BG105831A - Комбиниран бутален двигател - Google Patents

Комбиниран бутален двигател Download PDF

Info

Publication number
BG105831A
BG105831A BG105831A BG10583101A BG105831A BG 105831 A BG105831 A BG 105831A BG 105831 A BG105831 A BG 105831A BG 10583101 A BG10583101 A BG 10583101A BG 105831 A BG105831 A BG 105831A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
piston
cylinder
pistons
steam
piston engine
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
BG105831A
Other languages
English (en)
Inventor
Стоян КОКУДЕВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOKUDEV STOJAN S
Original Assignee
KOKUDEV STOJAN S.
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 KOKUDEV STOJAN S. filed Critical KOKUDEV STOJAN S.
Priority to BG105831A priority Critical patent/BG105831A/bg
Priority to PCT/BG2002/000021 priority patent/WO2003016701A1/en
Publication of BG105831A publication Critical patent/BG105831A/bg
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • F01B9/023—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft of Bourke-type or Scotch yoke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/04—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft
    • F01B7/06—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft using only connecting-rods for conversion of reciprocatory into rotary motion or vice versa
    • F01B7/08—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft using only connecting-rods for conversion of reciprocatory into rotary motion or vice versa with side rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/02—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/04—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft
    • F01B7/06—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft using only connecting-rods for conversion of reciprocatory into rotary motion or vice versa
    • F01B7/10—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft using only connecting-rods for conversion of reciprocatory into rotary motion or vice versa having piston-rod of one piston passed through other piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F02B75/282—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders the pistons having equal strokes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087—Ceramic materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G3/00—Combustion-product positive-displacement engine plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Двигателят има изход както на механична, така и на пневматична и хидравлична енергия и може да се използва в различни промишлени отрасли, по-специално в транспорта за задвижване и рекурперация на енергия. Той има повишен кпд, пълна уравновесеност надвижещите се части, ниско специфично тегло и голяма дълговечност. Комбинираният бутален двигател сесъстои от двигател с вътрешно горене, съдържащ една или повече цилиндрови секции с вътрешно горене (30), двигател с външно горене, съдържащ най-малкоедна цилиндрова секция с външно горене (36) или парна турбина (116), които са свързани помежду си чрез кондензатор за пара (114), топлообменници за предварително подгряване с отработена пара (111) и с отработени газове (112 и 106). Отпадъчната топлина от охлаждането и отработените газове на цилиндровите секции с вътрешно горене се използва за производство на пара, която задвижва двигателя с външно горене.

Description

КОМБИНИРАН БУТАЛЕН ДВИГАТЕЛ
Изобретението се отнася до комбиниран бутален двигател,преобразуващ химическата енергия на горивата в механична, пневматична и хидравлична енергия и може да намери приложение във всички промишлени отрасли , използващи конвенционални двигатели с вътрешно горене и особено в отрасъл “Транспорт”, където комбинирания бутален двигател може да бъде успешно използван за рекуперация на енергия.
Комбинираните бутални двигатели намират най-широко приложение за задвижване на транспортни средства . При тези двигатели обикновено се използват турбокомпресори , които използвайки енергията на отработените газове , компресират · · · ··········* · се повишава,·* как^с’««‘мощнсста на в голяма част от двигателите , подавания въздух, с което двигателя , така и неговия КПД.
В последно време , предназначени за мощни товарни автомобили , се използват по два компресора , свързани последователно . Първият нагнетява пресен въздух в цилиндрите ,а втория служи за създаване на механична енергия , която с помоща на редуктор и хидравличен съединител се подава на вала на двигателя . По този начин КПД при дизелови двигатели може да бъде увеличен до около 40-44 %.
По-значителен напредък по отношение на ефективното използване на отпадната топлина при работа на бутален двигател с вътрешно горене е постигнат при експериментите с адиабатни двигатели, комплектовани с мощни газови турбини , но високата цена на тези двигатели , както и малкия им ресурс, не позволяват промишленото им използване.
Целта на настоящото изобретение е да бъде създаден комбиниран бутален двигател с висок КПД и голяма надежност, универсален по предназначение и годен за широко промишлено приложение.
Същноста на изобретението се състои в ефективното използване на топлината на охлаждане и топлината на отработените газове, отделяни при работа на двигател с вътрешно горене, за производство на пара ,с която се задвижва двигател с външно горене. Последният може да бъде , както бутален парен двигател, така и парна турбина.
Осъществяването на идеята за оползотворяване и на двата вида отпадъчна топлина,се постига с помоща на двигател с вътрешно горене, съставен от една или повече топлоизолирани цилиндрови секции с вътрешно горене , на бутален парен двигател .съставен от една или повече топлоизолирани цилиндрови секции с външно горене или парна турбина, на бутална помпа ’за·· висшо* нйЛягаАе и поредица от топлообменни апарати .обединени в обща конструктивно технологична схема.
Производството на пара в комбинирания бутален двигател се извършва чрез постепенно повишаване температурата на охлаждащата течност на цилиндровата секция с вътрешно горене чрез принудителното й придвижване през поредица от топлообменни апарати .което става в следната последователност: - Охлаждащата течност , отделяща се в кондензатор за втечняване на пара.с помоща на помпа за високо налягане се нагнетява едновременно в © топлообменник за отработена пара и топлообменник за отработени газове за предварително подгряване , след което течността преминава в охладителните канали на цилиндровата секция с вътрешно горене , където се загрява до висока температура. От каналите на цилиндровата секция с вътрешно горене , течноста преминава през топлообменник, загряван до висока температура от отработените газове, където течноста се превръща в пара, която чрез паропроводи се отвежда до инжекторите за впръскване на пара на буталната парна машина или до входа на парната турбина .Отработената от парните 0 машини пара преминава чрез топлообменника за отработена пара и свързания с него кондензатор за втечняване , а втечнената охлаждаща течност с помоща на помпата за високо налягане се подава на топлообменниците за предварително подгряване , след което цикълът се повтаря.
Механичната констукция на комбинирания бутален двигател се състои от една или повече топлинно изолирани цилиндрови секции с вътрешно горене , една или повече цилиндрови секции с външно горене или парна турбина , при което цилиндровите секции са разположени симетрично, едностранно или двустранно около херметично затворен картер, в който е лагеруван едновалов или • · • · двувалов коляно-кулисен или коляношотовмлко&.сиькрЬхйвиращ механизъм, а във вътрешноста на всеки цилиндър са разположени по два броя срещуположно лежащи монолитни или съставни бутала,всяко едно от които чрез един или повече осево лагерувани бутални пръти директно, чрез траверси или чрез допълнителни бутала и синхронизиращи пръти и чрез едноканални или двуканални кулиси и кулисни лагери или мотовилки и мотовилкови лагери са свързани наймалко с едно или две колена на едноваловия или двувалов синхронизиращ механизъм, при което буталата заедно със свързаните към тях бутални пръти, траверси, допълнителни бутала, синхронизиращи пръти, кулиси и кулисни лагери, мотовилки и мотовилкови лагери образуват две или повече подвижни бутални групи с еднакви маси, които са свързани помежду си чрез противоположно разположените колена от коляновия вал на синхронизиращия механизъм , а към картера и към цилиндрите на цилиндровите секции са монтирани хидравлични или компресорни цилиндри , буталата на които са свързани директно с буталните или синхронизиращите пръти или директно към кулисите на синхронизиращия механизъм.
