| Фиг. 50. Ползун прямоточной паровой машины. На фиг. а и б ползун изображен схематически. |  |
| Фиг. 9. Схема прямоточной паровой машины |  |
| Рис. 7-16. Схематический разрез через цилиндр прямоточной паровой машины. |  |
| Рис. 114. Прямоточная паровая машина. |  |
Наиболее распространенными типами паровых машин являются машины простого и двойного действия, компаунд- и тандем-маши-ны. К особой группе паровых машин относятся теплофикационные, прямоточные и различные быстроходные машины. [c.280]
Для уменьшения потерь тепла и повышения экономичности паровых машин применяются различные методы и средства (уменьшение вредного пространства, паровые рубашки, многократное расширение пара, принцип прямоточной работы пара, высокий подогрев пара, пар высокого давления, понижение давления на выпуске — конденсация пара и др.). [c.341]
Прямоточные машины (паровые ма шины) 799, XV. [c.490]
В обычных условиях практики при расчётной температуре охлаждающей воды 15° и нормальной нагрузке парового двигателя экономически наивыгоднейший вакуум не превышает для паровых турбин 95—96%, что соответствует давлению 0,05—0,04 ата, для паровых машин 85—90%, что соответствует давлению 0,25—0,1 ата. Исключение представляет прямоточная паровая машина Штумпфа, для которой противодавление составляет 0,05 ата. При переменных режимах работы двигателя экономически [c.309]
Прямоточные маши ны. В прямоточных паровых машинах впуск пара осуществляется через клапаны или золотники, расположенные на концах цилиндра, а выпуск [c.708]
Дисковые поршни или поршни со штоками. Обычная конструкция в машинах двойного действия, в которых работу производит пар или газ. Для чугуна и стали наиболее распространенная форма (фиг. 131 и 132) — полый поршень с наружной и внутренней стенками с укрепляющими внутренними ребрами. Фиг. 33 — поршень прямоточной паровой машины фирмы Эргардт и Замер, D = 630 мм. [c.372]
В прямоточной паровой машине (фиг. 9) рабочий цилиндр 7, не имеющий рубашек, по концам закрыт крышками 2, обогревае- [c.342]
В конденсационных паровых машинах обычно Р2 — 0,1—0,2 ата (в прямоточных машинах рз --0,05 ата). Стационарные паровые машины и локомобили чаще всего оборудуются смешивающими кондшсаторами (с параллельным током или с противотоком воды и пара). Смесь охлаждающей воды, воздуха и конденсата пара откачивается так называемым мокровоздушным насосам. Количество воды для юондеисации 1 кг отработавшего пара составляет [c.717]
Для уменьшения потерь тепла в паровой машине применяют различные способы и средства. Такими способами и средствами являются уменьшение вредного пространства, обогревание цилиндра машины острым паром (паровая рубашка), многократное расширение, прямоточность работы пара, повышение степени перегрева и давления, глубокое расширение с конденсацией отработавшего пара. Чем больше объем вредного пространства Уо, тем больше поверхность его стенок, а также количество находящегося в нем отработавшего пара. Острый пар, заполняя вредное пространство, понижает свою температуру (охлаждается) вследствие соприкосновения с поверхностью холодных стенок и смешения с отработавшим паром. Охлаждение же пара приводит к его начальной конденсации и тем больше, чем больше объем вредного пространства. Поэтому при конструировании паровых машин следует стремиться к уменьшению вредного пространства. Уменьшение начальной конденсации достигается применением паровой рубашки, позволяющей повышать температуру стенок цилиндра. Эффект от паровой рубашки практически ощутим в тихо ходных машинах, где соприкосновение острого пара со стенками цилиндра осуществляется в течение длительного периода времени. В быстроходных машинах эффективность паровой рубашки незначительна. [c.331]
Поскольку в настоящее время применение паровых машин весьма ограничено, приведем конструкцию локомобильной паровой машины, изображенной на фиг. 158. Это — машина двухкратного расширения, двойного действия с прямоточным цилиндром низкого давления (Ц.Н.Д.) Номинальная мощность машины 125 л. с. прн давлении пара р = 16 ата, температуре перегретого пара = 350-н 380° С с коиденсацией отработавшего пара. Число оборотов 280 в 1 мин. удельный расход пара при номинальной нагрузке [c.342]
Позднее построением паровых машин занимался ряд заводов России, но под влиянием иностранного капитала строились преимущественномелкие или специальные машины (транспортные и т. п.). В развитии конструкций паровых машин большую роль играли такие заводы как Ижорский, Николаевский, Сормовский, Коломенский, Брянский, Людиновский, Сумский, Киевский и др. Русские заводы были наиболее прогрессивны при внедрении перегретого пара, прямоточных машин и других крупных новшеств в области паровых машин. [c.244]
