Тепловой двигатель, использующий расширение и сжатие жидкости

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 20192 А Ц 91 1 К 250 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 46192/25,В. В. КН. А. Ла й з аляе цев о скП. Фроло Иваненко и1.486 (088.8 аявка Ве;Я, опубли 454505 британи 1976. 54) ИСГ 1 ОЛЬ- СЖЛТИЕ ЖИЛК (57) Из мичност ке кам камера лектора и сооб поршне соотв. ч вые кап ть эконопри запуси запуске 14 с кол соотв. камерами ов 7 и 19дпорпнеез обратт 2 5 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЕПЛОВОЙТЕИЙ РЛСШ Е ИОСТИ обретение позволяет повыс ь двигателя. Нагреваемаяераи охлаждаемая пр3 содержит змеевики 2, ми-сборниками 3,4 и 5,щепы с надпоршневыми вых гидравлических насос ерез обратные клапаны. П еры насосов сообщены че ные клапаны с гидроприводом. Камеры 1 и3, нагреватель 46 и охладитель 43 соединены между собой с образованием замкнутого контура циркуляции промежуточного теплоносителя. Система регулирования поочередного нагрева и охлаждения содержит гидроуправляемые распределительные золотники 34, 35, 36 и 37, включенные в упомянутый контур. Привод системы выполнен в виде замкнутого объема, объединяющего управляющие полости золотников 34 - 37, золотника 40 блокировки и дополнительный теплообменник 25, установленный в камере3. Охладптель 43 выполнен в виде радиатора с вентилятором обдува, приводимым от гидромотора 53, включенного в ма.гистраль высокого давления. Нагреватель 46 расположен ниже камери 13 и сообщен скамеройчерез пусковые краны 44, 45. Привод золотников может осуществляться от поршня насоса 19 через механическии привод. 3 З.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателеетроению, и может быть использовано при создании двигаталей, использующих расширение и сжатие жидкости.Цель изобретения - повышение экономичности двигателя.На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого двигателя и положение поршней в фазе нагрева при его запуске; на фиг. 2 -- положение поршней во время работы двигателя; ца фиг. 3 - привод золотников системы регулирования; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 3.Двигатель содержит нагреваемую при запуске первую камеру 1, содержащую змеевики 2 с коллекторами-сборниками 3 и 4 и обратными клапанами 5 и 6, поршневой гидравлический насос 7 с дифференциальным поршнем 8, надпоршневой камерой 9 и подпоршневой камерой 10, всасывающим обратным клапаном 11 и нагнетательным обратным клапаном 12, охлаждаемую при запуске вторую камеру 13, содержащую змеевики 4 с коллекторами-сборниками 15 и 16 с обратными клапанами 1 и 18, поршцевой гидравлический насос 19 с дифференциальным поршнем 20, надпоршневой камерой 21 и подпоршневой камерой 22, всасывающим обратным клапаном 23 и цагнетательным обратным клапаном 24, дополнительный теплообменцик 25, управляющие полости 26 - 30 золотников или механический привод 31 командной системы обеспечения чередования циклов с шариковым замком 32 и с рычажно-тяговой передачей 33, распределительные золотники 34 - -37 с возвратными пружинами 38, ручной насос 39, золотник 40, блокировки выключения с возвратной пружиной 41, насос 42 подачи теплоносителя, охладитель 43, краны 44 и 45 запуска, нагреватель 46, золотник 47 выключения двигателя с пружинами 48 и 49 и рычагом 50, кран 5 управления мощностью двигателя, гидромотор 52 привода насоса, гидромотор 53 с вентилятором и краном управления интенсивностью охлаждения теплоносителя 54, гидроаккумулятор 55 с обратным клапаном 56 и мотор-насос 57.Двигатель работает следующим образом.Перед запуском открываются пусковые краны 44 и 45 и включается нагреватель 46. Теплоноситель конвективно нагревает первую камеру 1 со змеевиком 2 контура высокого давления. Заполняющее змеевик 2 жидкое рабочее тело (например, термостойкий керосин и др.), нагреваясь преимущественно до температуры более 100 С, увеличивает свой обьем, перемещая при этом дифференциальный поршень 8 поршневого гидроцасоса 7, и через обратные клапаны 12 и 56 заряжает гидроаккумулятор 55. После закрытия кранов 44 и 45 запуска и открытия крана 51 включается насос 42 подачи теплоносителя от гидромотора 52. Жидкий0 5 20 25 30 35 40 45 50 55 теплоноситель (например, вода, керосин и др.) под давлением, равным преимущественно 2 - 3 атм, подается от насоса 42 (фиг. 2) через нижнюю кольцевую канавку распределительного золотника 36 в камеру 1 и, охлаждая последнюю, нагревается и далее с целью подвода в теплоноситель тепла, затраченного на полезную работу перемещения поршня 8 гидронасоса 7, подается через золотник 35 в нагреватель 46, а из последнего через золотники 36, 37 и 34 нагретый теплоноситель подается в камеру 13 и охлаждаясь, нагревает последнюю, после чего золотники 37 и 36 подается через охладитель 43 на вход насоса 42. В этот период в поршневом гидронасосе 7 осуществляется цикл всасывания, а в гидронасосе 19 - цикл нагнетания. Трубопровод рабочих змеевиков 2 и 14 изготавливают из прочного высокотеплопроводного материала и укладывают (наматывают) слоями с расстоянием между последним, равным 2 - 3 мм. С цельк) увеличения площади теплопередачи змеевика каждый слой укладывают на гофрированный дефлектор из тонкого высокотеплопроводного металлического листа (алюминий, медь и др. толщиной, равной преимущественно 0,2 - 0,3 мм), причем гофры образуют каналы для прохождения теплоносителя между витками труоопровода, расположенные параллельно оси змеевика.