ЦС с вътрешно горене могат да бъдат както монолитни, така и съставни. Монолитната цилиндрова секция представлява цилиндрова втулка със симетрично оформени в краищата й фланци с отвори за закрепване и отвори за входящ и изходящ въздух, необходими за използуване на задбуталното пространство за компресиране на пресен въздух. При двутактово изпълнение, в тялото на цилиндровата втулка са оформени прозорци за пресен въздух и отработени газове, които чрез проходни канали са свързани с фланци за закрепване на тръбопроводите за пресен въздух и отработени газове. Освен това във тялото на цилиндровата втулка са оформени отвори с резбови съединения за закрепване на инжектори за впръскване на гориво, горивоподгряващи и горивозапалителни свещи, а така също с ···· ···· · · Q · · · · · · · · ···· охладителни канали за високо наляганй^:..: '
накрайници за присъединяване.
При четиритактово изпълнение , вместо прозорци за пресен въздух и отработени газове в средата на цилиндровата втулка са монтирани смукателни и изпускателни клапани. Фланците за присъединяване на смукателните и изпускателните тръбопроводи са разположени периферно в средната част на цилиндровата втулка .
Съставната ЦС се характеризира с това, че се състои от две цилиндрови втулки със симетрично оформени в краищата им фланци с -отвори за закрепване и отвори за входящия и изходящия въздух, които са свързани помежду си чрез централно разпределително тяло. При двутактов режим, във всяка една цилиндрова втулка са оформени прозорци за пресен въздух или отрабтени газове, свързани със съответни фланци, а в централното разпределително тяло са монтирани, също чрез резбови съединения, инжектори за гориво,горивоподгряващи и горивозапалителни свещи. Освен това в централното разпределително тяло могат да бъдат монтирани клапани за входящ въздух или изгорели газове, което допринася за значително ускоряване и подобряване газообмена в работната камера на цилиндровата секция.
При четиритактово изпълнение подаването на свежия въздух и извеждането на отработените газове се осъществява само през съответните клапани, разположени в централното разпределително тяло. В предвид на това,че клапаните са разположени напречно на оста на цилиндровата секция, кострукцията на централното разпределително тяло позволява в него да бъдат монтирани повече от четири клапана на цилиндрова секция, което допринася за значително намаляване на съпротивлението при напълване на работното пространство със свеж въздух и освобождаване на отработените газове.
• · w ······· · · ·
Освен това, конструкцията на цен^алйбтю/^п^ечкгелно тяло позволява работното пространатво на цилиндровата секция да бъде разделено на две равни обособени пространства, в които могат да се организират самостоятелни работни процеси при четиритактов работен цикъл.
За намаляване триенето в цилиндрите, а също така за повишаване на работната температура на цилиндровите секции с вътрешно горене, вътрешните работни повърхнини на цилиндрите са покрити с топлопроводима техническа керамика. Със същата цел буталата на тези цилиндрови секции са съставени от няколко степенчати металокерамични втулки, които са монтирани върху метална или металокерамична основа, а от към челата си буталата са затворени с топлоизолационни металокерамични шайби. В околовръстните канали, образувани от степенчатите втулки, се монтират по два броя металокерамични самоуплътняващи се сегментни пръстени, които увеличават дълготрайността на буталоцилиндровата група.
Самоуплътняващите се сегментни пръстени имат правоъгълно напречно сечение, а в единият им край е оформено разширение с пръстенообразна ниша, в която е разположен другия край на пръстена. Пръстените са монтирани огледално по двойки в един канал, по такъв начин че разширените им части съвпадат, а прорезите им са изместени един спрямо друг. Съставното изпълнение на буталата е за предпочитане пред монолитното, поради трудностите които възникват при поставянето на металокерамичните пръстени в каналите, имайки предвид тяхната малка екастичност.
Цилиндровата секция с външно горене не се различава съществено от цилиндровата секция с вътрешно горене , с изключение на това че вместо инжектори за впръскване на гориво, горивоподгряващи и горивозапалителни свещи в средната част на • · цилиндъра са монтирани инжектр^ з^фр^кваяе >+а:пара и клапани за изпускане на отработената пара. Освен това вътрешната работна повърхност на цилиндъра е покрита с топлоизолационна техническа керамика, а тялото й се изработва без охладителни канали.
Синхронизиращия механизъм на комбинирания бутален двигател може да бъде едновалов или двувалов коляно-кулисен или коляно-мотовилков. Синхронизирането на буталата на един или два симетрично разположени около картера цилиндри се извършва чрез един или два колянови вала , всеки един от които съдържа една или повече групи от по три броя колена, разположени в една равнина, при което средните им колена са разположени противоположно - на 180° спрямо страничните колена. Към всяко едно коляно от синхронизиращия механизъм са монтирани кулиси с кулисни лагери или мотовилки с мотовилкови лагери. При едновалови коляно-кулисни синхронизиращи механизми, кулисите са едноканални с перпендикулярни или наклонени канали спрямо осите на свързаните към тях бутални или синхронизиращи пръти, а при двувалови синхронизиращи механизми, кулисите са двуканални и също така могат да бъдат с перпендкулярни или наклонени канали. При използване на кулиси с наклонени кулисни канали се осъществява по благоприятно натоварване на кулисите, кулисните лагери и колената на синхронизиращия механизъм при премиване през горна мъртва точка. Кулисните лагери са част от синхронизиращия механизъм и могат да бъдат, както плъзгащи така и търкалящи, като при използване на търкалящи лагери, коляновите валове на синхронизиращия механизъм се конструират сглобяеми. При използване на търкалящи лагери във всеки кулисен канал се намират най-малко по два или три търкалящи лагери, при което в кулисния канал са оформени съответно две или три надлъжни работни писти, които са разположени симетрично от двете страни на кулисния канал, така че противоположните участъци на работните писти да бъдат освободели./ιφέτό:‘е: ΉΒο&κόρπΜΟ за свободното разминаване между кулисата и лагерите , чиито външни черупки се движат в противоположна на лагерните оси посока.
При двуваловите синхронизиращи механизми, освен чрез двуканални кулиси и кулисни лагери, мотовилки и мотовилкови лагери, валовете на синхронизиращия механизъм са свързани помежду си с една, две или повече двойки зъбни колела, а механичната енергия може да се извежда, както от единия така и от двата вала едновременно.
В зависимост от броя на буталните и синхронизиращите © пръти, както и в зависимост от разположението им спрямо картера и цилиндрите, механичната конструкция на всяка цилиндрова секция може да има няколко варианти на изпълнение.
При първи вариант механичната конструкция има три бутални пръта, разположени в равнина, преминаваща през надлъжната ос на цилиндровата секция и е успоредна на оста на коляновия вал на синхронизиращия механизъм. При този вариант буталния прът на поотдалеченото от картера бутало, което ще наречем външно, преминава осево през вътрешното бутало и е свързан със средната Ф кулиса на синхронизиращия механизъм. Уплътняването между буталния прът и тялото на първото бутало се осъществява с помоща на топлоустойчиви графитни уплътнители. За намаляване триенето и топлопредаването от работната камера през буталния прът на външното бутало до кулисата, този бутален прът е поставен в цилиндрична втулка, изработена от техническа топлоизолационна керамика. Синхронизирането на първото бутало се осъществява с помоща на два бутални пръта, захванати неподвижно към задната част на буталото и свързани с двете странични кулиси на синхронизиращия механизъм.
