RU61796U1 - COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS - Google Patents

COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS Download PDF

Info

Publication number
RU61796U1
RU61796U1 RU2006118253/22U RU2006118253U RU61796U1 RU 61796 U1 RU61796 U1 RU 61796U1 RU 2006118253/22 U RU2006118253/22 U RU 2006118253/22U RU 2006118253 U RU2006118253 U RU 2006118253U RU 61796 U1 RU61796 U1 RU 61796U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
internal combustion
combustion engine
engine
power plant
Prior art date
Application number
RU2006118253/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Валентинович Руднев
Марина Леонидовна Хасанова
Сергей Анатольевич Балазан
Роман Геннадьевич Гуськов
Антон Сергеевич Кириченко
Кирилл Алексеевич Кунгуров
Александр Павлович Решетников
Артем Сергеевич Меркулов
Дмитрий Вячеславович Моисеев
Владимир Сергеевич Пименов
Original Assignee
Валерий Валентинович Руднев
Марина Леонидовна Хасанова
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 Валерий Валентинович Руднев, Марина Леонидовна Хасанова filed Critical Валерий Валентинович Руднев
Priority to RU2006118253/22U priority Critical patent/RU61796U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU61796U1 publication Critical patent/RU61796U1/en

Links

Abstract

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для получения дополнительной эффективной мощности силовой установки, включающей двигатель внутреннего сгорания с компрессором и пневматическим двигателем с внешним подводом теплоты. Комбинированная силовая установка с разделенными потоками газов содержит: двигатель внутреннего сгорания 1, вал которого через первый фрикцион 2 соединен с компрессором 3, вал которого через второй фрикцион 4 соединен с коленчатым валом 5 пневматического двигателя 6. Выпускной трубопровод 7 двигателя внутреннего сгорания 1 соединен с каталитическим нейтрализатором 8, который выполнен в одном корпусе с тепловым аккумулятором 9. Тепловой аккумулятор 9 соединен через трубопровод 10 с пневматическим двигателем 6, который имеет цилиндр 11 с картером 12, поршень 13 с шатуном 14 и коленчатым валом 5. В нижней части цилиндра 11 пневматического двигателя 6 имеются выпускное 15 и впускное 16 окна. В верхней части цилиндра 11 выполнена нагревательная рубашка 17 и размещен клапан 18 для подачи сжатого воздуха. В трубопроводе 10 установлена распределительная заслонка 19 для регулирования потока горячих газов между цилиндром 11 и нагревательной рубашкой 17. Компрессор 3 соединен трубопроводом 20 с баллонном 21 и регулировочным краном 22, который управляет подачей воздуха к клапану 18. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.The proposal relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used to obtain additional effective power of the power plant, including an internal combustion engine with a compressor and an air motor with external heat supply. The combined power plant with separated gas flows contains: an internal combustion engine 1, the shaft of which is connected through the first clutch 2 to the compressor 3, the shaft of which is connected through the second clutch 4 to the crankshaft 5 of the air motor 6. The exhaust pipe 7 of the internal combustion engine 1 is connected to the catalytic a converter 8, which is made in one housing with a heat accumulator 9. The heat accumulator 9 is connected through a pipe 10 to a pneumatic engine 6, which has a cylinder 11 with a crankcase ohm 12, a piston 13 with a connecting rod 14 and a crankshaft 5. At the bottom of the cylinder 11 of the air motor 6 there are an outlet 15 and an inlet 16 of the window. In the upper part of the cylinder 11, a heating jacket 17 is made and a valve 18 for supplying compressed air is placed. A distribution valve 19 is installed in the pipeline 10 to control the flow of hot gases between the cylinder 11 and the heating jacket 17. The compressor 3 is connected by a pipe 20 to the balloon 21 and the control valve 22, which controls the air supply to the valve 18. 1 pp f-ly, 1 ill.

Description

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для получения дополнительной эффективной мощности силовой установки, включающей двигатель внутреннего сгорания с компрессором и пневматическим двигателем с внешним подводом теплоты.The proposal relates to mechanical engineering, namely to engine building, and can be used to obtain additional effective power of the power plant, including an internal combustion engine with a compressor and an air motor with external heat supply.

