RU2799744C1

RU2799744C1 - Closed loop combined air motor system with natural heat supply

Info

Publication number: RU2799744C1
Application number: RU2022115456A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Михайлов
Original assignee: Владимир Викторович Михайлов
Filing date: 2022-06-06
Publication date: 2023-07-11

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention is related to pneumatic motors powered by compressed air/gas. The system of a combined air motor of a closed circuit with the supply of heat from natural sources includes air motor 1 combined with the first and second compressors 18 and 19, including a cylinder-piston group, a cylinder head with a system of intake and exhaust manifolds 2 and 3 with a valve mechanism, a piston block of compressors 18 and 19, driven by the nodes of air motor 1, including the inlet nodes and outlet nodes 4, 6 and 5, 7 of the working medium. Node 5 of compressor 18 along the first circuit 9 of the pipeline passes through heat exchanger 20, where the working medium is heated to the ambient temperature and heat exchanger 10, heated by third circuit 12 of natural heat source 13 and, further, is connected to collector 2 for transferring the working medium heated to the set temperature environment. Collector 3 is connected to inlet 6 of compressor 19 along second circuit 11 of the pipeline. From outlet node 7 of compressor 19, the pipeline passes through heat exchanger 8, where the working medium is cooled, through the throttle and evaporator 23 to inlet node 4 of compressor 18. Alignment of these flows of circuit 11 is carried out through heat exchanger 21 associated with them and pressure equalization unit 22.

EFFECT: invention is aimed at improving the efficiency of the pneumatic motor, increasing its efficiency and torque using renewable natural energy sources.

7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пневмодвигателям, работающим от сжатого воздуха/газа, которые могут быть использованы в качестве замены электродвигателей для привода различных машин и механизмов стационарного размещения.The invention relates to mechanical engineering, in particular to pneumatic motors powered by compressed air/gas, which can be used as a replacement for electric motors to drive various stationary machines and mechanisms.

В сегодняшнее время, набирают обороты идеи связанные с развитием альтернативных источников энергии, использование энергии солнца, ветра, земли и пр, для сохранения природных богатств и задействия восполняемых природных ресурсов.Nowadays, ideas are gaining momentum related to the development of alternative energy sources, the use of solar, wind, earth energy, etc., to preserve natural wealth and use renewable natural resources.

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 А1, 15.12.1991 или SU 1165804 А, 07.07.1985, или SU 1188336 А, 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 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 SU 1188336 A, 10/30/1985, or DE 29811693 U1, 10/08/1998.

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 high pressure, which leads to its increased consumption, and in order to obtain a larger output torque, large overall dimensions of the motor are required, since only one blade actually participates 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, one 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 connected to a source of compressed air and with at least one outlet, a rotor eccentrically mounted inside the stator, made in the form a cylinder with at least two axial holes oriented along its axis and passing along the periphery of said cylinder, wherein 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 и не задействует восполняемые природные ресурсы.This device also has significant disadvantages in the form of the need to use a source of compressed air with a high pressure, and in order to obtain more torque at the output, large overall dimensions of the engine are also required. In addition, the system has a low efficiency and does not use renewable natural resources.

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 с использованием восполняемых природных источников энергии.The technical result is to increase the efficiency of the pneumatic motor, increase its efficiency and torque using renewable natural energy sources.

Данный результат достигается тем, что система комбинированного пневмодвигателя замкнутого контура с подводом тепла природных источников, включает комбинированный с первым и вторым 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 воздушных компрессоров, приводимый в движение узлами пневмодвигателя, включающий узлы впуска и узлы выпуска рабочей среды, при этом,This result is achieved by the fact that the system of a combined closed-circuit pneumatic motor with the supply of heat from natural sources includes a pneumatic motor combined with the first and second compressors, 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 of air compressors driven by air motor units, including inlet and outlet units of the working medium, while,

узел выпуска первого компрессора по первому контуру трубопровода проходит через первый вспомогательный теплообменник, где осуществляется подогрев рабочей среды до температуры окружающей среды и основной теплообменник, подогреваемый третьим контуром природного источника тепла и, далее, связан с впускным коллектором пневмодвигателя для передачи разогретой до заданной температуры рабочей среды,the outlet unit of the first compressor along the first circuit of the pipeline passes through the first auxiliary heat exchanger, where the working medium is heated to the ambient temperature and the main heat exchanger heated by the third circuit of the natural heat source and, further, is connected to the inlet manifold of the air motor to transfer the working medium heated to a given temperature,