I
• ф ф · Ф · Φ· · 9
9ФФФФ ФФФФ ФФФФ ФФФ ффф· ·« ·
При втори вариант синхронизирането :на ’^тапата се извършва с помоща на два бутални и два синхронизиращи пръта, при което всички пръти са разположени в една равнина, успоредна на коляновия вал на синхронизиращия механизъм. При този вариант първото бутало чрез буталния си прът е свъзано със средната кулиса, а второто е свързано със страничните две кулиси чрез буталния си прът и междинно компресорно бутало, към което неподвижно са свързани двата синхронизиращи пръта.
При трети вариант на изпълнение .буталата на всеки един цилиндър от цилиндровата секция са свързани със синхронизиращия механизъм чрез два бутални и четири синхронизиращи пръта. Първо бутало е свързано с помоща на бутален прът , закрепен неподвижно към средната кулиса на синхронизиращия механизъм, а второто бутало чрез буталния си прът е свързано с допълнително бутало или с траверса, към която неподвижно са свързани две двойки синхронизиращи пръти , като всяка двойка синхронизиращи пръти е свързана с една от станичните две кулиси на синхронизиращия механизъм. Двете двойки синхронизиращи пръти се намират в две различни равнини, преминаващи през страничните кулиси и са перпендикулярни на оста на синхронизиращия механизъм.
При четвърти вариант на изпълнение, всяка цилиндрова секция съдържа по два паралелно разположени цилиндъра, а синхронизирането на четирите бутала се извършва с помоща на четири бутални и два синхронизиращи пръта. Вътрешните две бутала, чрез буталните си пръти директно са свързани с двете странични кулиси на синхронизиращия механизъм, а външните две бутала чрез междинно бутало или траверса са свързани с двойка синхронизаращи пръти, които са закрепени неподвижно към средната кулиса на синхронизиращия механизъм. Двата синхронизиращи пръта лежат в • · ю
равнина, перпендикулярана ·· ·· • · · • · · • · · · на оста • ·· · · · · *··* синхройиЗйращия механизъм и преминава през средната кулиса.
В описаните по-горе вариантни изпълнения синхронизиращия механизъм може да бъде както едновалов така и двувалов, колянокулисен или коляно-мотовилков. Освен това синхронизиращият механизъм може да бъде монолитен или съставен от две или повече части , съдържащи по три колена , а връзката помежду им се осъществъва чрез шлицево съединение или елекромагнитен съединител
В сравнение с известните комбинирани бутални двигатели, комбинираният бутален двигател съгласно настоящето изобретение, има редица предимства, по-важни от които са следните:
• Висок КПД , който се дължи на ефективно използване и на двата вида отпадъчна топлина - на топлината .отвеждана при охлаждане на двигателя с вътрешно горене и на топлината, отвеждана с отработените газове.
• Ниско ниво на шума , което се постига чрез топлоизолацията на цилиндровите секции с вътрешно и външно горене , а така също и на принудителното преминаване на отработените газове през лабиринта от тръби на топлообменните апарати.
• Дълговечност , постигната чрез елиминиране на триенето между буталата и цилиндрите , липсата на трептения, вследствие на лесното и пълно балансиране на движещите се части и разтоварване на основните лагери от газовите сили.
• Голяма единична мощност на комбинирания бутален двигател, която се постига благодарение на късия колянов вал и пълното уравновесяване на двигателя, която се постига дори с една цилиндрова секция.
е е · ··· · ·· · • Цилиндрите и на двете цилиндрови ·· секции” ”Са натоварени осево от газовите сили , поради което могат значително да бъдат олекотени.
• Цилиндровите секции с вътрешно и външно горене могат директно да преобразуват химическата енергия на горивата в пневматична и хидравлична енергия, които успешно могат да бъдат използвани за акумулиране и рекуперация на енергия в транспортни средства и в много други специални машини.
• Късият колянов вал и компактната механична конструкция на цилиндровите секции , позволяват да бъде конструиран комбиниран бутален двигател от модулен тип с много голяма мощност и възможност за ръчно или автоматично включване и изключване на модулите в зависимост от моментните нужди на задвижваната машина.
• Разположението на цилиндровите секции в една равнина позволява да бъдат конструирани компактни двигатели, които да бъдат вграждани много ниско в различни транспортни средства, с което се понижава центъра на тежеста им.
• Конструкцията и формата на цилиндровите секции с вътрешно горене, както и минималното триене в бутало-цилиндровата група позволяват работната температура на секциите да се повиши в граници , в които успешно може да бъде овладяна чрез съвременните технически средтва и материали.
• Двустепенното и тристепенно оползотворяване на топлината чрез топлообменни апарати , поставени по пътя на охлаждащата течност , позволява температурата на изходящите газове и отработена пара, да бъде сведена до минимум, което води до ефективно използване на тази топлина и превръщането й в полезна работа.
• * • ·
Предварителни изчисления показват, не. δ.СравН^нйе о -други комбинирани двигатели, КПД на комбинирания бутален двигател, изпълнен съгласно натоящото изобретение , може да достигне 65
70%, а при използване на рекуперация в някои транспортни средства
да достигне и до 85-90%.
Конструкцията на комбинирания бутален двигател е изяснена по-подробно чрез приложените фигури, където:
• Фиг.1 - представлява надлъжен разрез на една цилиндрова секция с вътрешно горене и една цилиндрова секция с външно горене , свързани с общ двувалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм с механичен и хидравличен изход на енергия и синхронизиращи пръти, съгласно първо вариантно изпълнение на механичната конструкция • Фиг.2 - надлъжен разрез на една цилиндрова секция с вътрешно горене и една цилиндрова секция с външно горене, свързани с общ едновалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм, изпълнен с плъзгащи кулисни лагери и изходи на механична, пневматична и хидравлична енергии, съгласно второ вариантно изпълнение на механичната констукция • Фиг.З - представлява надлъжен разрез на една цилиндрова секция с вътрешно горене и една цилиндрова секция с външно горене , свързани с общ двувалов пълно опорен коляно-кулисен синхронизиращ механизъм и изходи на механична, пневматична и хидравлична енергии и синхронизиращи пръти, съгласно трето вариантно изпълнение на механичната конструкция • Фиг.4 - представлява надлъжен разрез на една двуцилиндрова секция с вътрешно горене и една двуцилиндрова секция с външно горене, свързани с общ синхронизиращ механизъм и изходи на пневматична и хидравлична енергии и
I i
13 *:./ .:. синхронизиращи пръти, съгласна “ “ “четвърто вариантно изпълнение на механичната конструкция • Фиг.5 - представлява надъжен разрез на цилиндрова секция с вътрешно горене , изпълнена по трето вариантно решение в равнина , перпендикулярна на оста на двувалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм с кулисни канали , перпендикулярни на буталните и синхронизиращите пръти и изход на пневматична и механична енергия.
• Фиг.6 - представлява надлъжен разрез на цилиндрова секция с вътрешно горене изпълнена по трето вариантно изпълнение в равнина, перпендикулярна на остите на двувалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм с кулисни канали , наклонени спрямо буталните и синхронизиращите пръти и изход на певматична и механична енергия.
• Фиг.7 - представлява надлъжен разрез на цилиндрова секция с вътрешно горене , съгласно втори вариант на изпълнение на механичната конструкция в равнина, перпендикулярна на оста на двувалов коляно-мотовилков синхронизиращ механизъм и изход на пневматична и механична енергия.
