КАМЕРНО-ИНЖЕКТОРНО-ТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
CHAMBER-INJECTION-TURBINE ENGINE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к газотурбинным двигателям.
Известен газотурбинный двигатель (см. патент РФ 2392475, кл. F02K 3/077, F02C 7/18, 2010 г.), содержащий компрессор, камеры сгорания и смещения, турбину и вентилятор.
Также известен газотурбинный двигатель (см. патент РФ 2358120, кл. F02D 15/10, 2009 г. - прототип), содержащий сообщенные между собой посредством вала турбину и компрессор с электрогенератором, электродвигатель, камеру сгорания, системы охлаждения и зажигания.
Известные технические решения имеют следующие недостатки - сложны в изготовлении конструкции; низкая надежность, недостаточный КПД двигателя и загрязнение окружающей среды выхлопными газами.
Техническим решением задачи является снижение материальных затрат, стоимости, повышение КПД и улучшение экологических показателей.
Поставленная задача достигается тем, что камерно-инжекторно-турбинный двигатель, содержащий сообщенные между собой посредством вала турбину и компрессор с электрогенератором, электродвигатель, камеру сгорания, системы охлаждения и зажигания, согласно изобретению имеет систему управления, инжекторы с проходной камерой и дополнительные камеры сгорания, расположенные в системе охлаждения, выполненной в виде рубашки парообразования, имеющей для подачи воды подвод с термостатом и термочувствительный элемент и отвод, при этом камеры сгорания снабжены свечой зажигания и электроклапанами для подачи топлива, воздуха от компрессора и отработанного газа в проходную камеру на инжектор, а система управления выполнена из аккумулятора, выключателя, педали управления, тиристорного усилителя, электродвигателя скорости и электрораспределителя, состоящего из ротора и микровыключателей, соединенных с электроклапанами и системой зажигания.
Новизна заявляемого предложения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей двигателя, а именно из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма, блока цилиндров, распределительного вала, системы смазки и стартера, значительно снижены материальные затраты и стоимость, увеличен КПД и улучшились экологические показатели.
Новыми элементами в двигателе являются:
- инжекторы с проходной камерой и дополнительные камеры сгорания, снабженные свечами зажигания и электроклапанами для подачи топлива, воздуха от компрессора и отработанного газа в проходную камеру на инжектор и расположенные в системе охлаждения, которая выполнена в виде рубашки парообразования с подводом и отводом для воды;
- термостат и термочувствительный элемент;
- дополнительные камеры сгорания;
- система управления, выполненная из аккумулятора, выключателя, педали управления, тиристорного усилителя, электродвигателя скорости и электрораспределителя, состоящего из ротора и микровыключателей, соединенных с электроклапанами и системой зажигания.
По данным патентно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - представлена блок-схема соединения камер сгорания с элементами двигателя; на фиг.2 - блок-схема соединения турбины с элементами двигателя; на фиг.3 - совмещенные блок-схема соединения системы управления с элементами двигателя и диаграмма фаз работы электрораспределителя.
Камерно-инжекторно-турбинный двигатель содержит камеры сгорания 1 (I-IV), которые имеют свечи зажигания 2 и электрические клапаны 3 для отработанного газа и 4 для топлива. Камеры сгорания расположены в системе охлаждения, выполненной в виде рубашки парообразования, которая имеет для подачи воды подвод 5 с термостатом 6 и термочувствительный элемент 7, установленный в верхней части рубашки парообразования, и отводы 8 для пара. Камеры сгорания также имеют электроклапаны 9 для подачи воздуха от компрессора 10. Электроклапаны 3 через проходные камеры 11 сообщены с инжекторами 12. Проходная камера 11 имеет объем больше, чем объем камеры сгорания. Компрессор 10 сообщен посредством вала 13 с турбиной 14, электрогенератором 15. Система управления выполнена из аккумулятора 16, электродвигателя скорости 17, выключателя 18, педали управления 19, тиристорного усилителя (не показан), электрораспределителя с ротором 21 и микровыключателей, соединенных с электроклапанами 3, 4 и 9 и со свечой зажигания 2.
Камерно-инжекторно-турбинный двигатель работает следующим образом.
При запуске двигателя [Фиг.3] электропитание подается в систему управления и тиристорный усилитель. Слабо нажимая на педаль управления 19, начинает вращаться электродвигатель скорости 17, который вращает ротор 21 электрораспределителя [Фиг.3], от него с помощью микровыключателя подается импульс на тиристорный усилитель. Затем усиленный сигнал от электрораспределителя подается на электроклапан 4 топлива, который открывает и подает топливо в камеру сгорания 1(I).
После поворота ротора 21 на угол 15° закрывается электроклапан 4 и включается система зажигания свечи 2. После поворота ротора 21 электрораспределителя на угол 20° подача искры в камеру сгорания 1(I) прекращается и открывается с опережением электроклапан 3 инжектора 12. Создав высокое давление в камере сгорания 1(I), отработанный газ подается в проходную камеру (11), которая стабилизирует давление на инжектор 12. При повороте ротора 21 на угол 55° открывается электроклапан 9 воздуха, сжатый воздух от воздушного компрессора 10 продувает оставшиеся отработанные газы в камере сгорания 1(I). При повороте ротора 21 на угол 70° закрывается электроклапан 3 и осуществляется заполнение камеры сгорания 1(I) свежим воздухом от компрессора 10. При повороте ротора 21 на угол 90° закрывается электроклапан 9 и процесс работы в камере сгорания 1(I) закончен. При повороте ротора на угол 180°, 270° и 360° происходит аналогичный процесс работы в камерах сгорания (КС) в КС-1-II, КС-1-III и КС-1-IV. Полный цикл работы в камерах сгорания показан на диаграмме фаз системы управления электрораспределителя [Фиг.3].
Получение пара в блоке рубашки парообразователя камер сгорания происходит следующим образом. При работе камер сгорания оставшаяся в рубашке вода нагревается и закипает. Пар направляется в отводы 8 и в инжектор 12. После повышения температуры в парообразователе и получения пара термочувствительный элемент 7 [Фиг.1] открывает и регулирует подачу воды от отвода 8 через термостат 6. Горячий газ с камер сгорания [Фиг.1, 2] подается через проходные камеры 11 к инжекторам 12. В инжекторах 12 смешивается с паром, в результате чего увеличивается энергоемкость рабочей смеси и осуществляется нейтрализация газа с камер сгорания. Проходные камеры 11 стабилизируют давление после камер сгорания.
Работа турбины 14 осуществляется следующим образом. Создается определенное давление после инжектора 12, рабочая смесь поступает на сопла и на лопасти турбины 14, вращает вал нагрузки 13, от которого передается основная мощность двигателя и приводится в движение компрессор 10 и электрогенератор 15. Отработанная газопаровая смесь выбрасывается в выхлопную трубу 22.