по второму контуру трубопровода, выпускной коллектор связан с узлом впуска второго компрессора, а от узла выпуска второго компрессора трубопровод проходит через воздушный теплообменник, где осуществляется охлаждение рабочей среды, через дроссель и испаритель в узел впуска первого компрессора, при этом выравнивание данных потоков второго контура осуществляется по связанному с ними второму вспомогательному теплообменнику и узлу выравнивания давления.along the second pipeline circuit, the exhaust manifold is connected to the second compressor inlet unit, and from the second compressor outlet unit, the pipeline passes through the air heat exchanger, where the working medium is cooled, through the throttle and the evaporator to the first compressor inlet unit, while equalization of these flows of the second circuit is carried out along the second auxiliary heat exchanger associated with them and the pressure equalization unit.

Система комбинированного пневмодвигателя замкнутого контура дополнительно включает промежуточный теплообменник, через который проходят первый и второй контуры трубопровода, для одновременного подогрева рабочей среды первого контура и охлаждения рабочей среды второго контура.The closed circuit combined air motor system additionally includes an intermediate heat exchanger, through which the first and second pipeline circuits pass, for simultaneous heating of the working medium of the first circuit and cooling of the working medium of the second circuit.

Природный источник тепла имеет рабочую температуру от -10°С до +110°С и выше.The natural heat source has an operating temperature of -10°C to +110°C and above.

Природный источник тепла представляет собой источник геотермальных вод.The natural heat source is a source of geothermal waters.

Природный источник тепла представляет собой источник солнечной энергии.The natural heat source is a source of solar energy.

Выходной вал комбинированного пневмодвигателя на выходе из корпуса содержит уплотнительный узел.The output shaft of the combined air motor at the outlet of the housing contains a sealing unit.

Комбинированный с первым и вторым компрессором пневмодвигатель включает размещенные в одном герметичном корпусе с ним стартер-генератор и/или гидромотор.The air motor combined with the first and second compressor includes a starter-generator and/or a hydraulic motor placed in the same sealed housing with it.

Далее, принцип работы устройства будет описан с учетом прилагаемой схемы по чертежу, где изображена предпочтительная система комбинированного пневмодвигателя замкнутого контура с подводом тепла природных источников, гдеFurther, the principle of operation of the device will be described in view of the attached diagram according to the drawing, which shows the preferred system of a combined closed-loop air motor with the supply of heat from natural sources, where

1 - пневмодвигатель комбинированный замкнутого контура с компрессором;1 - combined air motor of a closed circuit with a compressor;

2 - впускной коллектор;2 - intake manifold;

3 - выпускной коллектор;3 - exhaust manifold;

4 - узел впуска первого компрессора;4 - inlet of the first compressor;

5 - узел выпуска первого компрессора;5 - node release of the first compressor;

6 - узел впуска второго компрессора;6 - inlet of the second compressor;

7 - узел выпуска второго компрессора7 - second compressor outlet

8 - воздушный теплообменник;8 - air heat exchanger;

9 - первый контур трубопровода;9 - the first contour of the pipeline;

10 - основной теплообменник;10 - main heat exchanger;

11 - второй контур трубопровода;11 - the second contour of the pipeline;

12 - третий контур природного источника тепла;12 - the third circuit of the natural heat source;

13 - источник природного нагрева;13 - source of natural heating;

14 - промежуточный теплообменник-конденсатор;14 - intermediate heat exchanger-condenser;

15 - уплотнительный узел;15 - sealing unit;

16 - герметичный корпус;16 - sealed housing;

17 - стартер-генератор и/или гидромотор;17 - starter-generator and / or hydraulic motor;

18 - первый компрессор;18 - the first compressor;

19 - второй компрессор;19 - second compressor;

20 - первый вспомогательный теплообменник;20 - the first auxiliary heat exchanger;

21 - второй вспомогательный теплообменник;21 - second auxiliary heat exchanger;

22 - узел выравнивания давления;22 - pressure equalization unit;

23 - дроссель и испаритель.23 - throttle and evaporator.