• Фиг.8 - перставлява надлъжен разрез на цилиндър от монолитна двутактова цилиндрова секция с вътрешно горене.
• Фиг.9 - представлява надлъжен разрез на цилиндър от съставна четиритактова цилиндрова секция с вътршно горене и централно разпределително тяло с четири клапана .
• Фиг.10 - представлява надлъжен разрез на цилиндър от съставна четиритактова цилиндрова секция с вътрешно горене и централно разпределително тяло с осем клапана.
• Фиг.11 - представлява надлъжен разрез на цилиндър от съставна четиритактова цилиндрова секция с вътрешно горене и
! '5 j
I
I ·······.*!·*· ·“ »· ····· ·· централно разпределително тяло^р^вд&йй®..работното цилиндрово пространство на две равни части .
• Фиг.12 - представлява напречен разрез на цилиндрова секция с вътрешно горене от фиг.2 по А-А.
• Фиг. 13 - представлява напречен разрез на цилиндрова секция с вътрешно горене от фиг.З по В-В.
• Фиг. 14 - представлява напречен разрез на цилиндрова секция с вътрешно горене от фиг.4 по С-С.
• Фиг. 15 - представлява надлъжен разрез на съставно бутало на двутактова цилиндрова секция с вътрешно горене.
• Фиг. 16 - представлява изглед на самоуплътняващ се сегментен пръстен.
• Фиг. 17 - представлява разрез от сектор на колянов вал и средна кулиса с три търкалящи се лагера от фиг.4 • Фиг. 18 - представлява надлъжен разрез на комбиниран бутален двигател , изпълнен с две двойки цилиндрови секции с вътрешно и външно горене , разположени симетрично, двустранно около картер с едновалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм и схема на връзките между механичната конструкция на двигателя и свързаните с него топлинни апарати.
• Фиг. 19 - представлява надлъжен разрез на комбиниран бутален двигател , съдържащ четири двуцилиндрови секции с вътрешно горене , разположени симетрично двустранно около едновалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм и схема на връзките между механичната конструкция на двигателя , топлинните апарати и двигателя с външно горене, който в случая е парна турбина.
Механичната конструкция на комбинирания бутален двигател , съгласно първо вариантно изпълнение , се състои от цилиндър с вътрешно горене 30 и един цилиндър с външно горене 36 , които са разположени ш ·· ·· ·· ·· **.
•о · ·· · · j ·,,· : : · симетрично едостранн^·* ·ofrorio · /херметично
- ·»·· ·· ·· ···' · ·· ··· затворен картер 9 , във вътрешността на който е лагеруван двувалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм с колянов вал 14. Във вътрешността на всеки цилиндър 30 и 36 са монтирани по два броя срещуположно лежащи съставни бутала 24,31 и 43,38 , които са
свързани неподвижно с кулисите на синхронизиращия механизъм, като буталата 31 и 38 чрез бутални пръти 18 и 42 са свързани със средните кулиси 15 и 56 , а буталата 24 и 43 са свързани със страничните кулиси 10,11 и 52,53 чрез двойките бутални пръти за цилиндъра с вътрешно горене 16 и 17 , а за цилиндъра с външно горене 44 и 46.Буталните пръти 18 и 42 минават осево през буталата 24 и 43, а уплътняването между буталата и прътите се осъществява с помоща на графитни уплътнители , непосочени на фигурата.За намаляване на топлопренасянето от работната камера към картера, буталните пръти 18 и 42 са поставени във втулки , изработени от топлоизолационна техническа керамика . Със същата цел , картера е отделен от цилиндровите секции с помоща на топлоизолационни фланци 21 и 49 . Захранването с пресен въздух на цилиндровата секция с вътрешно горене се осъществява чрез използване на задбуталните пространства и на двете цилиндрови секции за компресиране , използвайки междинни тела 23 и 48 с вградени обратни клапани .непосочени на фигурата и клапани 33,33а и 35,35а, вградени в затварящите капаци 32 и 34 на цилиндровите секции 30 и 36. Впръскването на гориво в работната камера на цилиндър 30 се осъществява с помоща на инжектор 28, а впръскването на пара в цилиндър 36 се осъществява чрез инжектори за пара 40 и 41. Подаването на пресен въздух в цилиндровата секция с вътрешно горене се извършва чрез прозорци, вградени в тялото на цилиндъра , завършващи с фланец 26а , а изгорелите газове се отвеждат чрез прозорци с фланец 26 . Отвеждането на отработената пара се ·· ·· ·· ·· -16 ’ .*·: :.: :*.··*..: : : извършва чрез канали, подобни на каналите ц:ц|4я^ндроваза секЦи4.с вътрешно горене и клапан разположен в средната част на цилиндъра, непосочен на фигурата. Този клапан стои в отворено положение по време на движението на буталата към горна мъртва точка и се затваря непосредствено преди впръскването на пара в цилиндъра.
За намаляване топлинните загуби, цилиндровите секции са топлоизолирани с топлоизолация 25 , а охладителните канали 27 са разчетени за работа при високо налягане и висока работна температура - 350 - 400 °C.
Връзката между двата вала на синхронизиращия механизъм се осъществява с помоща на зъбни колела 1,12,54,55 от единия вал и зацепените с тях зъбни колела 1а, 12а,54а и 55а от другия вал , непоказани нафигурата. За получаване на хидравлична енергия , към свободната стена на картера и съосно на цилиндровите секции , неподвижно са монтирани трицилиндрови хидравлични помпи 3 и 64. Буталата на хидравлични помпи 3 и 64 са свъзни неподвижно към кулисите на синхронизиращия механизъм, при което средните бутала 5 и 61 са свързани със средните кулиси 15 и 56 и работят на опън, а страничните бутала от хидравличните помпи 4,66 и 60,62 са свързани съответно със страничните кулиси 10,11 и 52,53 и работят на натиск. Лагеруването на буталните пръти 16,17,18,42,44 и 46 се осъществява чрез лагерни втулки 19,20,22,50,47 и 51 , а хидравличните бутала 4,5,66,63,61 и 60 , лагеруват във втулки 8,7,6,59,58 и 57.
Механичната конструкция на комбинирания бутален двигател, съгласно второ вариантно изпълнение , се състои както при първи вариант , от една цилиндрова секция с вътрешно горене и една цилиндрова секция с външно горене , които са разположени симетрично едностранно около картер 9 , във вътрешността на който е разположен едновалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм с пълноопорен колянов вал 14. Във всеки един от цилиндрите 30 и 36 са монтирани по две срещуположно лежащи ·· ·· ··..··. ,··, бутала 24,о*1‘*и **зЬ,«$3.
Бутало 24 с помоща на бутален прът18, лагеруван осево във втулки , непосочени на фигурата , е свързано директно със кулиса15, а бутало 31 чрез буталния си прът 74, лагеруван в междинно тяло 72 и втулка 73 е свързано с компресорно бутало 75 , което чрез синхронизиращите пръти 16 и 17 , лагерувани във втулки 70 и 76, е свързано с кулиси 11 и
10.