КОНДЕНСАТОР, прибор, в к-ром пар, выходящий из паровой машины или турбины, посредством действия охлаждающей воды (в очень редких, случаях—воздуха) сам обращается в воду (конденсат). Вследствие этого понижается противодавление, а следовательно увеличивается тепловой перепад между состоянием пара при впуске и выпуске, поэтому увеличивается и теоретич. работа 1 кг пара при прохождении его через паровой двигатель. В паровых машинах, работающих с конденсацией, обыкнсверно берут противодавление в пределах 0,15- -0,20 иг/слг абс. (ниже-—только в прямоточных машинах). В паровых же турбинах стремятся достигнуть более низкого противодавления 0,04 0,05 мз/сж абс. В проекте норм на паровые турбины (принятом как временный па 4-м Всесоюзном тенлотехнич. съезде) предлагаются следующие противодавления для паровых турбин [ ] [c.399]
Паровая А. с прямоточным котлом высокого давления. Фиг. 15 дает эскиз первого образца паровой пригородной А. 1934 г. Котлов а no TaBJJOHO два и две поршневые горизонтальные машины b но 150 Н с цилиндровыми золотниками и кулисами Стефенсона. Машины имеют зубчатые редукторы трамвайного типа и также пружинно подвешены. Паропроводы выполнены гибкими. Холодильники типа автомобильного радиатора с, общий вентилятор d вращается турбиной, работающей выхлопным паром машин. Топливо (бензин, бензол и нефть) подается поршневым насосом в форсунку одновременно с воздухом, что достигается общим приводом от турбинки, работающей на высоком давлении пара. Давление в котле, перегрев пара и подача воды из конденсаторного бака регулируются двумя несложными автоматами — термостатным и манометрическим. Машинисту остается только регулировать нагрузку паровых машин педалью дросселирования пара. Давление пара применяется от 6U до 80 at, перегрев — до 450° и конденсация — при атмосферном давлении. Кпд установки 12—15%. Вес всей установки от 6 до 9 кг на 1 Н на колесах (т. е. того же порядка, что дизелей без передачи). После первых же испытаний в 1934 г. герм, правительство полностью загрузило завод Геншеля (Hents hel) заказами и прекратило опубликование данных об этой технич. новинке крупнейшего значения. [c.157]
Применение прямоточных котлов открывает возможность регулирования установок высокого давления путем изменения давления в котле. Обычные котельные установки с большим водосодержанием и со значительной аккумулирующей способностью эксплуатируют при постоянном давлении. Регулирование в этом случае осуществляется изменением наполнения паровой машины или дросселированием пара перед турбиной. Прямоточный безбарабапный котел позволяет исключить регулирование машины, приводя мощность установки в соответствие с нагрузкой за счет изменения давления в котле. С ростом давления количество пара, проходящего через турбину, возрастает и соответственно возрастает мощность установки. [c.174]
Компоновка ВПГ и газотурбинного агрегата головного блока ПГУ мощностью 200 МВт Невинномысской ГРЭС показана на рис. 101. На рис. 102 дана компоновка машинного зала ТЭЦ с двумя блоками ПТУ мощностью по 150 МВт. Ширина машинного зала (39—42 м) определяется габаритами паровой турбины Т-100-130, входящей в блок ПГУ с ВПГ-450, и газовой турбины ГТ-35/50-770. Парогенератор прямоточного типа, в четырехкорпусном исполнении. В двух корпусах размещены экранированные топки, в остальных двух — конвективные поверхности нагрева. Экономайзер первой ступени расположен в машинном зале, остальные два — на открытой площадке у дымовой трубы. [c.207]
В машине, работающей на насыщенном паре, эта потеря может достигнуть до 50% от полезного расхода пара. Для уменьшения потерь QT начальной конденсации применяются а) перегретый пар, б) многократное расширение, в) паровая рубашка, г) увеличение числа оборотов машины, д) принцип прямоточности. [c.143]
Структура формулы (17-1) определяет мери борьбы с потерей от теплообмена а) увеличение числа оборотов (быстроходность) б) обогрев цилиндра при помощи паровой рубашки (цилиндр с двойными стенками) в) раздельный впуск и выпуск пара (у клапанных машин) г) многократное расширение пара в двух или трех последовательных цилиндрах д) введение или увеличение начального перегрева пара (весьма эффективное средство) е) применение принципа прямоточности. [c.708]
mash-xxl.info
Изобретение относится к двигателестроению, к паровым прямоточным двигателям, предназначенным для получения электроэнергии и привода машин и механизмов, причем особенностью двигателя является подача пара через крышку цилиндра.
