СИЛОВАЯ УСТАНОВКА С РАЗДЕЛЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ СЖАТИЯ И РАСШИРЕНИЯ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения эффективности преобразования термохимической энергии сжигаемого топлива в механическую работу.
Известна силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения (см. патент на полезную модель. RU 52938, F02B 5/02. Опубл. 27.04.2006.), содержащая: поршневую расширительную машину с кривошипно-шатунным механизмом, поршнем, впускным и выпускным коллекторами, впускным и выпускным клапанами; форсунку; топливный бак; топливопровод; двигатель Стирлинга, оборудованный полостью для прохода отработавших газов; компрессор; трубопровод и ресивер.
Недостатками этой силовой установки является необходимость иметь высокую температуру отработавших газов (600-700°C) для обеспечения двигателя Стирлинга теплотой, достаточной для выработки им мощности, требуемой для привода компрессора. Расчеты же, проведенные авторами настоящей заявки, показали, что при расширении продуктов сгорания до давления окружающей среды температура отработавших газов, выходящих из расширительной машины, никогда не превышает 380°C, чего совершенно недостаточно для привода в действие двигателя Стирлинга (Матиевский, Д.Д. Определение оптимальной максимальной температуры рабочего тела двигателя Стирлинга, утилизирующего теплоту отработавших газов поршневого ДВС / Д.Д.Матиевский, В.А.Романов, B.C.Кукис, А.И.Рыбалко // Ползуновский вестник. - №3. - Т.1. - 2010. - С.91-99).
Данная силовой установки с разделенными процессами сжатия и расширения является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение эффективности преобразования термохимической энергии сжигаемого топлива в механическую работу.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемой силовой установке с разделенными процессами сжатия и расширения процесс сжатия воздуха осуществляется в компрессоре с приводом от высокочастотного электрического генератора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей за счет кинетической энергии потока отработавших газов, выбрасываемых из поршневой расширительной машины, где осуществляется расширение сжатого в компрессоре воздуха, сопровождающееся сгоранием топлива.
Анализ предлагаемого технического решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство силовой установки с разделенными процессами сжатия и расширения.
Предлагаемая силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения содержит: поршневую расширительную машину 1 с кривошипно-шатунным механизмом 2, поршнем 3, выпускным 4, впускным 5 клапанами, выпускным 6 и впускным 7 коллекторами; форсункой 8; топливный бак 9 с топливопроводом 10; газовую турбину 11, высокочастотный электрический генератор 12; компрессор 13, соединенный трубопроводом 14 с ресивером 15.
Предлагаемая силовая установка с разделенными процессами сжатия и расширения работает следующим образом.
После завершения очередного рабочего цикла, отработавшие газы из расширительной машины 1 через выпускной клапан 4 по выпускному коллектору 6 поступают в газовую турбину 11, приводящую в действие высокочастотный генератор 12. Мощность, вырабатываемая высокочастотным генератором 12, используется для сжатия воздуха в компрессоре 13. Сжатый воздух по трубопроводу 14 подается в ресивер 15, откуда по впускному коллектору 7 через впускной клапан 5 поступает в цилиндр расширительной машины 1 в момент, когда поршень 3 начинает перемещаться от верхней мертвой точки к нижней. В это же время в цилиндр расширительной машины 1 через форсунку 8 впрыскивается топливо, поступающее по топливопроводу 10 из топливного бака 9. Поступившее в цилиндр топливо воспламеняется и происходит расширение продуктов сгорания, сопровождающееся производством работы по перемещению поршня 3. Через кривошипно-шатунный механизм 2 эта работа передается на выход из расширительной машины 1 и может быть полезно использована.
По сравнению с прототипом предлагаемая силовая установка не использует для привода компрессора двигатель Стирлинга, работающий за счет термического потенциала отработавших газов, так как для привода компрессора служит газовая турбина, работающая за счет кинетической энергии потока отработавших газов, выбрасываемых из поршневой расширительной машины.