Бутало 43 от цилиндър 36 чрез буталния си прът 91, лагеруван в междинно тяло 48, е свързано неподвижно със средна кулиса 56 , а бутало 38 чрез буталния си прът 42, лагеруван в междинно тяло 87 и втулка 83 е свързано с компресорно бутало 80, което чрез синхронизиращи пръти 89 и 91 е свързано с кулиси 52 и 53 . За въвеждане и извеждане на комресиран пресен въздух в задбуталните пространства на цилиндри 30 и 36 са монтирани междинни тела 23,72 и 48,87. За намаляване на топлинните загуби , цилиндри 30 и 36 външно са топлинно изолирани с топлоизолации 25 и 37 , а към картера са отделени с топлоизолационни фланци 21 и 49. Към страната, противоположна на картера, към цилиндри 30 и 36, чрез топлоизолационни фланци 68 и 85, са монтирани компресорни цилиндри 71 и 77, които служат за компресиране на газове, необходими за промишлеани нужди . Въвеждането и извеждането на газовете се извършва чрез клапани 33,33а и 35,35а, при еднодействащи компресори . При двойнодействащи , въвеждането и извеждането на газовете се извършва чрез обратни клапани, монтирани в основата на компресорните цилинри, което не е показано на фиг.2.
Съгласно второ вариантно изпълнение , синхронизиращите и буталните пръти 16,17 и 18,74 за цилиндър 30 и 89,90,42, 91 за цилиндър 36 са разположени в равнина, преминаваща през оста на коляновия вал на синхронизиращия механизъм. За цилиндър 30 това е ш· показано на фиг.12, която предстаЕляЙГ “ рЗзрКз “ ώ компресорния цилиндър 71 по А-А. Наред с възможноста за получаване на пневматична енергия , вариантното решение има изход и на хидравлична енергия , което е осъществено с помоща на две трицилиндрови хидравлични помпи с позиции 3 и 64. Хидравличните бутала на тези помпи, както и при първи вариант , са закрепени неподвижно към кулисите на синхронизиращия механизъм. В предвид на различната кинематична схема на синхронизиращите и буталните пръти в този вариант , средните хидравлични бутала 5 и 61, свързани със средните кулиси 15 и 56 работят на натиск, а страничните бутала
4,66 и 62,60, свързани със съответните кулиси 11,10 и 52,53 работят на опън. Използването на трицилиндрови хидравлични помпи спомага за симетрично разпределение на силите / действащи върху колената на коляновия вал и освобождава от натоварване корпуса на картера и основните лагери , носещи коляновия вал.
При трето вариантно изпълнение (фиг.З), механичната конструкция на комбинирания бутален двигател се състои от цилиндрова секция с вътрешно горене и цилиндрова секция с външно горене , разположени едностранно около картер 9, а във вътрешноста на картера е разположен едновалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм с пълноопорен колянов вал 14. Както и при предишните варианти , във всеки един от цилиндрите 30 и 36 са монтирани по две срещуположно лежащи бутала 24,31 и 38,43. Бутало 24 с помоща на бутален прът 18, лагеруван осево в междинно тяло 23 и лагерна втулка 20 , (фиг.З) е свързано директно със средна кулиса 15, а бутало 31 чрез буталния си прът 74 , лагеруван в междинно тяло 72, е свързано с компресорно бутало75, което чрез синхронизиращите пръти 16,16а и 17,17а (фиг.З и 13) е свързано с кулиси 11 и 10. Бутало 43 от цилиндър 36 чрез буталния си прът 91, лагеруван в междинно тяло 48, е свързано неподвижно със средна кулиса 56, а бутало 38 чрез буталния
.- ···· ···· ·« · Ίθ · · 4 · « · · · · · ·· си прът 42, лагеруван в междинно тяло 87 е Й.кЬ^гфесорнсз.
бутало 80, което чрез синхронизиращи пръти 89,89а и 90,90а е свързано с кулиси 52 и 53 . Въвеждането и извеждането на компресирания пресен въздух от задбуталните пространства на цилиндри 30 и 36 се осъществява чрез междинни тела 23,72 и 48,87 и обратни клапани 96,96а,94,94а,81,81 а и 95,95а (фиг.З).
Намаляването на топлинните загуби и при този вариант се осъществява с помоща на топлоизолации 25,37 и топлоизолационни фланци 21,68,85 и 49.
Трето вариантно изпълнение, освен механична има изход и на пневматична и хидравлична енергия. Пневматичния изход се осъществява чрез компресорни цилиндри 71 и 77 и клапани 33,33а и 35,35а , а хидравличният изход се осъществява с помоща на еднобутални хидравлични помпи 3 и 64 и съответните им обратни клапани 97,97а и 98,98а (фиг.З).
Хидравличните бутала 5 и 61 при този вариант са свързани директно със средните кулиси 11 и 56 на синхронизиращия механизъм и работят на натиск.
Както при първо и второ вариантно изпълнение , така и при трети вариант коляно-кулисния синхронизиращ механизъм е изпълнен с плъзгащи кулисни лагери.
Впръскването на гориво в работната камера на цилиндър 30 се осъществява с помоща на инжектор 28, а впръскването на пара с инжектори 40 и 41 . Извеждането на отработената пара се извършва с помоща на прозорци и клапани , непоказани на фиг.З.
При четвътрто вариантно изпълнение фиг.4 цилиндровите секции са двуцилинндрови, при което двата цилиндъра могат да бъдат както самостоятелни, така и свързани помежду си с проходен отвор. Изпълнението с проходен отвор е желателно за да се осигури еднакво газово налягане и в двата цилидъра на секцията при евентуална • · ·· · · ·· ·« · ···· ···· · · · · ··· ···· · · · 20 разлика в количествата на впръскано/фЧрИиррют ИжекУбриЧе 28 (фиг.4). Еднакво налягане и в двата цилиндъра се получава и когато впъскването на горивото се извършва в проходния отвор между цилиндрите само от един инжекгор. В този случай проходния отвор се оформя като горивна камера, в която се осигурява висока температура по време на работа .
Както и при предишните варианти, във всеки цилиндър се монтират по два броя срещуположно лежащи бутала , като в случая техния брой е два пъти по-голям.Така в цилиндрова секция 30 са монтирани бутала 24 и 24а , които чрез буталните си пръти 18 и 18а са свързани директно със страничните две кулиси 11 и 10 , а противоположно лежащите бутала 31 и 31а, чрез буталните си пръти 74 и 74а , компресорно бутало 75 и синхринизиращи пръти 16 и 16а ( фиг.4 и 14) са свързани неподвижно с кулиса 15.
Бутала 43 и 43а от цилиндровата секция с външно горене 36 чрез буталните си пръти 91 и 91а са свързани директно със странични две кулиси 52 и 53 от синхронизиращия механизъм , а противоположно лежащите бутала 38 и 38а чрез буталните си пръти 42 и 42а, компресорно бутало 80 и синхронизиращи пръти 89 и 89а са свързани неподвижно със средна кулиса 56.
Както при трети вариант, изхода на пневматична енергия се осъществява с помоща на компресорни цилиндри 71 и 77 , съответните допълнителни компресорни бутала 75,80 и и съответните им бутални клапани 33,33а и 35,35а.
Захранването на цилиндрите с вътрешно горене с пресен въздух се осъществява чрез междинните тела 23,23а ;72,72а;48.48а и 83,83а , както и чрез съответните им обратни клапани , които не са показани на фигурата.
Хидравличната енергия при този вариант се извежда чрез две трицилиндрови бутални помпи позиции 3 и 64 , при което двете тройки е · · · · · · · · · хидравлични бутални пръти са свързани неподвижно *и директно към съответните кулиси от синхронизиращия коляно-кулисен механизъм. Кулисните лагери при този вариант са изпълнени с по три броя търкалящи лагери . По-нагледно това е показано на фиг. 17, където в увеличен мащаб са показани лагерите и пистите, по които се търкалят.
