ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

   Изобретение относится к паросиловым установкам.

К двигателям с внешним подводом тепла, преобразуемым в механическую энергию.

Автором на данное устройство получен Евразийский патент № 023624

       Фотография действующей модели одного из вариантов изобретенного парового двигателя 

     Преобразование тепловой энергии в механическую работу служит основным средством удовлетворения потребности человека в различных машинах, облегчающих его труд. 

   Для осуществления способа работы парового двигателя, заключающегося в нагреве рабочего тела от внешнего источника тепла, подаче заданного количества жидкости в полость рабочего цилиндра двигателя, в испарении жидкости  и в преобразовании тепловой энергии рабочего тела в механическую энергию с помощью движущегося в цилиндре поршня, согласно изобретению, количество подаваемой в цилиндр жидкости регулируется в зависимости от положения поршня, обеспечивая кипение и испарение жидкости в рабочем цилиндре.                                                                                                                                                                                  Кроме того, конденсация пара рабочего тела ведется во втором цилиндре двигателя, регулируя скорости движения первого и второго поршней и перераспределяя между ними механическую энергию.

    Для осуществления такого способа в паровом двигателе (см. блок схему двигателя), содержащем нагревательное устройство, контур рабочего тела, включающий размещенный в нагревательном устройстве рабочий цилиндр, снабженный подвижным поршнем, механизм для превращения  движения поршня в механическую энергию, систему управления и клапаны, согласно изобретению, система управления снабжена регулятором расхода рабочего тела, соединенным с датчиком положения поршня и с исполнительными механизмами клапанов.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       При этом в нагревательном устройстве установлен второй цилиндр с подпружиненным поршнем, а полость второго цилиндра соединена с рабочим цилиндром через управляемый клапан.                                                                                                                                                                                                                                                              Кроме того, двигатель оборудован третьим цилиндром с подвижным поршнем, поршни рабочего и третьего цилиндра соединены с механизмом для превращения движения поршня в механическую энергию через устройства задания скоростей движения каждого из поршней, причем третий цилиндр  теплоизолирован.                                                     

     Отличительной особенностью изобретенного способа является то, что количество подаваемой в цилиндр жидкости регулируют в зависимости от положения поршня, обеспечивая кипение и испарение жидкости в рабочем цилиндре.

     Это позволяет осуществить в цикле изотермический подвод тепла (при постоянной температуре), наиболее экономичный из известных.

     Другой отличительной особенностью изобретенного способа является то, что конденсация рабочего тела ведется в третьем цилиндре двигателя, регулируя скорости движения первого и третьего поршней и перераспределяя между ними механическую энергию.

                                                                                                                                                                                                      Это позволяет обеспечить изохорический процесс (при постоянном объеме) конденсации пара рабочего тела и тем самым свести к минимуму отвод тепловой энергии, полученной от источника тепла в окружающую среду, что также повышает экономичность.

   Такой способ осуществления цикла паровой машины позволяет использовать в качестве рабочего тела воду, что повышает его экологичность.

   Цикл, осуществляемый в изобретенном  способе, может быть реализован как близкий к циклу Карно, при котором достигается максимальная работа, так и близкий к циклу Лоренца, при котором  достигается максимальная экономичность.

   При расширении рабочего тела сначала по изотерме (при постоянной температуре), а затем по адиабате (при конденсации пара традиционным способом – в конденсаторе), и при сжатии по изотерме, а затем по адиабате, реализуется цикл Карно.                                                                                                                                                     Это обеспечивает высокую термодинамическую эффективность процесса превращения энергии.                          Однако, экономичность цикла Карно уступает циклу Лоренца, а заявляемый способ позволяет реализовать и этот цикл за счет отвода энергии рабочего тела по изохоре.

   Таким образом, особенности изобретенного способа увеличивают экономичность двигателя и позволяют использовать в качестве рабочего тела воду.

   Отличительной особенностью изобретенного парового двигателя является то, что система управления снабжена регулятором расхода рабочего тела, соединенным с датчиком положения поршня и с исполнительными механизмами клапанов.

   Такое решение позволяет при подаче  в цилиндр рабочего тела - нагретой воды, обеспечить его расширение при постоянной температуре, т.е. за счет кипения воды в рабочем цилиндре двигателя, причем регулирование подачи воды позволяет получить в конце хода поршня насыщенный пар и тем самым наиболее полно использовать объем цилиндра при подводе энергии в рабочий контур.