Система комбинированного пневмодвигателя замкнутого контура с подводом тепла природных источников, включает комбинированный с компрессорами пневмодвигатель 1, включающий цилиндро-поршневую группу (ЦПГ), а также головку блока цилиндра (ГБЦ) с системой впускного 2 и выпускного 3 коллекторов с клапанным механизмом. Система имеет полностью замкнутый контур с двумя основными контурами трубопроводов 9, 11 и третьим контуром 12 природного источника тепла. Комбинированный с компрессорами 18, 19 пневмодвигатель 1 размещается в герметичном корпусе 16.The system of a combined air motor of a closed circuit with the supply of heat from natural sources includes an air motor 1 combined with compressors, including a cylinder-piston group (CPG), as well as a cylinder head (cylinder head) with an intake 2 and exhaust 3 manifold system with a valve mechanism. The system has a completely closed circuit with two main pipeline circuits 9, 11 and a third circuit 12 of a natural heat source. Combined with compressors 18, 19, the air motor 1 is placed in a sealed housing 16.

Комбинированный пневмодвигатель дополнительно включает поршневой блок первого 18 и второго 19 воздушных компрессоров, приводимых в движение узлами пневмодвигателя, например, посредством элементов толкания поршней компрессора, размещенных на коленчатом валу пневмодвигателя или иной схеме, обеспечивающей приведение в движение поршней воздушных компрессоров 18, 19.The combined air motor additionally includes a piston unit of the first 18 and second 19 air compressors driven by the air motor units, for example, by means of compressor piston pushing elements located on the air motor crankshaft or another scheme that drives the air compressor pistons 18, 19.

Поршневой блок воздушных компрессоров 18, 19 включает узлы впуска 4, 6 и узлы выпуска 5, 7 рабочей среды. В качестве рабочей среды могут использоваться различные воздушные и легкокипящие жидкие смеси и/или газы. Наиболее эффективная работа системы осуществляется при использовании в качестве рабочей среды - фреона. Фреон обеспечивает его быстрый нагрев и охлаждение, большое изменение давления при нагреве, что положительно сказывается при его использовании в системе и ее эффективности.The piston unit of air compressors 18, 19 includes inlet units 4, 6 and outlet units 5, 7 of the working medium. Various air and low-boiling liquid mixtures and/or gases can be used as the working medium. The most efficient operation of the system is carried out when freon is used as a working medium. Freon provides its rapid heating and cooling, a large change in pressure during heating, which has a positive effect on its use in the system and its efficiency.

Система комбинированного пневмодвигателя замкнутого контура с подводом тепла природных источников включает два рабочих замкнутых контура 9, 11 трубопроводов. Система абсолютно герметична и потери в ней рабочей среды исключены.The system of the combined pneumatic motor of a closed circuit with the supply of heat from natural sources includes two working closed circuits 9, 11 pipelines. The system is absolutely hermetic and the loss of the working medium in it is excluded.

По первому контуру 9 трубопровода рабочая среда из узла выпуска 5 первого компрессора 18 проходит через первый вспомогательный теплообменник 20, где осуществляется подогрев рабочей среды до температуры близкой к температуре окружающей среды (например, близкой к температуре +25°С в помещении).Through the first circuit 9 of the pipeline, the working medium from the outlet unit 5 of the first compressor 18 passes through the first auxiliary heat exchanger 20, where the working medium is heated to a temperature close to the ambient temperature (for example, close to +25°C in the room).

Далее, по трубопроводу контур 9 соединяется с основным теплообменником 10, который подогревается третьим контуром 12 природного источника тепла 13. Первый контур 9 трубопровода, после основного теплообменника 10 связан трубопроводом с впускным коллектором 2 пневмодвигателя для передачи разогретой до заданной температуры рабочей среды.Further, through the pipeline, the circuit 9 is connected to the main heat exchanger 10, which is heated by the third circuit 12 of the natural heat source 13. The first circuit 9 of the pipeline, after the main heat exchanger 10, is connected by a pipeline to the inlet manifold 2 of the air motor to transfer the working medium heated to a predetermined temperature.