Синхронизиращия механизъм на комбинирания бутален двигател може да бъде изпълнен , както с едноканални дака и с двуканални кулиси Освен това кулисните им канали могат да бъдат ,перпендикулярни към осите на буталните или синхронизиращите пръти ф или пък наклонени .
Синхронизиращ механизъм с двуканални кулиси и перпендикулярно разположение на кулисните канали е показан на фиг.5. Кулисните лагери 102 и 102а при това изпълнение , както се вижда от фигурата, са търкалящи. За разлика от плъзгащите, | търкалящите кулисни лагери могат да бъдат капсуловани или не и ! изискват минимално мазане . Имайки в предвид , че картера на комбинирания бутален двигател е херметично затворен, в него не
I могат да проникват отработени газове , които химически да разграждат картерното масло. Благодарение на това, маслото може да запази ф
смазочните си качества през целия период на експлоатация на комбинирания бутален двигател . Смазването на буталата не е предмет на настоящето изобретение, но във всички случаи то ще се осъществява самостоятелно и независимо от мазането на синхронизиращия механизъм.
Синхронизиращ механизъм с наклонени кулисни канали е I показан на фиг.6 . Кулисните лагери , както и при вече разгледания j случай, са търкалящи. Наклонените кулисни канали осигуряват поj
I благоприятно натоварване на колената на коляновия вал при j преминаването им през горна мъртва точка , поради което са за »*·,»*· ·· · · · · предпочитане , особено когато комбинирания бутален двигател е
Г t · изпълнен като дизелов с голямо индикаторно налягане.
Освен коляно-кулисен, синхронизиращия механизъм може да бъде изпълнен и като коляно мотовилков .Това нагледно е показано на фиг.7 , където с позиции 100 100а са означени две мотовилки на двувалов коляно-мотовилков механизъм, които са съединени неподвижно с буталния прът 5, чрез конзола 101. В този случай буталния прът 5 е общ за работно бутало 24 и хидравличното бутало на хидравлична помпа 3.
Както вече беше отбелязано работните бутала в цилиндровите © секции с вътрешно и външно горене могат да бъдат както монолитни , така и съставни.
Надлъжен разрез на съставно бутало е показн на фиг.15, където с позиция 24.1 е показана металната или металокерамична основа на бутало 24 , а с позиция 24.2 са показани степенчатите керамични втулки. С позиция 24.3 е означена топлоизолационната керамична шайба , която за гарантиране на меахничната й якост е притисната с метален пръстен 24.5, изпълнен от специална топлоустойчива стомана. Връзката между металния пръстен и 0 металокерамичната основа може да бъде изпълнена чрез залепване или чрез занитване , което не е показано на фигурата.
В каналите , образувани между основата , степенчатите втулки и топлоизолационната шайба 24.3 са монтирани по два броя самоуплътняващи се пръстени . Изглед на тези пръстени е показан на фиг.16.
Действието на комбинирания бутален двигател , изпълнен с две цилиндрови секции с вътрешно горене и две цилиндрови секции с външно горене е изяснено чрез фиг.18, а действието на комбимирания бутален двигател , изпълнен с четири двуцилиндрови секции с вътрешно горене и парна турбина е изяснено чрез фиг.19.
Действието ·· ·· ·· ·· .* . ·»·· ···· ι : j 23 :· *: : на комбинирания“ бутЯлеЧ двигател по фиг.18 е следното : след първоначално завъртане на маховик 67, с помоща на стартер , бутала 24 и 31 от цилиндър 30 се приближават едно към друго , компресирайки , намиращия се помежду им пресен въздух. Малко преди преминаване на буталата през горна мъртва точка ,чрез инжектор 28 се впръсква гориво , което с помоща на подгревателни или запалителни свещи се запалва, предизвиквайки раздалечаване на бутала 24 и 31 . Едновременно с това чрез коляновия вал на синхронизиращия механизъм, буталата от противоположно лежащия цилиндър 16 и 17 започват да се приближават , подготвяйки цилиндър 118 за работа . Малко, преди горна мъртва точка между буталата 116 и 117 чрез инжектор 28а се подава порция гориво , която се възпламенява , предизвиквайки раздалечаване на буталата 116 и 117 и приближаване на буталата 24 и 31 , след което цикъла се повтаря . Това означава че двигателя с вътрешно горене , съставен от две цилиндрови секции с вътрешно горене е започнал да работи и задвижвайки на празен ход цилиндровите секции с външно горене. Празния ход на цилиндровите секции с външно горене продължава до повишаване температурата на охлаждащата течност до степен за получаване на пара . През време на тази подготовка циркулация на охлаждаща течност не се извъшва , тъй като на подкачващи помпи 113 и 113а не е подаден сигнал за включване от управляващата апаратура (терморегулатор и датчик за налягане), непоказани на фигурата.
През време на подготовката за работа клапаните за отработена пара 115 и 115а са отворени за да не затрудняват излишно работата на цилиндровите секции с вътрешно горене.
След достигане на необходимата температура и налягане, управляващата апаратура вкючва подкачващите помпи 113 и 114 , при което охлаждащата течност , изпомпвана от кондензатор 114 се подава ·« ·· ·· ·· .· ···· ··»· * ··· ···· · J · ол ·· · · ♦ · · 1 · j ϊ :
za * * ,· *··* *·» ·· ··· за предварително подгряване в топлообменниците? за отработена пара 111,111а и топлообменници за отработени газове 112,112а. След
напускане на тополообменниците за предварително подгряване , охлаждащата течност постъпва в охладителните канали на цилиндровата секция с вътрешно горене , където се загрява допълнително до предварително зададена температура. След излизане от охладителните канали течноста се подава в топлообменници 106,106а, където се изпарява и повишава температурата си от постъпващите отработени газове, излизащи директно от изходящите колектори на цилиндровите секции с вътрешно горене.
След достигане на подходяща температура и налягане , чрез паропроводи 107 и 107а парата достига до инжекторите за впръскване на пара 115 и 115а, чрез които периодично , преди достигането на горна мъртва точка , се подава между буталата на едната или другата цилиндрови секции с външно горене.
Действието на комбинирания бутален двигател с четири двутактови секции с вътрешно горене и парна турбина фиг.19 е следното: след завъртане на маховик 67 чрез кулисите , буталните и синхронизиращаи пръти буталата 24,24а и 31,31а от първа цилиндрова секция започват да се приближават едно към друго, компресирайки пресения въздух, намиращ се между тях . Малко преди достигането на горна мъртва точка в пространството между буталата чрез инжекторите за гориво (непоказани на фигурата) се впръсква порция гориво , която се възпламенява от подгряващи или запалителни свещи. След преодоляване на горна мъртва точка буталата от първа цилиндрова секция се отдалечават едно от друго , а буталата от втора цилиндрова секция 124,124а и 125,125а започват такт компресия. С движението на буталата от първа и втора цилиндрова секция чрез коляновия вал на синхронизиращия механизъм се задвижат и ·· ·· / 25 : : буталата 324,324а и 331,331а от трета и буклата·’’424,424а’’’и 431,431а от четвърта цилиндрови секции, при което фазата на запалване на трета и четвърта цилиндрови секции е изместена на 90° спрямо фазите на зпалване на първа и втора цилиндрови секции.