В наиболее распространенных прямоточных двигателях корпус механизма парораспределения располагается отдельно от корпуса поршневого двигателя, что приводит к усложнению конструкции, потерям мощности и КПД двигателя. Известны различные конструкции двигателей указанного типа, решающие задачу упрощения их конструкций, повышения мощности и КПД.
Например, известен парогазовый поршневой двигатель, в котором для повышения КПД содержится источник питания, силовой цилиндр, поршень со штоком, установленные в цилиндре с образованием штоковой и поршневой полостей, ресивер высокого давления, распределительное устройство, выполненное в виде двухпозиционного дифференциального золотника, ресивер низкого давления и вспомогательный дифференциальный цилиндр, причем ресивер высокого давления сообщается со штоковой полостью через отверстие в силовом цилиндре, закрываемое торцом поршня при расположении последнего в исходном положении, а управляющая полость дифференциального золотника через пусковой клапан и регулируемый дроссель подключена к штоковой полости силового цилиндра, при этом поршневая полость вспомогательного дифференциального цилиндра постоянно сообщена с ресивером низкого давления, двухпозиционный золотник выполнен четырехлинейным и его вход соединен с источником питания, первый выход - с поршневой полостью силового цилиндра, второй выход - с ресивером низкого давления, а канал сброса подключен к штоковой полости вспомогательного цилиндра (RU 2330160 C1, 27.07.2008).
Известен также поршневой двигатель, содержащий размещенные в рабочем цилиндре поршень со штоком, распределительное устройство, включающее фиксатор и переключающий золотник, кинематически связанный двухпозиционным прерывистым механизмом зацепления со штоком цилиндра и подключенный двумя линиями связи к камерам привода перестановки подпружиненного с одной стороны запоминающего золотника, две рабочие линии которого подключены к полостям рабочего цилиндра, а также, по меньшей мере, один поршневой компенсатор, подключенный к линии связи, причем с целью расширения диапазона применения и повышения надежности, он снабжен перепускным клапаном, включенным между линиями связи переключающего золотника, механизм зацепления которого установлен соосно со штоком рабочего цилиндра, а фиксатор выполнен в виде двух поясков, установленных по краям переключающего золотника с образованием торцевых камер, подключенных каждая к одной из линий связи, при этом привод перестановки выполнен в виде поршня, опертого на пружину запоминающего золотника (RU 2018707 C1, 30.08.1994). Данный двигатель по существу содержит цилиндр, поршень, золотник, взаимодействующий с поршнем через систему управления работой двигателя, которая включает толкатель зацепа, двухпозиционный прерывистый механизм зацепления штока рабочего цилиндра, расположенный соосно штоку, причем толкатель зацепа жестко связан со штоком цилиндра, а зацеп жестко связан с переключающим золотником другого запоминающего золотника. Двигатель преобразует энергию рабочей среды в движения рабочего поршня за счет автоматического переключения подачи рабочей среды в правую и левую полости рабочего цилиндра запоминающим золотником, при этом одновременно переключается и слив рабочей среды. Данная конструкция двигателя является сравнительно сложной.
Известен пневмодвигатель возвратно-поступательного действия, содержащий корпус с торцовыми крышками, поршень со штоком, поршневую и штоковую полости, канал в корпусе для подачи в цилиндр рабочей среды и сообщающий штоковую полость с источником давления, канал отвода рабочей среды, выполненный в поршне и штоке, сообщенный с поршневой полостью (SU 1245773 A1, 23.07.1986).