Известны двигатели с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты отработавших газов ДВС.Known engines with an external supply of heat for utilization of the heat of the exhaust gases of the internal combustion engine.

Двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС с разнесенным, регулируемым подводом теплоты (Руднев В.В., Хасанова М.Л. и др. Паровой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС с разнесенным, регулируемым подводом теплоты: Патент на полезную модель №33163, выданное 10 октября 2003 г.) содержащий: картер с цилиндром, в которых перемещаются поршень с кривошипно-шатунным механизмом. В нижней части цилиндра имеются выпускное и впускное окна. В верхней части цилиндра выполнена нагревательная рубашка и размещена управляемая форсунка для подачи воды. На входе установлен каталитический нейтрализатор для повышения температуры отработавших газов ДВС и теплообменник для нагрева воды, за которым установлена распределительная заслонка для регулирования потока отработавших газов между цилиндром и нагревательной рубашкой.An engine for utilizing the heat of exhaust gases of an internal combustion engine with an exploded, regulated supply of heat (Rudnev VV, Khasanova ML and others. A steam engine for utilizing the heat of exhaust gases of an internal combustion engine with an exploded, adjustable supply of heat: Utility Model Patent No. 33163 issued October 10, 2003) comprising: a crankcase with a cylinder in which a piston with a crank mechanism moves. At the bottom of the cylinder there are exhaust and inlet windows. A heating jacket is made in the upper part of the cylinder and a controlled nozzle for supplying water is placed. A catalytic converter is installed at the inlet to increase the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine and a heat exchanger for heating water, behind which a distribution valve is installed to control the flow of exhaust gases between the cylinder and the heating jacket.

Недостатком этого двигателя является относительно низкий ресурс форсунки обеспечивающей подачу воды в цилиндр, жесткие требования к стабильности высоких температур отработавших газов ДВС, при невыполнении которых не обеспечивается интенсивное парообразование со значительным изменением объема воды, впрыснутой в цилиндр.The disadvantage of this engine is the relatively low resource of the nozzle providing water supply to the cylinder, stringent requirements for the stability of high temperatures of the exhaust gases of the internal combustion engine, if not fulfilled, intensive vaporization with a significant change in the volume of water injected into the cylinder is not provided.

Известна также силовая установка (Кукис B.C., Хасанова М.Л., Руднев В.В и др. Комбинированный двигатель: Патент на полезную модель №36862, выданное 01.12.2003 г.), содержащая поршневой двигатель ДВС и компрессор для нагнетания воздуха в цилиндры поршневого ДВС, который приводится в действие гидромотором, работающим за счет энергии жидкости поступающей из циркуляционного насоса, приводимого в действие за счет теплоты отработавших газов поршневого ДВС.A power plant is also known (Kukis BC, Hasanova M.L., Rudnev V.V. et al. Combined engine: Utility Model Patent No.36862 Patent, issued 01.12.2003), containing an internal combustion engine piston engine and a compressor for pumping air into cylinders piston internal combustion engine, which is driven by a hydraulic motor, operating due to the energy of the liquid coming from the circulation pump, driven by the heat of the exhaust gases of the piston internal combustion engine.

Недостатком этого комбинированного двигателя является сравнительно низкий КПД по причине гидравлических потерь в гидроприводе.The disadvantage of this combined engine is the relatively low efficiency due to hydraulic losses in the hydraulic drive.

Данная конструкция двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.This engine design is the closest to the proposed technical essence and is taken as a prototype.

Задачей предложения является повышение эффективности комбинированной силовой установки.The objective of the proposal is to increase the efficiency of the combined power plant.