След достигане на зададените параметри за температура и налягане управляващата апаратура (непоказана на фигурата) подава сигнал за включване на електромагнитния съединител 119, който включва подкачваща помпа за високо налягане 113.
С включването на помпа 113, охлаждащата течност , изпомпвана от кондензатор 114 се подава на топлообменници за предварително подгряване с отработена пара 111 и отработени газове 112. След напускане на топлообменниците за предварително подгряване , охлаждащата течност постъпва в охладителните канали на цилиндровите секции на двигателя с вътрешно горене, където се загрява допълнително до предварително зададена темпертура и налягане. След излизане от охладителните канали охлаждащата течност се подава в топлообменник 106, където се изпарява и повишава допълнително температурата си от постъпващите в топлообменника отработени газове , излизащи непосредствено от изходящите колектори на цилиндровите секции с вътрешно горене . След достигането на подходяща температура и налягане , чрез паропровод 107 парата се отвежда до турбина 116, която директно или чрез електромегнитен съединител и редуктор , предава енергията си на коляновия вал на двигателя с вътрешно горене.
Отработената от парната турбина пара се подава на топлообменника за предварително подгряване 111, след което постъпва в кондензатор 114 за втечняване и повторение на цикъла.
Освен механична енергия, комбинирания бутален двигател (фиг.19) , чрез компресорните си цилиндри и бутала , произвежда и пневматична енергия с параметри , зависещи · ох · ·. схемата на свързване на компресорните цилиндри.
При изход на пневматична енергия с високо налягане, вместо с въздушно охлаждане компресорните цилиндри , могат да бъдат използвани за предварително подгряване на охлаждащата течност , което ще доведе до повишаване на КПД.

Claims (13)

  1. ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ
    Комбиниран бутален двигател, характеризиращ се с това , че се състои най-малко от една цилиндрова секция от бутален двигател с вътрешно горене ,една или повече цилиндрови секции от бутален парен двигател или парна турбина, свързани помежду си чрез кондензатор за пара (114) .топлообменник за предварително подгряване на охлаждаща течност с отработена пара (111) , топлообменник за предварително подгряване на охлаждаща течност с изходящи отработени газове (112),топлообменник за отработени газове (106),свързан директно с колектора за отработени газове на буталния двигател с вътрешно горене, тръбопроводи .свързващи последователно кондензатора за пара с подкачваща помпа (113) и паралелно свързаните топлообменници за педварително подгряване (111) (112), които чрез тръбопроводи (108) са свързани с охладителните канали на цилиндровата секция на двигателя с вътрешно горене , а изхода на охладителните канали е свързан с топллообменника за отработени газове (106), който чрез паропровод (107) е свързан директно с инжекторите за пара (40) (41) или с входа на парна турбина (116) , при което цилиндрите от цилиндровите секции с вътрешно и външно горене са разположени.....симетрично едностранно или двустранно около херметично затворен картер , в който е лагеруван едновалов или двувалов коляно-кулисен или коляно-мотовилков синхронизиращ механизъм,а във вътрешноста на всеки цилиндър са разположени по два броя срещуположно лежащи монолитни или съставни бутала , всяко едно от които, чрез един или повече осево лагерувани бутални пръти директно, чрез траверси или чрез допълнителни бутала и чрез едноканални или двуканални кулиси и кулисни лагери , мотовилки и мотовилкови лагери са свързани наймалко с едно или две колена на едноваловия или двувалов коляно О кулисен или коляно мотовилков синхронизиращ механизъм, при което буталата, заедно със свързаните към тях бутални пръти, траверси, допълнителни бутала,синхринизиращи пръти, кулиси и кулисни лагери,мотовилки и мотовилкови лагери, образуват най-малко две или повече подвижни бутални групи с еднакви маси, които са свързани помеждуси чрез противоположно разположените колена на синхронизиращия механизъм, а към картера и към цилиндрите на цилиндровите секции са монтирани хидравлични или компресорни помпи, буталата на които са свързани директно с буталните или ф синхронизиращи пръти или с кулисите на коляно-кулисния синхронизиращ механизъм.
  2. 2. Комбиниран бутален двигател, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това че, цилиндрите на цилиндровите секции с вътрешно и външно горене, могат да бъдат както монолитни така и съставни.
  3. 3. Комбиниран бутален двигател,съгласно претенции 1 и 2 характеризиращ се с това че, монолитния цилиндър с вътрешно горене представлява циндрова втулка със симетрично оформени в краищата й фланци с отвори за закрепване и отвори за входящ и изходящ въздух,а в тялото на цилиндровата втулка са оформени • · * ·
    28 ·: : : охладителни канали за ниско или високо излягане*кактс* и отвори за пресен въздух и изгорели газове.а така също отвори с резбови съединения към които са монтирани инжектори за гориво ,горивоподгряващи или горивозапалителни свещи..
  4. 4.Комбиниран бутален двигател, съгласно претенции 1,2 и 3, характеризиращ се с това че монолитния цилиндър с външно горене представлява цилиндрова втулка със симетрично оформени в краищата й фланци с отвори за закрепване и отвори за входящ и изходящ въздух,а в средната част на цилиндрите са монтирани инжектори за пара и изпускателни клапани за отработена пара.
    0 б.Комбиниран бутален двигател,съгласно претенция 1,2 и 3, характеризиращ се с това че съставния цилиндър с вътрешно горене се състои от две монолитни цилиндрови втулки със симетрично оформени в краищата им фланци с отвори за закрепване и отвори за входящ и изходящ въздух,които са свързани неподвижно помежду си чрез централно разпределително тяло, в което са монтирани клапани за входящ въздух и изгорели газове със съответни проходни канали, завършващи с фланци за закрепване на тръбопроводи за входящ въздух и изгорели газове, а с помоща на винтови съединения към централното разпределително тяло са монтирани инжектори за β впръскване на гориво, горивоподгряващи или горивозапалителни свещи.
    б.Комбиниран бутален двигател,съгласно претенция 1,2 и 4 характеризиращ се с това че съставната цилиндрова секция с външно горене се състои от две монолитни цилиндрови втулки със симетрично оформени в краищата им фланци с отвори за закрепване и отвори за входящ и изходящ въдух,които са свързани неподвижно помежду си чрез централно разпределително тяло,в което са монтирани инжектори за пара и изпускателни клапани за отработена пара .
  5. 7. Комбиниран бутален двигател^ ЧфетЪйЦиЬ 1 .характеризиращ се с това , че вътрешните повърхности на цилиндровите секции с вътрешно горене са покрити с топлопроводима техническа керамика.
  6. 8. Комбиниран бутален двигател,съгласно претевнция 1, характеризиращ се , с това че вътрешните повърхности на цилиндрите, работещи с пара, са покрити с топлоизолационна техническа керамика.
  7. 9. Комбиниран бутален двигател, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това че съставните бутала на КБМ представляват метална или металокерамична основа, неподвижно и съосно към която са монтирани една,две или повече метални или металокерамични степенчати втулки, които от към челото на буталото са затворени с топлоизолационна шайба, при което основата заедно със степенчатите втулки и топлоизолационната шайба , образуват цилиндрично тяло с пръстеновидни, канали, във всеки един от които са монтирани по два броя самоуплътняващи се сегментни пръстени .