   Другой отличительной особенностью является то, что в нагревательном устройстве установлен второй цилиндр с подпружиненным поршнем, а полость второго цилиндра соединена с рабочим цилиндром через управляемый клапан.                                                                                                                                          Это позволяет не только компенсировать изменение  объема рабочего тела при реализации термодинамических процессов в контуре, но и обеспечивает достижение температуры кипения рабочего тела на входе в рабочий цилиндр двигателя при любых колебаниях или изменениях его нагрузки, что улучшает эксплутационные характеристики.

   Еще одной отличительной особенностью является то, что двигатель оборудован третьим цилиндром с подвижным поршнем.                                                                                                                                                        Поршни рабочего и третьего цилиндров соединены с механизмом для превращения движения поршня в механическую энергию через устройства задания скоростей движения каждого из поршней.                                                                                                                                                                                                                                         Это позволяет реализовать отвод энергии от конденсируемого рабочего тела по изохоре (при постоянном объеие) и тем самым снизить потери энергии в окружающую среду.                                                                                                                                                                                                                                                                                     Потери энергии также удается  уменьшить и тем, что третий цилиндр теплоизолирован.

    Паровой двигатель содержит (см. блок - схему двигателя) теплоизолированное нагревательное устройство 1, контур рабочего тела 2, включающий размещенный в нагревательном устройстве 1 рабочий цилиндр 3.                                                                                                                                                                                                               Цилиндр снабжен подвижным поршнем 4, который оборудован механизмом 5 для превращения движения поршня 4 в механическую энергию.                                                                                                                                        Для накапливания энергии служит маховик 6, а для передачи ее потребителю – вал 7.

    Двигатель снабжен системой управления 8 и клапанами 9 и 10.                                                                               Система управления снабжена регулятором расхода рабочего тела 11, соединенной с датчиком положения поршня 12 и с исполнительными механизмами 13 и 14 клапанов.

   В нагревательном устройстве 1 установлен второй цилиндр 15 с подпружиненным поршнем, соединенный с рабочим цилиндром 3 через управляемый клапан 9.

    В контуре рабочего 2 тела установлены также конденсатор 16, снабженный охлаждением, и насос 17.

    Вариант двигателя для осуществления способа, при реализации цикла Лоренца,  оборудован, кроме как упомянутыми выше элементами, третьим цилиндром 18 с подвижным поршнем 19. П

     Поршни 4 и 19 рабочего и третьего цилиндра соединены с механизмом 5 (поршня 4) и 20 (поршня 19) для превращения движения поршня в механическую энергию через устройства 21 и 22 (соответственно) задания скоростей движения каждого из поршней.

    При этом третий цилиндр теплоизолирован и снабжен клапаном 23, который через исполнительный                     механизм 24 подключен к системе управления 8, и клапаном 25, который выполнен прямого действия.

    Для контроля положения поршня 19 третьего цилиндра установлен датчик 26.

                                           

                                                                                                         Блок - схема парового двигателя

 

                                           

                                                             Эскиз изготовленного макета парового двигателя.

 

 

                     

                                  Фотография евразийского патента на изобретенный паровой двигатель

                                                         

Аннимационный ролик работы изобретенного  парового двигателя работающего по циклу с отводом рабочего тела в конденсатор.

Где:

зеленым цветом обозначено рабочее тело - вода

красным цветом - рабочее тело (водяной пар)

розовым цветом - отработанный пар

 

         Вашему вниманию представлен проект изобретенного парового двигателя с внешним подводам тепла.

        Замечательной отличительной особенностью данного двигателя от известных в техническом мире двигателей внутреннего сгорания (Д.В.С.) является его "всеядность", то есть использования для работы, практически любого вида топлива - твердого, жидкого, газообразного, солнечной и атомной энергии, тепла геотермальных источников.

       Кроме того, при непрерывном режиме сгорания топлива, до минимума сведены вредные выбросы в атмосферу, присущие двигателям внутреннего сгорания из-за цикличности процесса сгорания топлива.

       Еще одним из преимуществ использования предлагаемого двигателя по сравнению с Д.В.С., является высокая удельная мощность, то есть, когда на один литр рабочего объема двигателя приходится гораздо большая вырабатываемая мощность.

      По сравнению же с двигателями внешнего сгорания, таких как двигатель Стирлинга, двигатель Эриксона, предлагаемый двигатель отличается более простой конструкцией, отсутствием необходимости создания герметичности в объеме рабочего цикла, высоких температур рабочего тела.

           И, главная, как представляется автору, отличительная особенность - это применения в качестве рабочего тела воду.

 

                                  Подробности  - на сайте         https://uranmm.ucoz.ru/