Решение поставленной задачи достигается тем, что силовая установка содержит компрессор, вал которого через первый фрикцион соединен с валом двигателя внутреннего сгорания, и через второй фрикцион соединен с валом пневматического двигателя с внешним подводом теплоты с которого и снимается мощность силовой установки. Компрессор нагнетает сжатый воздух в баллон, из которого в зависимости от потребности через кран управления сжатый воздух подается в цилиндр пневматического двигателя, где, соединяясь с горячими газами, совершает работу. Для дожигания топлива и аккумулирования теплоты отработавших газов между выпускным трубопроводом ДВС и впускным трубопроводом пневматического двигателя с внешним подводом теплоты установлен каталитический нейтрализатор с аккумулятором теплоты.The solution to this problem is achieved by the fact that the power plant contains a compressor, the shaft of which is connected through the first clutch to the shaft of the internal combustion engine, and through the second clutch is connected to the shaft of the air motor with an external heat supply, from which the power of the power plant is removed. The compressor pumps compressed air into the cylinder, from which, depending on the need, compressed air is supplied to the cylinder of the pneumatic engine through the control valve, where, when connected to hot gases, it does the job. For afterburning fuel and accumulating heat of exhaust gases, a catalytic converter with a heat accumulator is installed between the internal combustion engine exhaust pipe and the pneumatic engine inlet pipe with external heat supply.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели. Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство комбинированной силовой установки с разделенными потоками An analysis of the proposed solution and the known ones allows us to conclude that it meets the patentability conditions of the utility model. The proposal is illustrated in the figure (figure 1), which shows the basic structure of a combined power plant with separated flows

газов.gases.

Предлагаемая комбинированная силовая установка с разделенными потоками газов содержит: двигатель внутреннего сгорания 1, вал которого через первый фрикцион 2 соединен с компрессором 3, вал которого через второй фрикцион 4 соединен с коленчатым валом 5 пневматического двигателя 6. Выпускной трубопровод 7 двигателя внутреннего сгорания 1 соединен с каталитическим нейтрализатором 8, который выполнен в одном корпусе с тепловым аккумулятором 9. Тепловой аккумулятор 9 соединен через трубопровод 10 с пневматическим двигателем 6, который имеет цилиндр 11 с картером 12, поршень 13 с шатуном 14 и коленчатым валом 5 В нижней части цилиндра 11 пневматического двигателя 6 имеются выпускное 15 и впускное 16 окна. В верхней части цилиндра 11 выполнена нагревательная рубашка 17 и размещен клапан 18 для подачи сжатого воздуха. В трубопроводе 10 установлена распределительная заслонка 19 для регулирования потока горячих газов между цилиндром 11 и нагревательной рубашкой 17. Компрессор 3 соединен трубопроводом 20 с баллонном 21 и регулировочным краном 22, который управляет подачей воздуха к клапану 18.The proposed combined power plant with separated gas flows comprises: an internal combustion engine 1, the shaft of which is connected through the first clutch 2 to the compressor 3, the shaft of which is connected through the second clutch 4 to the crankshaft 5 of the air motor 6. The exhaust pipe 7 of the internal combustion engine 1 is connected to a catalytic converter 8, which is made in one housing with a heat accumulator 9. The heat accumulator 9 is connected through a pipe 10 to a pneumatic engine 6, which has NDR 11 with a crankcase 12, a piston 13 with a connecting rod 14 and a crankshaft 5 In the lower part of the cylinder 11 of the air motor 6 there are exhaust 15 and inlet 16 windows. In the upper part of the cylinder 11, a heating jacket 17 is made and a valve 18 for supplying compressed air is placed. A distribution valve 19 is installed in the pipeline 10 to control the flow of hot gases between the cylinder 11 and the heating jacket 17. The compressor 3 is connected by a pipe 20 to the balloon 21 and the control valve 22, which controls the air supply to the valve 18.

Предлагаемая комбинированная силовая установка с разделенными потоками газов работает и трех режимах:The proposed combined power plant with separated gas flows operates in three modes:

Первый режим - экономичный, нагрузка до 30%:The first mode is economical, load up to 30%:

Двигатель внутреннего сгорания 1 непрерывно работает на установившемся экономичном режиме, передавая мощность через включенный первый фрикцион 2 компрессору 3, который нагнетает воздух в баллон 21, где происходит его накопление. Второй фрикцион 4 отключен.The internal combustion engine 1 continuously operates in a steady economic mode, transmitting power through the included first clutch 2 to the compressor 3, which pumps air into the cylinder 21, where it accumulates. Second clutch 4 is disabled.

Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания 1 поступают в каталитический нейтрализатор 8, при прохождении через который их температура повышается, затем они поступают в тепловой аккумулятор 9, где при высокой температуре отработавших газов часть теплоты отдается The exhaust gases of the internal combustion engine 1 enter the catalytic converter 8, when passing through which their temperature rises, then they enter the heat accumulator 9, where at high temperature of the exhaust gases part of the heat is lost

рабочему телу теплового аккумулятора 9, а при низкой температуре от рабочего тела отдает теплоту газам.the working fluid of the heat accumulator 9, and at low temperature it gives off heat to the gases from the working fluid.