Теплообменники 8, 10, 14, 20, 21 - это технические устройства, в которых осуществляется теплообмен между двумя средами, имеющими различные температуры. Как правило, теплообменник выполняется в виде расположенного змейкой трубчатого замкнутого контура, пронизанного радиаторными пластинами, и- обеспечивающими нагрев/охлаждение рабочей среды. Конструкция теплообменников может быть и иной, например, спиральный контур, теплообменник типа «труба в трубе» и прочие виды.Heat exchangers 8, 10, 14, 20, 21 are technical devices in which heat exchange takes place between two media having different temperatures. As a rule, the heat exchanger is made in the form of a serpentine tubular closed loop, pierced by radiator plates, and providing heating / cooling of the working medium. The design of heat exchangers can be different, for example, a spiral circuit, a "pipe in pipe" type heat exchanger, and other types.

Основной теплообменник 10 подогревается третьим контуром 12 от природного источника тепла 13. В качестве природного источника тепла 13 используется энергия подземных природных объектов: грунты и воды, энергия солнца, энергия воды и пр. Это может быть, например, горячий источник геотермальных вод, или водяная скважина, которая также имеет значительную температуру воды, или горизонтальный земляной контур, забирающий тепло с земли и пр. Природный источник тепла имеет рабочую температуру от -10°С до +110°С и выше. По третьему контуру 12 природного источника тепла циркулирует раствор, забирающий тепло среды (воды или грунтов или солнца и пр.) и передающее его в основной теплообменник 10.The main heat exchanger 10 is heated by the third circuit 12 from a natural heat source 13. As a natural heat source 13, the energy of underground natural objects is used: soil and water, solar energy, water energy, etc. This can be, for example, a hot spring of geothermal water, or a water well, which also has a significant water temperature, or a horizontal earth circuit that takes heat from the ground, etc. The natural heat source has an operating temperature of -10 ° C to +110 ° C and above. A solution circulates along the third circuit 12 of the natural heat source, which takes the heat of the environment (water or soil or the sun, etc.) and transfers it to the main heat exchanger 10.

Из узла выпуска 5 первого воздушного компрессора 18 осуществляется нагнетание рабочей среды непосредственно в основной теплообменник 10, где уже осуществляется нагрев рабочей среды до заданной температуры. Таким образом, по данному контуру 9 трубопровода осуществляется передача охлажденной рабочей среды, ее нагрев в основном теплообменнике 10 и подача разогретой до заданной температуры рабочей среды во впускной коллектор 2 пневмодвигателя 1, для осуществления его работы.From the outlet node 5 of the first air compressor 18, the working medium is injected directly into the main heat exchanger 10, where the working medium is already heated to a predetermined temperature. Thus, through this circuit 9 of the pipeline, the cooled working medium is transferred, it is heated in the main heat exchanger 10 and the working medium heated to a predetermined temperature is supplied to the inlet manifold 2 of the air motor 1 to carry out its operation.

Поступая во впускной коллектор 2, разогретая до заданной температуры рабочая среда способствует осуществлению работы пневмодвигателя 1. Поступая во впускной коллектор 2, разогретая до заданной температуры рабочая среда приводит к работе ЦПГ, осуществляющие передачу вращения выходному валу, например на стартер-генератор и/или гидромотор 17, которые могут размещаться в одном герметичном корпусе 16 или отдельно, снаружи системы, или по иной схеме передачи вращения.Entering the intake manifold 2, the working medium heated to a predetermined temperature contributes to the operation of the air motor 1. Entering the intake manifold 2, the working medium heated to a predetermined temperature leads to the operation of the CPG, which transmit rotation to the output shaft, for example, to the starter-generator and / or hydraulic motor 17, which can be placed in one sealed housing 16 or separately, outside the system, or according to another rotation transmission scheme.

По второму контуру 11 трубопровода, осуществлена замкнутая (герметичная) связь от выпускного коллектора 3 до узла впуска 6 второго компрессора 19.On the second circuit 11 of the pipeline, a closed (tight) connection is made from the exhaust manifold 3 to the inlet 6 of the second compressor 19.

Узел выпуска 7 второго компрессора 19 трубопроводом соединен с промежуточным теплообменником 14, воздушным теплообменником 8, дросселем и испарителем 23 и узлом впуска 4 первого компрессора 18.The outlet node 7 of the second compressor 19 is connected by a pipeline to the intermediate heat exchanger 14, the air heat exchanger 8, the throttle and the evaporator 23 and the inlet node 4 of the first compressor 18.