Известен механизм парораспределения для поршневого двигателя, отличающийся тем, что в качестве органов парораспределения применено необходимое количество небольших по размеру и массе односедельных круглых, не разгруженных от осевой силы клапанов, установленных в крышках рабочих цилиндров таким образом, что избыточное максимальное давление пара всегда прижимает их к седлам, приводимым в действие от распределительных валов с профилированными в радиальном и осевом направлениях кулачками и имеющим возможность перемещаться в осевом направлении в целях количественного регулирования двигателя (отдельных цилиндров в частности), посредством штанг, толкателей и рычажного механизма (RU 2006139496 A, 20.05.2008). В этой заявке представлена паросиловая установка, состоящая из соединенных между собой гидравлически парового котлоагрегата, поршневого двигателя двойного расширения, конденсационной установки и механизма парораспределения двигателя.
Из представленных аналогов близким является поршневой двигатель, содержащий цилиндр, установленный в цилиндре поршень, золотник в корпусе, в стенке корпуса золотника выполнены отверстия, сообщенные с каналами паропроводов, которые закреплены на стенке корпуса золотника, отверстия в корпусе золотника и каналы паропроводов сообщены между собой через полость золотника и с источником рабочей среды, а в цилиндре выполнены окна для выпуска рабочей среды (RU 2018707 C1, 30.08.1994).
Данный двигатель имеет сравнительно сложную конструкцию, сложность приводит к увеличению числа пар трения, что в результате приводит к потерям мощности на преодоление трения, а также к потерям пара через уплотнения, Из зарубежной патентной документации известен поршневой двигатель, содержащий цилиндр с установленным в нем поршнем, каналы подачи рабочего тела в поршневую и штоковую полости цилиндра, распределитель рабочего тела с регулирующим гидравлическим клапаном (US 4022269 A, 10.05.1977), причем в другом известном поршневом двигателе каналы подачи рабочей среды в поршневую и штоковую полости цилиндра сообщены через трубчатый золотник, который установлен параллельно цилиндру (US 2265667 A, 12.01.1954).
В другом известном поршневом двигателе (US 1661558 A) золотник выполнен за одно с поршнем методом литья, что существенно усложняет конструкцию двигателя. Как следует из описания US 1661558 A, поршень этого двигателя имеет ступенчатую форму и его верхняя ступень, имеющая меньший диаметр, выполняет функции золотника. Эта ступень выполнена глухой, в ней нет отверстий, сообщающих полость золотника с каналами распределительного устройства двигателя. Движение рабочего тела (пара) известного двигателя требует применения дополнительного поршневого механизма для всасывания рабочего тела, что в итоге связано со сложностью устройства известного двигателя.
Из известных двигателей наиболее близким к двигателю, представленному в данном описании, является паровой прямоточный двигатель, в котором орган парораспределения перемещается вместе с поршнем как одна часть двигателя (RU 2548241 C1, 20.04.2015, прототип).
Указанный патент, выданный на имя заявителя данной заявки, представляет поршневой двигатель, содержащий цилиндрический корпус, по меньшей мере, одного цилиндра, установленный в корпусе цилиндра поршень, который шарнирно соединен с шатуном, и золотник, установленный в корпусе золотника, причем цилиндр выполнен с торцовой стенкой и отверстием в ней, золотник выполнен полым с верхними и нижними радиальными отверстиями в стенке золотника, в корпусе золотника выполнены радиальные отверстия, совмещаемые с нижними отверстиями полого золотника, нижние отверстия золотника сообщены с полостью цилиндра, полостью корпуса золотника и полостью золотника, корпус золотника установлен в отверстии торцовой стенки и жестко соединен с корпусом цилиндра, при этом золотник жестко соединен с поршнем с возможностью перемещения относительно корпуса цилиндра и корпуса золотника.
