатки в виде необходимости использования источника сжатого воздуха с большим давлением, а также, чтобы получить больший крутящий момент на выходе, требуются также большие габаритные размеры двигателя. Кроме того, система имеет низкий КПД.This device also has significant disadvantages in the form of the need to use a source of compressed air with high pressure, and also, in order to obtain a greater output torque, large overall dimensions of the engine are also required. In addition, the system has a low efficiency.
Целью заявленного изобретения является устранение недостатков известных систем пневмодвигателей.The purpose of the claimed invention is to eliminate the shortcomings of known air motor systems.
В основу предложенного изобретения поставлена задача модернизации конструкции системы работы пневмодвигателя, устраняющую известные недостатки аналогов. The proposed invention is based on the task of modernizing the design of the air motor operation system, eliminating the known disadvantages of analogues.
Техническим результатом является повышение эффективности работы пневмодвигателя, повышение его КПД и крутящего момента.The technical result is to increase the efficiency of the air motor, increase its efficiency and torque.
Данный результат достигается тем, что система комбинированного пневмодвигателя с внешним источником тепла включает комбинированный с компрессором пневмодвигатель, включающий цилиндро-поршневую группу (ЦПГ), а также головку блока цилиндра (ГБЦ) с системой впускного и выпускного коллекторов с клапанным механизмом, а также поршневой блок воздушного компрессора, приводимый в движение узлами пневмодвигателя, выполненный с возможностью забора воздуха извне узлом впуска и нагнетания воздуха непосредственно в ресивер по трубопроводу, посредством узла выпуска,This result is achieved by the fact that the combined air motor system with an external heat source includes an air motor combined with a compressor, including a cylinder-piston group (CPG), as well as a cylinder head (cylinder head) with an intake and exhaust manifold system with a valve mechanism, as well as a piston block an air compressor driven by the air motor units, made with the possibility of taking air from the outside by the inlet unit and forcing air directly into the receiver through the pipeline, through the outlet unit,
на выходном патрубке ресивера установлен регулировочный кран, обеспечивающий регулировку подачи воздуха,a control valve is installed on the outlet pipe of the receiver, which provides adjustment of the air supply,
регулировочный кран по трубопроводу связан с камерой сгорания внешнего источника тепла, включающего радиаторный узел нагрева, внешний источник энергии, узел подачи отработанного воздуха, the control valve is connected through a pipeline to the combustion chamber of an external heat source, including a radiator heating unit, an external energy source, an exhaust air supply unit,
выходной патрубок камеры сгорания внешнего источника тепла связан трубопроводом с впускным коллектором пневмодвигателя для передачи разогретого до рабочей температуры воздуха, а выпускной коллектор по трубопроводу связан с узлом подачи отработанного воздуха камеры сгорания.the outlet branch pipe of the combustion chamber of the external heat source is connected by a pipeline to the inlet manifold of the air motor for transferring the air heated to the operating temperature, and the exhaust manifold is connected through the pipeline to the exhaust air supply unit of the combustion chamber.
Ресивер имеет клапанные механизмы удержания нагнетенного воздуха и стравливания излишнего воздуха, а также контрольно-измерительные приборы для мониторинга давления внутри него.The receiver has valve mechanisms for retaining forced air and bleeding excess air, as well as instrumentation for monitoring the pressure inside it.
Радиаторный узел нагрева выполнен в виде расположенного змейкой трубчатого замкнутого контура, пронизанного радиаторными пластинами. The radiator heating unit is made in the form of a tubular closed circuit located in a snake, penetrated by radiator plates.
Далее, принцип работы устройства будет описан с учетом прилагаемой схемы по фиг.1, где изображена предпочтительная система комбинированного пневмодвигателя с внешним источником тепла, где:Further, the principle of operation of the device will be described in view of the attached diagram of figure 1, which shows the preferred system of a combined air motor with an external heat source, where:
1 – пневмодвигатель;1 - air motor;
2 – впускной коллектор;2 - intake manifold;
3 – выпускной коллектор;3 - exhaust manifold;
4 – узел впуска;4 - inlet node;
5 – узел выпуска;5 - release node;
6 – ресивер;6 - receiver;
7 – регулировочный кран;7 - adjusting valve;
8 – камера сгорания;8 - combustion chamber;
9 – радиаторный узел нагрева;9 - radiator heating unit;
10 – внешний источник энергии;10 – external energy source;
11 – узел подачи отработанного воздуха;11 - exhaust air supply unit;
12 – выходной патрубок;12 - outlet pipe;
13 – коробка переключения передач.13 - gearbox.