  8. 10. Комбиниран бутален двигател,съгласно претенция 1 и 9 , характеризиращ се с това че.самоуплътниващите се сегментни пръстени представляват прорязани метални или метало-керамични пръстени с правоъгълно напречно сечение ,в единия край на които е оформено разширение с пръстенообразна ниша , в която е разположена срещуположната част на пръстена, при което външната повъхност на нишата плътно контактува с вътрешната цилиндрична повърхност от противоположната част на пръстена.
  9. 11. Комбиниран бутален двигател, съгласно претенция 1,9 и 10 , характеризиращ се с това че, самоуплътняващите се сегментни пръстени са монтирани по двойки в пръстеновидните канали на съставните бутала, при което разширените им части се поставят в ниши , оформени в телата на степенчатите втулки на буталата, а самите пръстени са разположени огледално, така че разширените им части съвпадат, а прорезите им са изместени един спрямо друг.
  10. 12. Комбиниран бутален двигател,съгласно претенция 1, характеризиращ се с това че, едноваловият или двувалов колянокулисен синхронизиращ механизъм се състои най-малко от три едноканални или двуканални кулиси с перендикулярни или наклонени спрямо оста на буталните им пръти канали .
  11. 13. Комбиниран бутален двигател,съгласно птретенции 1 и 12, характеризиращ се с това че, всяка кулиса на едноваловия или © двувалов коляно-кулисен синхронизиращ механизъм е свързана неподвижно едностраснно или двустранно с един, два или повече бутални или синхронизиращи пръти ,които са лагерувани осево в един или повече направляващи лагери .монтирани неподвижно в тялото на картера или в тялото на цилиндровите секции.
  12. 14. Комбиниран бутален двигател,съгласно претенция 1 и 12, характеризиращ се с това че.коляновите валове на двуваловия колянокулисен или коляно-мотовилков синхронизиращ механизъм са свързани помеждуси с една ,две или повече двойки зъбни колела.
  13. 15. Комбиниран бутален двигател, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това че, кулисните лагери могат да бъдат както плъзгащи така търкалящи, като при използване на търкалящи лагери във всеки кулисен канал се монтират най-малко два или три търкалящи лагера, като за целта в кулисния канал са оформени съответно две или три надлъжни работни писти, които са разположени, симетрично от двете страни на кулисния канал, при което противоположните на работните писти участъци, са освободени за свободно разминаване между кулисата и лагерите, чиито външни черупки се движат в посока противоположна на лагерните оси.
BG105831A 2001-08-20 2001-08-20 Комбиниран бутален двигател Pending BG105831A (bg)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG105831A BG105831A (bg) 2001-08-20 2001-08-20 Комбиниран бутален двигател
PCT/BG2002/000021 WO2003016701A1 (en) 2001-08-20 2002-08-15 Combined piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG105831A BG105831A (bg) 2001-08-20 2001-08-20 Комбиниран бутален двигател

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG105831A true BG105831A (bg) 2003-02-28

Family

ID=3928501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG105831A Pending BG105831A (bg) 2001-08-20 2001-08-20 Комбиниран бутален двигател

Country Status (2)

Country Link
BG (1) BG105831A (bg)
WO (1) WO2003016701A1 (bg)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006104996A (ja) * 2004-10-04 2006-04-20 Tokyo Institute Of Technology エンジンの動力伝達装置
EP1876323A1 (de) * 2006-06-01 2008-01-09 Perewusnyk, Josef Verbrennungsmotor mit selbstzündung des Luftbrennstoffgemisches
GB0710852D0 (en) * 2007-06-06 2007-07-18 Cox Powertrain Ltd Internal combustion engines
AU2013202222B2 (en) * 2008-03-14 2015-07-09 Torkildsen, Odd Bernhard MR Combustion engine having mutually connected pistons
NO328416B1 (no) * 2008-03-14 2010-02-15 Odd Bernhard Torkildsen Kombinert forbrenningsmotor og dampmotor
DE102010038532A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Robert Bosch Gmbh Kolbenmaschine zur Umwandlung von Wärme in mechanische Energie
DE102010038542A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Robert Bosch Gmbh Kolbenmaschine
DE102011076396A1 (de) * 2011-05-24 2012-11-29 Robert Bosch Gmbh Kurbelschlaufenantrieb
GB2494371B (en) * 2011-05-24 2013-12-04 Cox Powertrain Ltd Internal combustion engine with an opposed piston configuration
WO2014168861A2 (en) * 2013-04-08 2014-10-16 Cowans Kenneth W Air supply concepts to improve efficiency of vcrc engines
GB202014614D0 (en) * 2020-09-16 2020-10-28 Carnot Ltd Internal combustion engine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE265227C (bg) *
US1390281A (en) * 1917-10-15 1921-09-13 Hayward Nv Engine
GB139536A (en) * 1918-11-20 1920-02-20 James Fogden Humphrey An improvement in internal combustion engines of the single-acting, double piston, two-stroke type
FR639164A (fr) * 1926-08-09 1928-06-15 Brown Procédé de réglage pour installations comportant des moteurs à combustion interne et des machines à vapeur
DE538506C (de) * 1927-11-18 1931-11-14 Schmidt Sche Heissdampf Ges M Mit einer Brennkraftmaschine vereinigte Zweidruckdampfkraftanlage
GB455301A (en) * 1936-01-13 1936-10-19 Cyril Leonard Cremer Improvements in two-stroke cycle internal combustion engines
DE941758C (de) * 1952-02-07 1956-04-19 Willibald Krasnitzky Kombinierte Brenn- und Dampfkraftanlage
DE2308127C3 (de) * 1973-02-19 1979-09-06 Walter 2105 Seevetal Franke Zweitaktbrennkraftmaschine mit zwei bzw. drei Kompressionsräumen
JPS6030451A (ja) * 1983-07-29 1985-02-16 Hino Motors Ltd エンジンの断熱装置
US4936262A (en) * 1985-12-05 1990-06-26 Paul Marius A Regenerative thermal engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003016701A1 (en) 2003-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4791787A (en) Regenerative thermal engine
KR101321558B1 (ko) 이중 피스톤 싸이클 엔진
US6095100A (en) Combination internal combustion and steam engine
US5222466A (en) Internal combustion engine with flexible/piston cylinder
US4936262A (en) Regenerative thermal engine
WO2009066178A2 (en) Heat engines
KR20010020289A (ko) 내연기관
WO2003027541A1 (en) Method and apparatus for diminishing the consumption of fuel and converting reciprocal piston motion into rotary motion
BG105831A (bg) Комбиниран бутален двигател
RU2214525C2 (ru) Способ работы силовой установки с поршневым двигателем внутреннего сгорания (его варианты) и силовая установка для осуществления способов
US3143850A (en) Supercharged integral compression engine
CN101253316A (zh) 蒸汽增强的双活塞循环发动机
RU2449138C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
US4638635A (en) Internal combustion engine system
EP0211076B1 (en) Compound rotary-reciprocal engine
RU2246625C2 (ru) Способ работы двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления
US6119640A (en) Internal combustion engine with slot-type gas distribution
EP0006747A1 (en) Internal-combustion engine with additional expansion
RU2136920C1 (ru) Способ работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания
RU2072434C1 (ru) Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания
RU2269017C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания с дополнительными поршнями (двс-дп)
US4644752A (en) Engine system for ships
RU2094632C1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
RU32200U1 (ru) Силовой агрегат SEKO
KR20080038273A (ko) 증기 강화 이중 피스톤 싸이클 엔진