Второй вариант поршневого двигателя по патенту RU 2548241 C1 содержит цилиндрический корпус, по меньшей мере, одного цилиндра, установленный в корпусе цилиндра поршень, который шарнирно соединен с шатуном, и золотник, установленный в корпусе золотника, причем цилиндр выполнен с торцовой стенкой и отверстием в ней, золотник выполнен полым с верхними и нижними радиальными отверстиями в стенке золотника, в корпусе золотника выполнены радиальные отверстия, совмещаемые с нижними отверстиями полого золотника, нижние отверстия золотника сообщены с полостью цилиндра, полостью корпуса золотника и полостью золотника, корпус золотника установлен в отверстии торцовой стенки и жестко соединен с корпусом цилиндра, при этом в верхней части золотник закрыт крышкой, закрывающей сверху полость золотника, а нижний торец золотника расположен в полости цилиндра с возможностью контакта торца золотника с поршнем.
В патенте RU 2548241 C1 представлен также цилиндрический корпус поршневого двигателя одного цилиндра, корпус золотника с отверстиями в его стенке для подвода рабочей среды в золотник, причем цилиндрический корпус выполнен с верхней торцовой стенкой, в которой выполнено отверстие и в нем закреплен корпус золотника, а в стенке цилиндра выполнены выхлопные отверстия.
В двигателе по патенту RU 2548241 C1 для впуска пара применен цилиндрический золотник, представляющий собой полую трубку с креплением к поршню, в верхней и нижней частях которой имеются отверстия для прохода пара. Золотник движется в цилиндрическом корпусе, внутренняя поверхность которого плотно прилегает к внешней поверхности золотника и его уплотнениям, не позволяя пару свободно проходить между и золотником, и корпусом. Корпус прикреплен к крышке цилиндра так, что золотник, будучи прикреплен к поршню, свободно движется вместе с поршнем через крышку цилиндра. К корпусу подсоединен паропровод для подачи пара, а выпуск пара осуществляется через боковые окна цилиндра, как в обычном прямоточном двигателе. Отверстия в золотнике расположены так, что в период впуска пара в цилиндр верхние отверстия совпадают с отверстиями в корпусе для подвода пара из паропровода, а нижние отверстия позволяют выйти пару в пространство между поршнем и крышкой цилиндра, после того как пар прошел по внутреннему каналу золотника.
Общими признаками прототипа и представленного в данном описании технического решения является то, что каждый паровой двигатель содержит корпус, в котором расположен цилиндр с поршнем, соединенным через кривошипно-шатунный механизм с валом двигателя, на торце поршня закреплен корпус золотника для впуска пара, в корпусе золотника подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для впуска пара, а также впускные паропроводы, сообщенные с полостью корпуса золотника и полостью золотника для впуска пара.
Компоновка двигателя, изготовленного в соответствии с прототипом, позволила существенно упростить конструкцию и устранить потери сжатого пара, однако как показали испытания двигателя, он является сравнительно сложным и эта сложность связана с наличием боковых окон в цилиндре, через которые выпускается отработанный пар. Боковые окна в цилиндре связаны с необходимостью усложнения конструкции введением в конструкцию средств для отвода пара и закрывания указанных окон. При этом, как показали испытания изготовленного в соответствии с прототипом двигателя, его габариты не отвечают показателям компактности и не позволяют оптимально компоновать его с узлами транспортных и силовых машин.
Техническим результатом данного изобретения является повышение компактности и упрощение конструкции двигателя.
Технический результат получен паровым двигателем, содержащим корпус, в котором расположен цилиндр с поршнем, соединенным через кривошипно-шатунный механизм с валом двигателя, на торце цилиндра закреплен корпус золотника для впуска пара, в корпусе золотника подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для впуска пара, а также впускные паропроводы, сообщенные с полостью корпуса золотника и полостью золотника для впуска пара, причем на торце цилиндра закреплен второй корпус золотника для выпуска пара, в котором подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для выпуска пара, при этом корпус золотника для выпуска пара имеет выпускные паропроводы, сообщенные с полостями второго корпуса и второго золотника, в золотниках выполнены верхние и нижние отверстия, а в корпусах золотников выполнены верхние и нижние отверстия для выпуска пара, при этом золотник для впуска пара выполнен с глухим верхним торцом.
На фиг. 1 показан паровой двигатель при достижении поршнем ВМТ, положение впуска сжатого пара;
на фиг. 2 - двигатель при достижении поршнем НМТ, выпуск отработавшего пара;
на фиг. 3 - двигатель при достижении поршнем промежуточного положения, период работы пара или положение поршня при его возврате в исходное положение перед впуском пара в цилиндр;
на фиг. 4 - вид на двигатель сверху (увеличено).