Рассмотрим второй контур 11 трубопровода подробней с узлами и принципом его работы. Выпускной коллектор 3 по второму контуру 11 трубопровода связан с узлом впуска 6 второго компрессора 19. От узла выпуска 7 второго компрессора 19 трубопровода рабочая среда проходит через промежуточный теплообменник-конденсатор 14, воздушный теплообменник 8, где осуществляется охлаждение рабочей среды до необходимой температуры, предпочтительно до температуры окружающей среды.Let us consider the second circuit 11 of the pipeline in more detail with the nodes and the principle of its operation. The exhaust manifold 3 through the second circuit 11 of the pipeline is connected to the inlet 6 of the second compressor 19. From the outlet 7 of the second compressor 19 of the pipeline, the working medium passes through the intermediate heat exchanger-condenser 14, the air heat exchanger 8, where the working medium is cooled to the required temperature, preferably to the ambient temperature.

Воздушный теплообменник 8 имеет, как правило, радиаторный блок и вентилятор для снятия тепловой энергии и охлаждения рабочей среды. Для повышения эффективности охлаждения в контуре 11 могут дополнительно применяться более эффективные методы охлаждения, например гликолевый блок охлаждения (на чертеже не показан).The air heat exchanger 8 has, as a rule, a radiator block and a fan for removing heat energy and cooling the working environment. To improve the cooling efficiency in circuit 11, more efficient cooling methods can be additionally used, such as a glycol cooling unit (not shown in the drawing).

Далее, после воздушного теплообменника 8 контур 11 трубопровода проходит через дроссель и испаритель 23. В данном узле осуществляется испарение рабочей среды. Предпочтительно, дроссель и испаритель 23 выполнять с оребрением (пластины охлаждения), и на данное оребрение направить воздушный поток, создаваемый вентилятором, что будет способствовать более эффективной теплоотдаче. Далее рабочая среда поступает в узел впуска 4 первого компрессора 18.Further, after the air heat exchanger 8, the pipeline circuit 11 passes through the throttle and the evaporator 23. In this unit, the working medium is evaporated. Preferably, the throttle and evaporator 23 are provided with fins (cooling plates), and the air flow generated by the fan is directed to this fin, which will contribute to more efficient heat transfer. Next, the working medium enters the inlet 4 of the first compressor 18.

В данном контуре 11 два потока рабочей среды на части трубопровода направлены навстречу друг другу из выпускного коллектора 3 и из узла выпуска 7 второго компрессора 19. При этом охлаждаясь до заданной температуры первый поток рабочей среды направляется в узел впуска 6 второго компрессора 19, а второй поток рабочей среды направляется в узел впуска 4 первого компрессора 18, для их циклического запуска в работу и осуществления функционирования системы. При этом выравнивание встречных потоков осуществляется во втором вспомогательном теплообменнике 21, куда со стороны выпускного коллектора 3 направляется часть потока рабочей среды с достаточно высокой температурой, где происходит ее охлаждение, а в узле выравнивания давления 22 осуществляется его выравнивание. При этом с другой стороны, охлажденный поток рабочей среды также частично направляется во вспомогательный теплообменник 21 и узел выравнивания давления 22.In this circuit 11, two flows of the working medium on a part of the pipeline are directed towards each other from the exhaust manifold 3 and from the outlet unit 7 of the second compressor 19. At the same time, cooling to a predetermined temperature, the first flow of the working medium is directed to the inlet 6 of the second compressor 19, and the second flow of the working medium is directed to the inlet 4 of the first compressor 18, for their cyclic start-up and operation of the system. In this case, the counter flows are equalized in the second auxiliary heat exchanger 21, where a part of the working medium flow with a sufficiently high temperature is directed from the side of the exhaust manifold 3, where it is cooled, and it is equalized in the pressure equalization unit 22. At the same time, on the other hand, the cooled flow of the working medium is also partially sent to the auxiliary heat exchanger 21 and the pressure equalization unit 22.

