ГИДРОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидротурбинным 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 бесшатунного силового механизма.
Известен двигатель внутреннего сгорания (SU авторское свидетельство, 11278, F02G /02, 1929 г.), состоящий из поршневого бесшатунного 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 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 причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся ограниченность применения известного двигателя в виду невозможности изменения направления вращения гидротурбины, невозможности отключения гидротурбины при работающем двигателе.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка усовершенствованного гидротурбинного двигателя внутреннего сгорания с улучшенными техническими характеристиками.
Техническим результатом является возможность регулирования степени сжатия двигателя без его остановки и изменение направления вращения гидротурбины.
Поставленная задача достигается тем, что гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания, выполненный с пневматическим приводом системы газораспределения и регулируемой степенью сжатия, содержащий корпус с гидротурбиной, по меньшей мере, два цилиндра с поршнями, жестко соединенные штоками между собой и перемещающиеся в насосных камерах, трубопровод, согласно полезной модели дополнительно снабжен запорными вентилями, установленными в трубопроводе, и баком рабочей жидкости, соединенным с трубопроводом двумя запорными вентилями.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Включение в конструкцию двигателя бака рабочей жидкости, соединенного с трубопроводом запорными вентилями позволяет регулировать во время его работы, не останавливая двигатель. С наличием запорных вентилей появляется возможность вращения турбины в правую и левую стороны, увеличение или уменьшения хода поршня, что приводит к увеличению или уменьшению мощности двигателя и потребления топлива, возможность регулирования степени сжатия, не останавливая двигатель. Все это в целом, расширяет возможность применения предлагаемого двигателя и улучшает его технические характеристики.
На чертеже представлен заявляемый гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель состоит из рабочего цилиндра 1, с поршнями 2 и 3 и пневматической системой газораспределения. Поршни 2 и 3 жестко соединены между собой штоками 4 и перемещаются в насосной камере 5. Пневматическая система газораспределения включает воздуховод продувки камеры сгорания 6 и воздуховод удаления продуктов горения 7. Бак 8 рабочей жидкости предназначен для регулировки количества жидкости, увеличения или уменьшения мощности, а также степени сжатия. Запорный вентиль 9 соединяет трубопроводы 10 и выполняет роль узла сцепления. Запорные вентили 11, 12 соединяют трубопровод 10 с баком рабочей жидкости 8. Запорные вентили 13, 14, 15, 16 соединяют трубопровод 10 с турбиной 17. Запорные вентили 18, 19 отключают турбину 17 от трубопровода 10. Запорные вентили 20, 21 служат для подключения других турбин или для распределения давления жидкости между ними. Трубопровод 22 предназначен для гидропривода открытия клапана подачи топлива.
Работа гидротурбинного двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.
Пуск двигателя осуществляется сжатым воздухом. При нахождении поршня 2 двигателя в верхней мертвой точке происходит сжатие и нагрев воздуха, через клапан или форсунку происходит подача топлива или (смеси газов), далее идет процесс расширения. Поршень 2, соединенный штоком 4 с поршнем 3, находящимся в насосной камере, под давлением идет вниз и давит на жидкость. Жидкость под давлением через запорные вентили 18, 19, 16 раскручивают турбину 17 в правую сторону. Одновременно жидкость давит на поршень 3 насосной камеры другого цилиндра. Давление через шток 4 передается на поршень 2, который в свою очередь сжимает воздух, нагревая его, происходит подача топлива, и весь процесс повторяется в обратном порядке. Если перекрыть запорные вентили 13, 16 и открыть вентили 14, 15 турбина будет вращаться в противоположную сторону. Перекрывая вентили 18, 19, 20, 21 и, открыв вентиль 9, двигатель будет работать сам на себя, не раскручивая турбину 17. Открывая, закрывая вентили 11, 12, которые соединены с акселератором, можно стравливать или подавать жидкость в систему гидротурбинного двигателя, тем самым увеличивая или уменьшая ход поршня, что приводит к увеличению или уменьшению мощности двигателя и потребления топлива. Перекрывая вентили 18, 19, 20, 21 можно распределять мощность двигателя между дополнительными турбинами или включать и отключать их.
Предлагаемый новый тип двигателя вобрал в себя все лучшее из известных двигателей внутреннего сгорания, турбин, паровых двигателей, насосов. В нем могут применяться сопла, диффузоры, дросселирование. Двигатель может работать с ядерным реактором, паровым котлом, на любом виде топлива. Может использовать экологически чистый вид энергии, энергию морского прибоя, энергию отлива и прилива, гейзеров, что решает проблемы дефицита энергии прибрежных стран. В этом случае двигатель изготавливается из бетона и полимеров. Предлагаемый гидротурбинный двигатель внутреннего сгорания экономичен даже при большой мощности, так как объем рабочей камеры регулируется во время работы. Не надо отключать цилиндры для экономии топлива. Степень сжатия можно регулировать во время работы двигателя, не останавливая двигатель. Отсутствуют такие узлы как сцепление и редуктор, эти функции предусмотрены конструктивными особенностями двигателя, делая их проще, дешевле и надежнее. Также предлагаемый двигатель перспективен для разработки и применения новых видов топлива, улучшения термодинамических характеристик жидкого воздуха и смеси газов, для работы по замкнутому циклу.