Паровой двигатель (фиг. 1) содержит корпус 1 с цилиндром 2, имеющим крышку 3, образующую торец цилиндра. В цилиндре расположен поршень 4. На торце цилиндра закреплены корпус 5 золотника для впуска пара и корпус 6 золотника для выпуска пара. Верхние торцы корпусов 5 и 6 выполнены глухими. Корпус каждого золотника выполнен трубчатым. В корпусе 5 подвижно установлен трубчатый впускной золотник 7 для впуска пара, который закрыт сверху глухим торцом. В корпусе 6 подвижно установлен трубчатый выпускной золотник 8 для выпуска пара. Трубчатые золотники внутри имеют центральные полости.
Двигатель имеет связанный с поршнем 4 шатун 9, с которым связан коленчатый вал 10 с закрепленным на нем маховиком 11. Двигатель имеет впускные паропроводы 12 (фиг. 4), сообщенные с полостью корпуса 5 золотника и полостью золотника 7, и выпускные паропроводы 13, сообщенные с полостью корпуса 6 золотника и полостью золотника 8. В золотниках 7 и 8 (фиг. 1-3) выполнены верхние и нижние отверстия. Верхней черной точкой на впускном золотнике 7 (фиг. 2) показаны верхние впускные отверстия 14 впускного золотника 7. Отверстия 14 расположены в стенках трубчатого золотника. Верхней черной точкой на выпускном золотнике 8 (фиг. 1) показаны выпускные отверстия 15 выпускного золотника 8, выполненные в стенках трубчатого золотника 8. Верхним белым кружком на корпусе 5 (фиг. 2) показаны отверстия 16 в нем для впуска пара, выполненные в стенках трубчатого корпуса 5. Верхним белым кружком на корпусе 6 (фиг. 1) показаны отверстия 17 в корпусе 6 золотника для выпуска пара, выполненные в стенках корпуса 6. Нижними черными точками на золотниках 7 и 8 показаны отверстия 18 для прохода пара в золотники и выхода пара из золотников. Каждый золотник представляет собой полую трубку, прикрепленную к поршню. Жесткое соединение золотника с поршнем осуществлено так, что оно не мешает проходу пара. Корпус каждого золотника прикреплен к крышке 3 цилиндра так, что прикрепленный к поршню каждый золотник, свободно движущийся вместе с поршнем, движется в отверстии в крышки цилиндра. Размеры и расположение отверстий в каждом золотнике и каждом корпусе золотника подобраны с учетом того, что в течение периодов выпуска и впуска пара, отверстия остаются полностью или частично совмещены для прохода пара. В отличие от выпускного золотника 8 верхний торец впускного золотника 7 выполнен глухим, он закрыт верхней стенкой 19. Золотник 8 выполнен без верхней торцовой стенки, что не исключает выполнение золотника 8 с торцовой стенкой, выполненной так, как выполнен золотник 7. В случае исполнения золотника 8 с глухой верхней торцовой стенкой, возможно размещение дополнительного выпускного паропровода в верхней торцевой стенке корпуса 6 золотника 8.
Работает двигатель следующим образом. При работе двигателя каждый золотник движется в цилиндрическом корпусе, внутренняя поверхность которого плотно прилегает к внешней поверхности золотника и его уплотнениям, не позволяя пару свободно проходить между золотником и его корпусом. При движении поршня 4 (фиг. 1) вверх вместе с золотниками 7 и 8 осуществляется начало впуска пара в цилиндр через впускные паропроводы 12 (фиг. 4) непосредственно перед моментом достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). Это происходит в момент начала впуска пара через верхние отверстия 14 во впускном золотнике 7, когда отверстия 14 совмещаются с отверстиями 16 в корпусе 5 золотника 7. В этом положении пар проходит из подающего пар паропровода 12 через отверстия 14 и 16 в золотник 7 и далее, через центральную полость трубчатого впускного золотника 7 и нижние отверстия 18 золотника, пар попадает в цилиндр двигателя в надпоршневое пространство. При этом отверстия 15 выпускного золотника 8 перекрыты стенками корпуса 6 и пар не выходит из цилиндра в выпускные паропроводы 13.