Система комбинированного пневмодвигателя с внешним источником тепла включает комбинированный с компрессором пневмодвигатель 1, включающий цилиндро-поршневую группу (ЦПГ), а также головку блока цилиндра (ГБЦ) с системой впускного 2 и выпускного 3 коллекторов с клапанным механизмом. Комбинированный пневмодвигатель дополнительно включает поршневой блок воздушного компрессора, приводимый в движение узлами пневмодвигателя, например, посредством элементов толкания поршней компрессора, размещенных на коленчатом валу пневмодвигателя или иной схеме, обеспечивающей приведение в движение поршней воздушного компрессора.The combined air motor system with an external heat source includes an air motor 1 combined with a compressor, including a cylinder-piston group (CPG), as well as a cylinder head (cylinder head) with an
Воздушный компрессор, комбинированный с пневмодвигателем 1 выполнен с возможностью забора воздуха извне узлом впуска 4. В узел впуска 4 воздух попадает по трубке или забирается через соответствующее отверстие. Из узла выпуска 5 воздушного компрессора осуществляется нагнетание воздуха непосредственно в ресивер 6 по соответствующему трубопроводу.The air compressor combined with the air motor 1 is made with the possibility of taking air from the outside by the inlet 4. The air enters the inlet 4 through the tube or is taken through the corresponding hole. From the
Ресивер 6 является герметичной емкостью, которая предназначена для хранения в ней сжатого воздуха, а также стабилизации давления в пневмосистеме устройства. Ресивер 6 имеет клапанные механизмы удержания нагнетенного воздуха, а также стравливания излишнего воздуха, узел слива возможного конденсата, а также контрольно-измерительные приборы для мониторинга давления внутри него. На выходном патрубке ресивера 6 установлен регулировочный кран 7, обеспечивающий регулировку подачи воздуха.Receiver 6 is a sealed container, which is designed to store compressed air in it, as well as to stabilize the pressure in the pneumatic system of the device. The receiver 6 has valve mechanisms for retaining the forced air, as well as bleeding excess air, a possible condensate drain unit, as well as instrumentation for monitoring the pressure inside it. A
В качестве регулировочного крана 7 на выходном патрубке ресивера 6 используется, например, электромагнитный распределительный клапан или редуктор давления или иной механизм, обеспечивающий подачу заданного давления на выходе. As a
Регулировочный кран 7 по трубопроводу связан с камерой сгорания 8 внешнего источника тепла. В качестве камеры сгорания 8 могут применяться различные устройства, например, устройства на базе газового или твердотопливного котлов, дизельный, пеллетный котлы и прочие устройства с камерами сгорания какого-либо топлива. Любой из вариантов должен включать теплообменник в виде радиаторного узла нагрева 9, внешний источник энергии 10 и узел подачи отработанного воздуха 11.The
Радиаторный узел нагрева 9 может иметь различную конструкцию, например, трубчатую или пластинчатую или иную другую для выполнения своего назначения - передачи тепла. Радиаторный узел нагрева 9 подогревается внешним источником энергии 10 либо несколькими источниками тепла, например, дровами, отходами мусороперерабатывающих заводов, углем, газом, мазутом, электричеством или иным/иными источником, подбираемым в зависимости от доступности источника тепла, его цены, места размещения/использования системы и прочих факторов.The radiator heating unit 9 may have a different design, for example, tubular or plate or other, to fulfill its purpose - heat transfer. The radiator heating unit 9 is heated by an
Радиаторный узел нагрева 9 предпочтительно выполнен в виде расположенного змейкой трубчатого замкнутого контура, пронизанного радиаторными пластинами, и обеспечивает нагрев воздуха и его непосредственную передачу через камеру сгорания дальше к узлам устройства. Внешний источник энергии 10, в зависимости от конструкции выполнен в виде газовой/дизельной горелки, камеры сгорания твердого топлива и пр. Radiator heating unit 9 is preferably made in the form of a serpentine tubular closed circuit, penetrated by radiator plates, and provides air heating and its direct transfer through the combustion chamber further to the device nodes. The
Узел подачи отработанного воздуха 11 выполнен в виде сопла или ряда сопел, через которые поступает разогретый воздух из выпускного коллектора 3, который все еще имеет высокую температуру. Разогретый воздух усиливает процесс горения при использовании внешнего источника энергии 10 с открытым пламенем и/или обеспечивает обдув и подогрев радиаторного узла нагрева 9 все еще горячим воздухом, выходящим из выпускного коллектора 3.The exhaust
Выходной патрубок 12 камеры сгорания 8 внешнего источника тепла связан трубопроводом с впускным коллектором 2, пневмодвигателя 1 для передачи разогретого до рабочей температуры воздуха, а выпускной коллектор 3 по трубопроводу связан с узлом подачи отработанного воздуха 11 камеры сгорания 8. Поступающий во впускной коллектор 2 разогретый до рабочей температуры воздух приводит к работе ЦПГ и осуществления передачи вращения выходному валу, например на коробку передач/редуктор или по иной схеме передачи вращения. Выходящий из выпускного коллектора (3) воздух обеспечивает подогрев радиаторного узла нагрева 9, для повышения КПД системы и уменьшения ее энергозатрат.The
Таким образом, созданная модернизированная конструкция системы комбинированного пневмодвигателя с внешним источником тепла обеспечивает повышение эффективности работы пневмодвигателя, повышение его КПД.Thus, the created modernized design of the combined air motor system with an external heat source provides an increase in the efficiency of the air motor, increasing its efficiency.