После теплового аккумулятора 9 горячие газы в зависимости от режима работы пневматического двигателя 6 посредством распределительной заслонки 19 распределяются между нагревательной рубашкой 17 и впускным окном 15.After the heat accumulator 9, hot gases, depending on the operating mode of the air motor 6, are distributed between the heating jacket 17 and the inlet window 15 by means of a distribution flap 19.

В момент, когда поршень 13 находиться в нижней мертвой точке, верхние впускное 15 и выпускное 16 окна открыты. Рабочее тело, имеющее в конце расширения давление большее, чем атмосферное, за счет разницы давлений выходит через выпускное окно 16 в атмосферу, а через впускное окно 15 в цилиндр поступают от распределительной заслонки 19 горячие газы из теплового аккумулятора 9. Их давление больше атмосферного и давления в цилиндре 11, поэтому осуществляется "продувка" внутрицилиндрового пространства, очистка его от отработавшего рабочего тела и заполнение освободившегося объема. Поршень 13 начинает перемещаться от нижней мертвой точки к верхней, сначала выпускное 16, а затем впускное 15 окна закрываются, после чего начинается сжатие находящихся над поршнем 13 горячих газов. В конце процесса сжатия в горячие газы через клапан 18 производится впуск сжатого воздуха, перемешивание которого с горячими газами приводит к последующему интенсивному расширению, и преобразованию возвратно поступательного движения поршня 13 во вращательное движение коленчатого вала 5. Управление подачей сжатого воздуха на клапан 18 производится краном управления 22.At the moment when the piston 13 is at bottom dead center, the upper inlet 15 and outlet 16 of the window are open. The working fluid, which has a pressure greater than atmospheric at the end of the expansion, exits through the exhaust port 16 into the atmosphere due to the pressure difference, and hot gases from the heat accumulator 9 are supplied to the cylinder through the inlet port 15 from the distribution valve 19. Their pressure is greater than atmospheric and pressure in the cylinder 11, therefore, the “purge” of the inner cylinder space is carried out, it is cleaned of the spent working fluid and the free space is filled. The piston 13 begins to move from the bottom dead center to the top, first the outlet 16, and then the inlet 15 of the window closes, after which the compression of the hot gases above the piston 13 begins. At the end of the compression process, compressed air is introduced into the hot gases through valve 18, mixing of which with hot gases leads to subsequent intensive expansion, and the reciprocating movement of the piston 13 is converted into rotational movement of the crankshaft 5. The compressed air supply to the valve 18 is controlled by a control valve 22.

Второй режим - максимальной мощности:The second mode - maximum power:

Двигатель внутреннего сгорания 1 вырабатывает максимальную мощность, момент передается через первый фрикцион 2 компрессору 3 и через второй фрикцион 4 пневматическому двигателю 6 который вырабатывает максимальную мощность и от него на нагрузку.The internal combustion engine 1 generates maximum power, the moment is transmitted through the first clutch 2 to the compressor 3 and through the second clutch 4 to the pneumatic engine 6 which generates maximum power and from it to the load.

При снижении оборотов коленчатого вала пневматического двигателя распределительная заслонка 19, направляет большую часть газов в When reducing the speed of the crankshaft of the pneumatic engine, the distribution flap 19, directs most of the gases to

нагревательную рубашку 17. За счет тепловой энергии происходит дополнительный подогрев стенок внутрицилиндрового пространства пневматического двигателя и, следовательно, повышение мощности, вырабатываемой этим двигателем.heating jacket 17. Due to thermal energy there is an additional heating of the walls of the inner cylinder space of the pneumatic engine and, consequently, an increase in the power generated by this engine.

Третий режим - рекуперации:The third mode - recovery:

Двигатель внутреннего сгорания 1 не работает, первый фрикцион 2 отключен. Крутящий момент передается от нагрузки пневматическому двигателю 6 который через второй фрикцион соединен 4 с компрессором 3. Компрессор 3 нагнетает воздух пополняя баллон 21.The internal combustion engine 1 does not work, the first clutch 2 is turned off. The torque is transmitted from the load to the pneumatic engine 6 which is connected through the second friction clutch 4 to the compressor 3. Compressor 3 pumps air to replenish the cylinder 21.