После окончания периода впуска пара и прохождения поршнем ВМТ золотник 7 перемещается вместе с поршнем 4 в промежуточное положение (фиг. 3) к нижней мертвой точке (НМТ). Поскольку отверстия 14 золотника 7 перекрыты стенками корпуса 5, а сверху золотник закрыт глухим торцом, то пар из впускного паропровода 12 проходит через отверстия 16 в корпус 5 впускного золотника 7, при этом пар не попадает в цилиндр двигателя. Соответственно этому положению, отверстия 15 выпускного золотника 8 перекрыты стенками корпуса 6 и пар не выходит из цилиндра в выпускной паропровод 13. Кроме того, также отверстия 17 в выпускном корпусе 6 золотника 8 закрыты стенкой золотника и дополнительно препятствуют выходу пара наружу через выпускной паропровод 13. В этот период при перемещении поршня от ВМТ до НМТ происходит расширение находящегося в цилиндре пара, который действует на поршень и совершает полезную работу. Поскольку внутри золотников 7 и 8 пар присутствует, поступая через нижние отверстия 18 золотников, то он также участвует в работе при расширении пара.
При достижении НМТ верхние отверстия 15 в выпускном золотнике 8 совмещаются с отверстиями 17 в корпусе 6 этого золотника и пар выходит из цилиндра через нижние отверстия 18 золотника 8, его внутренний канал и далее, через отверстия 15 и 17, в выпускной паропровод 13. При этом отверстия 14 золотника 7 перекрыты стенками корпуса 5, сверху золотник закрыт глухим торцом корпуса и пар из впускного паропровода 12 проходит через отверстия 16 в корпус 5, но не попадает в цилиндр двигателя и не сообщается с выпускным паропроводом 13. При движении поршня вверх, после прохождения им НМТ, наступает промежуточное положение поршня (фиг. 3). В этот период, до момента достижения ВМТ, так же, как и в промежуточном положении при движении поршня вниз, отверстия 14, 15 и 17 перекрыты стенками и внутреннее пространство цилиндра не сообщается с впускным и выпускным паропроводами 12 и 13. В этот период происходит сжатие оставшегося в цилиндре и золотниках пара после его выпуска. При достижении поршнем ВМТ цикл работы двигателя повторяется.
Паровой двигатель имеет удовлетворяющую практическим требованиям компактность. Это достигнуто благодаря использованию части пространства над корпусом двигателя для размещения в нем выпускного золотника рядом с впускным золотником. Такая компоновка позволила исключить выпускные окна в цилиндре поршня, имеющие место в прототипе, что позволило существенно упростить конструкцию цилиндра и двигателя в целом.
Паровой двигатель, содержащий корпус, в котором расположен цилиндр с поршнем, соединенным через кривошипно-шатунный механизм с валом двигателя, на торце цилиндра закреплен корпус золотника для впуска пара, в корпусе золотника подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для впуска пара, а также впускные паропроводы, сообщенные с полостью корпуса золотника и полостью золотника для впуска пара, отличающийся тем, что на торце цилиндра закреплен второй корпус золотника для выпуска пара, в котором подвижно установлен выполненный в виде трубки золотник для выпуска пара, корпус золотника для выпуска пара имеет выпускные паропроводы, сообщенные с полостями второго корпуса и второго золотника, в золотниках выполнены верхние и нижние отверстия, а в корпусах золотников выполнены верхние и нижние отверстия для выпуска пара, при этом золотник для впуска пара выполнен с глухим верхним торцом.
edrid.ru
Изобретение относится к судостроению и может использоваться в энергетике, в насосостроении и в системах отопления. Водореактивный паровой прямоточный движитель имеет котел, водовод и нагреватель. Водовод движителя выполнен в виде трубы со входной и выходной подпружиненными заслонками, ограничивающими рабочую зону. При этом котел установлен в пределах рабочей зоны у верхней поверхности трубы водовода, и его полости сообщены с полостью трубы водовода в рабочей зоне над нагревателем. Котел такого движителя может быть выполнен по форме параллелепипеда или являться кольцевым. Движитель может быть выполнен с дополнительными котлами и нагревателями. Изобретение позволяет расширить возможности применения разнообразных источников в нагревателе, повысить экономичность движителя и снизить непроизводительные затраты энергии. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Движитель предназначен для использования в народном хозяйстве в кораблестроении, в энергетике в комплекте с турбиной, а также в системах отопления и насосостроении.