Для уменьшения гидравлических потерь в рабочих змеевиках 2 и 14 и обеспечения противотока жидкого рабочего тела в змеевиках и теплоносителя в камерах каждый слой намотки змеевиков подсоединяют к коллекторам-сборникам 3 и 4 с обратными клапанами 5 и 6 и коллекторам-сборникам 15 и 16 с обратными клапанами 17 и 18, причем коллекторы-сборники расположены на входе и выходе генераторов. Змеевик дополнительного теплообменника 25 наматывается перед выходным отверстием камеры 13 между витками верхнего слоя рабочего змеевика 14. При прохождении нагретой жидкости через зону расположения змеевика дополнительного теплообменника 25 его жидкое рабочее тело нагревается и, увеличивая свой об ьем, ставит через управляющие полости 26.29 золотники 34 - 37 распределения теплоносителя в рабочее положение (возвратные пружины 38 сжаты) на нагрев камеры 1 и одновременно на охлаждение камеры3, а через управляющую полость 30 золотника обеспечивается блокировка выключения двигателя золотником 40 блокировки до момента нагрева камеры 1 с одновременным охлаждением камеры 3. При этой фазе работы теплоноситель подается от насоса 42 (фиг. 1) через золотник 34 в камеру 13 и, охлаждая последнюю, нагревается и далее с целью подвода в теплоноситель тепла, затраченного на полезную работу перемещения поршня 20 гидронасоса 19, подается через золотник 37 в нагреватель 46, а из послед 1420192него через золотники 34, 37 и Зб нагретый теплоноситель подается в камеру 1 и, охлаждаясь, нагревает последнюю, после чего через золотники 35 и 34 подается через охладитель 43 на вход насоса 42. Далее циклы повторяются в результате периодического прохождения тепловых фронтов через зону расположения змеевика дополнительного теплообменника 25.Привод золотников обеспечения чередования циклов и блокировки выключения двигателя может осуществляться от поршня 20 гидронасоса 19 через механический привод 3 (фиг. 3 и фиг. 4).С целью обеспечения повторного запуска без подогрева камеры 1 остановку двигателя производят нажатием рычага 50, обладающего усилием Р (фиг. 1), после чего золотник 47 под действием сжатой этим рычагом пружины 48 до усилия, превышающего усилие пружины 49, перемещается в положение выключения гидромотора 52 привода насоса 42 подачи теплоносителя в момент смены циклов, т.е. когда камера 1 нагревается, а камера 13 охлаждается. Это обеспечивает совершающий постояццое возвратно-поступательное движение золотник 40, расположенный перпендикулярно оси золотника 47 и блокирующий выключение в произвольный момент.Одновременно с выключением насоса 42 прекращают подачу топлива в нагреваВсе гидравлические контуры включают систему подпитки и ограничения давления.Предлагаемый двигатель многотопливный, причем источник подвода теплоты может быть любым (цапример, может быть использован цизкотемпературный ядерный реактор) .Форлула азобретения1. Тепловой двигатель, использующий расширение и сжатие жидкости, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров, каждый из когорых разделен при по- моши поршня ца надпоршневую полость, подключенную к теплообменнику, установленную в камеру поочередного нагрева и охлаждения рабочей жидкости, и подпоршневую полость, связанную через обратные клапаны и гидравлическую магистраль высокого давления с гидроприводом, по меньшей мере один нагреватель промежуточного теплоносителя, который подключен к камерам поочередного нагрева и охлаждения и к источнику подвода теплоты, по меньшей мере один охладитель промежуточного теплоносителя, который подключен к тем же камерам и к источнику отвода теплоты, систему регулирования поочередного нагрева и охлаждения рабочей жидкости и привод системы регулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, теплообменники в камерах поочередного нагрева и охлаждения выполнены каждый в виде по меньшей мере одного змеевика, все камеры, нагреватель и охладитель соединены между собой при помощи трубопроводов, образующих замкнутый контур циркуляции промежуточного теплоносителя, система регулирования поочередного нагрева и охлаждения 20 выполнена с распределительными золотниками, снабженными управляющими полостями и включенными в контур циркуляциипромежуточного теплоносителя, а охладитель выполнен в виде радиатора с вентилятором обдува, привод которого выполнен в виде гидромотора, подключенного к гидравлической магистрали высокого давления.2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем,что змеевики каждого теплообменника соединены между собой двумя концевыми 30 коллекторами-сборниками и каждый из последних подключен к надпоршневой полости через обратные клапаны.3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийсятем, что нагреватель промежуточного теплоносителя расположен ниже камер поочередЗ 5 ного нагрева и охлаждения и сообщен содной из них при помощи пусковых кранов.4. Двигатель по пп. 1 - 3, отличающийсятем, что оц снабжен дополнительным теплообменником и золотником блокировки выключения с управляющей полостью, а привод системы регулирования выполнен гидравлическим в виде замкнутого объема, объединяюгцего управляющие полости золотников системы регулирования, управляющую полость золотника блокировки и дополнитель ный теплообменник, причем последний установлен в одной из камер поочередного нагрева и охлаждения.Тех Тир оектная,тавительед И. Верж 492 а СССР п 35, Раугь предприя И. Дикоповс Корректор М. ШарПоди исноей и открыт о делам изобретени ская наб., д. 45 ие г Ужгородз