По сравнению с прототипом предлагаемая комбинированная силовая установка с разделенными потоками газов имеет значительно больший КПД, так как возможна рекуперация энергии и повышение мощности пневматического двигателя за счет дополнительного подогрева впускаемого сжатого воздуха и стенок цилиндра горячими газами.Compared with the prototype, the proposed combined power plant with separated gas flows has a much higher efficiency, since energy recovery and increase in the power of the pneumatic engine are possible due to the additional heating of the intake compressed air and cylinder walls with hot gases.

Claims (1)

Комбинированная силовая установка с разделенными потоками газов, содержащая двигатель внутреннего сгорания и соединенный с ним через выпускной коллектор и тепловой аккумулятор пневматический двигатель с внешним подводом теплоты, работающий по двухтактному циклу и содержащий цилиндр с впускным и выпускным окнами, отличающаяся тем, что каталитический нейтрализатор соединен с тепловым аккумулятором, пневматическим двигателем с клапаном для подачи воздуха и регулировочным краном с баллоном и компрессором, имеющим привод через фрикционы от ДВС и от пневматического двигателя.
Figure 00000001
Combined power plant with separated gas flows, containing an internal combustion engine and connected to it through an exhaust manifold and a heat accumulator, a pneumatic engine with external heat supply, operating on a push-pull cycle and containing a cylinder with inlet and outlet windows, characterized in that the catalytic converter is connected to heat accumulator, pneumatic motor with air supply valve and control valve with cylinder and compressor driven via friction s from the internal combustion engine and of the air motor.
Figure 00000001
RU2006118253/22U 2006-05-26 2006-05-26 COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS RU61796U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118253/22U RU61796U1 (en) 2006-05-26 2006-05-26 COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118253/22U RU61796U1 (en) 2006-05-26 2006-05-26 COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU61796U1 true RU61796U1 (en) 2007-03-10

Family

ID=37993416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006118253/22U RU61796U1 (en) 2006-05-26 2006-05-26 COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU61796U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU219102U1 (en) * 2023-01-10 2023-06-28 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ COMBINED POWER PLANTS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU219102U1 (en) * 2023-01-10 2023-06-28 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ COMBINED POWER PLANTS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3990246A (en) Device for converting thermal energy into mechanical energy
KR101047008B1 (en) System and method for split-cycle engine waste heat recovery
CN102985664B (en) Thermocompression motor
JP2010520412A5 (en)
WO2008116392A1 (en) An intercooled constant-pressure heat-absorbing heat engine
RU70690U1 (en) COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS
RU61796U1 (en) COMBINED POWER PLANT WITH SEPARATED GAS FLOWS
US9297337B2 (en) Internal combustion and waste heat steam engine having a heat recovery steam generator exhaust manifold
CN101482056B (en) Heat absorption and energy recovery type internal combustion engine
RU2449138C2 (en) Internal combustion engine
US4638635A (en) Internal combustion engine system
CN103147857B (en) Engine with horizontally-opposed air cylinder
RU92480U1 (en) PNEUMATIC PISTON ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS OF ICE WITH AIR COOLING OF COMPRESSED AIR
RU28382U1 (en) A steam engine with a heat accumulator for the utilization of the heat of exhaust gas from an internal combustion engine
RU59737U1 (en) PNEUMATIC V-SHAPED PISTON ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU21070U1 (en) STEAM ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU92106U1 (en) COMBINED ENGINE
RU40401U1 (en) COMBINED ENGINE
RU36862U1 (en) COMBINED ENGINE
RU2477375C2 (en) Method of piston engine cycling and piston engine
RU51677U1 (en) PNEUMATIC PISTON ENGINE FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
CN201381910Y (en) Heat-absorptive energy recovery combustion engine
RU176215U1 (en) SECONDARY VEHICLE CIRCUIT OF ICE VEHICLE
RU24857U1 (en) ENGINE WITH EXTERNAL HEAT SUPPLY AND INTERNAL VAPOR FOR DISPOSAL OF HEAT OF EXHAUST GAS ICE
RU29101U1 (en) Combined V-piston engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20070527