Известны как аналоги водяные движители с механическим перемещением жидкости типа водометов.
Ближайшим прототипом, который я знаю и привел ранее в заявке 15.06.06 «Движитель водореактивный паровой прямоточный», но литературы не нашел, является игрушка в виде модели катера с движителем, основанном на использовании взрывного характера парообразования для ускорения реактивного эффекта движения рабочего тела и состоявшем из квадратного, 20×20 мм, котла высотой 4 мм с верхней гранью-мембраной, двумя трубками-водоводами, диаметром около 4-х мм в нижней грани-днище, направленными к корме. Предварительно заполненный водой и подогреваемый снизу движитель довольно энергично перемещал кораблик. Недостатком устройства было быстрое, усталостное разрушение мембраны и превращение в пар всего объема жидкости в зоне подогрева (чем страдает и устройство по вышеприведенной заявке), поскольку площадь проходного сечения котла должна быть не менее сечения водовода, что снижало эффективность устройства.
Конструкция в статическом состоянии
На Фиг.1 представлена кинематическая схема движителя с внешним котлом прямоугольного плана и поперечным разрезом на Фиг.2, а на Фиг.3 - вариант конструкции с кольцевым котлом и поперечным разрезом на Фиг.4.
Движитель (Фиг.1 и 3) состоит из водовода 1 в виде трубы предпочтительно прямоугольного сечения, с укрепленным(и) у ее верхней поверхности тонкополостным(и) (т.е. малым расстоянием между верхней и нижней стенками) внешним(и) котлом(ами) 2 в виде, например, параллелепипеда (Фиг.2) или свернутого в кольцо (Фиг.4) так, что их полости сообщаются с полостью трубы в рабочей зоне, которая отделена подпружиненными входной и выходной заслонками-клапанами 3, установленными, например, жесткими на шарнирах, либо жестко закрепленными упругими, и нагревателя(ей) котлов 4, как на Фиг.2 или 3, причем обеспечивается возможность установки нагревателя внутри кольцевого котла и применения внешней теплоизоляции.
Конструкция в динамике
При вскипании жидкости в котле 1 пар проникает за выходную заслонку 2, частично конденсируется и подогревает жидкость, придает ей ускорение, а взрывообразно увеличившийся из остатка жидкости в котле объем пара открывает выходную заслонку, увеличивая скорость и инерцию движущейся по трубе жидкости, при этом резко повышается объем разреженного пространства за заслонкой, процесс, провоцируемый быстрой конденсацией пара и демпфированием котла, создающий условие для кавитации, - разреженное пространство - схлопывается и подсасывает в котел, через входную заслонку, очередную порцию жидкости, создавая эффект насоса. Процесс повторяется. Использование варианта с кольцевым котлом по Фиг.3 и 4 позволяет производить нагрев от, например, вторичного контура атомной энергоустановки.
Технические результаты применения изобретения
Они заключаются в расширении возможности применения разнообразных источников энергии в нагревателе, в повышении экономичности и КПД движителя за счет расположения всасывающего обреза трубы в передней части судна, возможности, а также в простоте конструкции, возможности применения выпускаемых промышленностью материалов и действующих технологий, кроме того, разделение объемов водовода и котла увеличивает производительность за счет уменьшения объема жидкости, нагреваемой в единицу времени, а применение внешней теплоизоляции снижает непроизводительные затраты энергии, что в сумме повышает КПД устройства.
1. Водореактивный паровой прямоточный движитель, содержащий котел, водовод и нагреватель, отличающийся тем, что водовод выполнен в виде трубы со входной и выходной подпружиненными заслонками, ограничивающими рабочую зону, при этом котел установлен в пределах рабочей зоны у верхней поверхности трубы водовода и его полости сообщены с полостью трубы водовода в рабочей зоне над нагревателем.
2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что котел выполнен по форме параллелепипеда.
3. Движитель по п.2, отличающийся тем, что котел является кольцевым.
4. Движитель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он выполнен с дополнительными котлами и нагревателями.
www.findpatent.ru