Claims (3)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022109094A RU2022109094A (en) | 2022-06-27 |
RU2784137C2 true RU2784137C2 (en) | 2022-11-23 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2451159A1 (en) * | 1974-10-28 | 1976-05-06 | Geb Moser Heidemarie Tallafuss | Compressed air motor system - has several parallel storage vessels supplying a common thermal store driving main motor |
RU2011122351A (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-10 | Михаил Александрович Лимонов | HEAT ENGINE |
RU2520768C2 (en) * | 2012-09-10 | 2014-06-27 | Владимир Семенович Миронов | Mironov's pneumatic motor (versions) and vehicle equipped therewith |
CN105201554B (en) * | 2015-09-23 | 2017-12-01 | 瑞安市源博洁净新能源再生研究所 | The air engine of the energy is used as using natural gas |
RU2757620C1 (en) * | 2021-03-18 | 2021-10-19 | Владимир Викторович Михайлов | Air engine system and method of its operation |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2451159A1 (en) * | 1974-10-28 | 1976-05-06 | Geb Moser Heidemarie Tallafuss | Compressed air motor system - has several parallel storage vessels supplying a common thermal store driving main motor |
RU2011122351A (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-10 | Михаил Александрович Лимонов | HEAT ENGINE |
RU2520768C2 (en) * | 2012-09-10 | 2014-06-27 | Владимир Семенович Миронов | Mironov's pneumatic motor (versions) and vehicle equipped therewith |
CN105201554B (en) * | 2015-09-23 | 2017-12-01 | 瑞安市源博洁净新能源再生研究所 | The air engine of the energy is used as using natural gas |
RU2757620C1 (en) * | 2021-03-18 | 2021-10-19 | Владимир Викторович Михайлов | Air engine system and method of its operation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2001006108A1 (en) | High efficiency, air bottoming engine | |
US3995431A (en) | Compound brayton-cycle engine | |
JP2017160910A (en) | Hot-air engine | |
CN101280714A (en) | Method and device using internal combustion engine waste gas energy for providing cooling system power | |
RU2784137C2 (en) | Combined air motor system with external heat source | |
RU2787615C1 (en) | Combined air motor system with forced air supply and external heat source | |
RU2785025C1 (en) | Closed loop combined air motor system with external heat source | |
US20090241536A1 (en) | Stirling Engine Having a Rotary Power Piston in a Chamber that Rotates with the Output Drive | |
RU2757620C1 (en) | Air engine system and method of its operation | |
RU2790904C1 (en) | Closed loop combined air motor system with natural heat supply | |
CN103925006A (en) | Rotor negative-pressure power device and acting method thereof | |
RU2799744C1 (en) | Closed loop combined air motor system with natural heat supply | |
RU2564172C2 (en) | Rotary machine | |
RU2787614C1 (en) | Gas turbine engine system with external heat source | |
CN112012799B (en) | Sliding vane type engine | |
RU2334886C1 (en) | Combined heat-recovery cooled gas turbine power plant | |
RU2801884C1 (en) | Integrated pneumatic engine system with forced air supply from heat exchanger boiler | |
RU2362881C2 (en) | Multicylinder cubical expansion turbine | |
CN115176075B (en) | Engine system provided with a split-cycle internal combustion engine | |
WO2009008743A1 (en) | Circular run gear-piston engine | |
EA034899B1 (en) | Modular complex for transformation of energy through combustion of liquid and gaseous fuels | |
KR200249791Y1 (en) | engine using vane rotor | |
EP1714005A1 (en) | Steam driven engine | |
RU1825872C (en) | Heat engine | |
RU2162952C1 (en) | Internal combustion engine with turbine |