ДВИГАТЕЛЬ ГИДРОТУРБИННЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидротурбинным гидравлическим двигателям внутреннего сгорания, и предназначена для широкого использования во всех устройствах, в частности в машинах и механизмах, а также в бытовых и промышленных установках.
Широко известны различные конструкции гидротурбинных двигателей внутреннего сгорания, использующие энергию сгоревшего в цилиндрах горючего, преобразующие возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах во вращательное движение рабочего вала с помощью без шатунного силового механизма.
Известен двигатель внутреннего сгорания (SU авторское свидетельство, 11278, F02G/02, 1929 г.), состоящий из поршневого без шатунного ДВС, турбины приводимой во вращение жидкостью, перегоняемой назад и вперед поршнями, при этом ДВС содержит две пары поршней расположенных в цилиндрах, образующих камеры сгорания и каждая пара поршней на общем штоке имеет третий поршень, приводящий в движение рабочее тело (жидкость).
К недостаткам известного двигателя следует отнести достаточно высокую сложность конструкции камер сгорания, наличие трех поршней, что значительно усложняет конструкцию двигателя в целом и снижает надежность в процессе эксплуатации, а также невозможность изменения направления вращения гидротурбины, невозможности отключения гидротурбины при работающем двигателе.
Известен, принятый за прототип, двухтактный гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания (патент РФ на полезную модель №98482, F02B 71/04, опубл. 20.10.2010), выполненный с пневматическим приводом системы газораспределения и регулируемой степенью сжатия, содержащий корпус с гидротурбиной, один или несколько цилиндров с поршнями, жестко соединенными штоками между собой и перемещающимися в насосных камерах, трубопровод.
К недостаткам известного двигателя относятся ограниченность применения известного двигателя в виду невозможности изменения направления вращения гидротурбины, невозможности отключения гидротурбины при работающем двигателе.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся недостаточная мощность двигателя, для увеличения которой требуется установка дополнительных цилиндров, кроме того необходим узел согласования работы цилиндров, что в целом приводит к усложнению конструкции двигателя, больший расход топлива по сравнению с предлагаемой полезной моделью и большие габариты.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка усовершенствованного гидротурбинного гидравлического двигателя с улучшенными техническими характеристиками.
Техническим результатом является увеличение КПД, экономичность и компактность предлагаемого гидротурбинного гидравлического двигателя.
Поставленная задача достигается тем, что гидротурбинный гидравлический двигатель, содержащий гидротурбину, бак рабочей жидкости, согласно полезной модели, двигатель дополнительно снабжен нагнетательным и всасывающим трубопроводами, рабочими и нагнетательными цилиндрами с поршнями, при этом нагнетательных цилиндров может быть от двух до двух десятков, содержащих обратные клапаны, нагнетательный и всасывающий трубопроводы снабжены электромагнитными клапанами, а рабочие цилиндры содержат контакты электромагнитных клапанов.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Применение в конструкции двигателя рабочих и нагнетательных цилиндров с обратными клапанами позволяет увеличить силу давления жидкости в системе согласно закону Паскаля, что приводит к увеличению КПД двигателя. Вследствие уменьшения размеров нагнетательных цилиндров, уменьшается количество расхода топлива. В аналогах для увеличения мощности двигателя необходимо увеличивать размеры цилиндров, при этом цилиндры занимают наибольший объем в конструкции подобных двигателей. В заявляемом двигателе, с применением гидравлической связи нагнетательного и рабочего цилиндров, возможно применение уменьшенных нагнетательных цилиндров, что в целом позволяет изготавливать двигатель компактным.
На чертеже представлен заявляемый гидротурбинный гидравлический двигатель.
Двигатель гидротурбинный гидравлический содержит рабочие цилиндры 1, 2 с поршнями 3, 4 и нагнетательные цилиндры 5, 6, с поршнями 7, 8 соответственно, обратными клапанами 9, 10, всасывающий трубопровод 11 с электромагнитными клапанами 12, 13 и нагнетательный трубопровод 14 с электромагнитными клапанами 15, 16, контакты электромагнитных клапанов 17, 18, размещенные в рабочих цилиндрах 1, 2, трубопроводы 19, 20 с запорными вентилями 21, 22, 23, 24, которые соединяют трубопроводы 19, 20 с турбиной 25, и соединительные трубопроводы 26, 27 с запорными вентилями 28, 29, 30. Запорный вентиль 28 соединяет трубопроводы 19, 20, а запорные вентили 29, 30 соединяют трубопроводы 19, 20 с баком рабочей жидкости 31.
Принцип работы гидротурбинного гидравлического двигателя основан на законе Паскаля (давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается всем точкам этой жидкости без изменения), поэтому в заявляемом двигателе возможно применение диаметра нагнетательных цилиндров в 10 или более раз меньше в отношении диаметра рабочих цилиндров.
Работа гидротурбинного гидравлического двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.
Пуск двигателя осуществляется подачей сжатого воздуха, с последующей подачей топлива (не показано) в один из нагнетательных цилиндров, например, цилиндр 5. При запуске двигателя поршень 7 из цилиндра 5 перекачивает жидкость из всасывающего трубопровода 11 в нагнетательный трубопровод 14, через обратные клапаны 9, 10, при открытом электромагнитном клапане 15 в рабочий цилиндр 1. Поршень 3 в рабочем цилиндре 1 под давлением жидкости идет в верхнюю мертвую точку, одновременно передавая давление жидкости по трубопроводу 19 на лопатки турбины 25. При открытых запорных вентилях 21 и 24 турбина 25 вращается по часовой стрелке, или против часовой стрелки при открытии запорных вентилей 22, 23. После турбины 25 жидкость по трубопроводу 20 поступает в рабочий цилиндр 2, выжимая поршень 4 в нижнюю мертвую точку. Переключение электромагнитных клапанов в двигателе происходит следующим образом, при достижении поршнем 3 рабочего цилиндра 1 верхней мертвой точки, замыкаются контакты 17, подавая сигнал электромагнитным клапанам 12, 16 на закрытие, и соответственно клапанам 13 и 15 на открытие, после чего осуществляется рабочий ход в рабочем цилиндре 2 по аналогичному циклу. При закрытых вентилях 21, 22, 23, 24 и открытом вентиле 28 трубопровода 27 осуществляется холостой ход двигателя, при котором турбина 25 не вращается.
Увеличение уровня жидкости в баке 31, открытием запорных вентилей 29 или 30, увеличивает скорость вращения турбины 25, с уменьшением давления на лопатках турбины, а при уменьшении уровня жидкости в баке 31, скорость турбины 25 уменьшается, давление на лопатках турбины увеличивается.
Предлагаемый двигатель использует для своей работы энергию сгорания топлива. Такой двигатель позволяет экономить топливо при одинаковом создаваемом усилии от 5 до 10 раз на валу турбины в сравнении с аналогами. Для движения нагнетательных цилиндров в заявляемом двигателе можно использовать энергию любого вида.