Под заданной температурой понимается та температура, которая обеспечивает правильное функционирование устройства и в зависимости от используемой рабочей среды, длины контуров, эффективности теплообменников, а кроме того, температура природного источника тепла, может находиться в различных рабочих диапазонах.The set temperature is understood as the temperature that ensures the correct functioning of the device and, depending on the working medium used, the length of the circuits, the efficiency of the heat exchangers, and in addition, the temperature of the natural heat source, can be in different operating ranges.

Система комбинированного пневмодвигателя замкнутого контура дополнительно включает промежуточный теплообменник 14, через который проходят оба контура 9, 11 трубопровода, для одновременного подогрева рабочей среды первого контура 9 и охлаждения рабочей среды второго контура 11, что дополнительно повышает эффективность работы системы и ее КПД.The combined closed-loop air motor system additionally includes an intermediate heat exchanger 14, through which both circuits 9, 11 of the pipeline pass, for simultaneous heating of the working medium of the primary circuit 9 and cooling of the working medium of the secondary circuit 11, which further increases the efficiency of the system and its efficiency.

При этом выходной вал комбинированного пневмодвигателя на выходе из корпуса 16 содержит уплотнительный узел 15 для исключения утечек рабочей среды. Уплотнительный узел 15 может иметь различную конструкцию, при этом его особенности конструкции не являются частью испрашиваемого объема охраны данной заявки.At the same time, the output shaft of the combined air motor at the outlet of the housing 16 contains a sealing assembly 15 to prevent leakage of the working medium. The sealing assembly 15 may be of various designs, and its design features are not part of the claimed scope of this application.

Комбинированный с компрессором пневмодвигатель может включать размещенные на выходном валу или внутри корпуса 16 комбинированного пневмодвигателя устройство передачи вращения в виде стартера-генератора и/или гидромотора 17 либо иметь рабочую обвязку исполнительных и функциональных устройств, выполненную по иной схеме.The air motor combined with the compressor may include a rotation transmission device in the form of a starter-generator and/or hydraulic motor 17 placed on the output shaft or inside the housing 16 of the combined air motor, or have a working piping of the actuating and functional devices made according to a different scheme.

Таким образом, созданная модернизированная конструкция системы комбинированного пневмодвигателя замкнутого контура с природным источником тепла обеспечивает повышение эффективности работы пневмодвигателя, повышение его КПД и крутящего момента с использованием восполняемых природных источников энергии.Thus, the created modernized design of the system of a combined closed-loop pneumatic motor with a natural heat source provides an increase in the efficiency of the pneumatic motor, an increase in its efficiency and torque using renewable natural energy sources.

Claims

1. The system of a combined air motor of a closed circuit with the supply of heat from natural sources, characterized in that it includes an air motor combined with the first and second compressors, including a cylinder-piston group, as well as a cylinder head with an intake and exhaust manifold system with a valve mechanism, as well as a piston unit of air compressors driven by air motor units, including inlet units and outlet units of the working medium, while

the outlet unit of the first compressor along the first circuit of the pipeline passes through the first auxiliary heat exchanger, where the working medium is heated to the ambient temperature, and the main heat exchanger heated by the third circuit of the natural heat source and, further, is connected to the inlet manifold of the air motor for transferring the working medium heated to a given temperature,

along the second circuit of the pipeline, the exhaust manifold is connected to the inlet of the second compressor, and from the outlet of the second compressor, the pipeline passes through the air heat exchanger, where the working medium is cooled, through the throttle and the evaporator to the inlet of the first compressor, while equalizing these flows of the second circuit is carried out through the associated second auxiliary heat exchanger and the pressure equalization unit.

2. The system according to claim 1, characterized in that it includes an intermediate heat exchanger through which the first and second pipeline circuits pass, for simultaneous heating of the working medium of the first circuit and cooling of the working medium of the second circuit.

3. The system according to claim 1, characterized in that the natural heat source has an operating temperature of -10°C to +110°C and above.

4. The system according to claim. 1, characterized in that the natural heat source is a source of geothermal waters.

5. The system according to claim. 1, characterized in that the natural heat source is a source of solar energy.

6. The system according to claim. 1, characterized in that the output shaft of the combined air motor at the outlet of the housing contains a sealing unit.

7. The system according to claim 1, characterized in that the air motor combined with the first and second compressors includes a starter-generator and/or a hydraulic motor placed in the same sealed housing with it.