тепловой двигатель

Формула изобретения

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий последовательно размещенные в парожидкостном тракте, заполненном легкокипящей жидкостью, испаритель-нагреватель, холодильник, по меньшей мере один гидромотор с магистралями входа и выхода, гидроаккумулятор, трубопровод с обратным клапаном, включенным в тракт соответственно между гидромотором и гидроаккумулятором с одной стороны и между нагревателем и холодильником с другой, а также байпасной линией с обратным клапаном, подключенной к тракту параллельно гидромотору, отличающийся тем, что, он снабжен гидрораспределителем, дополнительным гидроаккумулятором и системой управления, включающей устройство отключения подачи рабочей жидкости и переключатель направления вращения шестерен гидромотора, гидрораспределитель выполнен с шестью рабочими окнами, установлен между гидромотором и байпасной линией и кинематически связан с системой управления, при этом первое и второе рабочие окна установлены в тракте входа и выхода гидромотора, третье - между обратным клапаном, размещенным между гидромотором и гидроаккумулятором и обратным клапаном байпасной линии и выходом гидромотора, четвертое - на входе дополнительного трубопровода, параллельно соединенного с трактом обратного клапана байпаса, пятое - на входе дополнительного трубопровода, соединяющего гидроаккумулятор с магистралью входа гидромотора, шестое - на входе дополнительного трубопровода с обратным клапаном, соединяющего обратный клапан байпасной линии с трактом выхода гидромотора, причем в тракте байпасной линии между обратным ее клапаном и гидроаккумулятором установлен дополнительный гидроаккумулятор, подключенный к последнему через обратный клапан с приводным элементом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тепловым двигателям, а именно к устройствам, позволяющим осуществлять преобразование тепловой энергии в механическую, и может быть использовано для привода различных механизмов, например, автомобиля.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является тепловой двигатель, содержащий последовательно размещенные в парожидкостном тракте, заполненном легкокипящей жидкостью, испаритель-нагреватель, холодильник, по меньшей мере один гидромотор с магистралями входа и выхода, гидроаккумулятор, трубопровод с обратным клапаном, включенным в тракт соответственно между гидромотором и гидроаккумулятором с одной стороны и между нагревателем и холодильником с другой, а также байпасную линию с обратным клапаном, подключенную к тракту параллельно гидромотору.

Недостатком этого двигателя является низкая эффективность работы. Низкая эффективность обусловлена большой потерей энергии при торможении и стоянках, поскольку в двигателе отсутствует рекуперация энергии, так как при торможении механическая энергия (вращение гидромотора) идет на износ тормозных колодок, а при стоянке - на холостое вращение гидромотора.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет рекуперации энергии при торможении и остановках.

Поставленная цель достигается тем, что тепловой двигатель, содержащий последовательно размещенные в парожидкостном тракте, заполненном легкокипящей жидкостью, испаритель-нагреватель, холодильник, по меньшей мере один гидромотор с магистралями входа и выхода, гидроаккумулятор, трубопровод с обратным клапаном, включенным в тракт соответственно между гидромотором и гидроаккумулятором с одной стороны и между нагревателем и холодильником с другой, а также байпасную линию с обратным клапаном, подключенную к тракту параллельно гидромотору, снабжен гидрораспределителем, дополнительным гидроаккумулятором и системой управления, включающей устройство отключения подачи рабочей жидкости и переключатель направления вращения шестерен гидромотора, гидрораспределитель выполнен с шестью рабочими окнами, установлен между гидромотором и байпасной линией и кинематически связан с системой управления, при этом первое и второе рабочие окна установлены в тракте входа и выхода гидромотора, третье - между обратным клапаном, размещенным между гидромотором и гидроаккумулятором и обратным клапаном, байпасной линией и выходом гидромотора, четвертое - на входе дополнительного трубопровода, параллельно соединенного с трактом обратного клапана байпасной линии, пятое - на входе дополнительного трубопровода, соединяющего гидроаккумулятор с магистралью входа гдиромотора, шестое - на входе дополнительного трубопровода с обратным клапаном, соединяющего обратный клапан байпасной линии с трактом выхода гидромотора, причем в тракте байпасной линии между обратным ее клапаном и гидроаккумулятором установлен дополнительный гидроаккумулятор, подключенный к последнему через обратный клапан с приводным элементом

На чертеже изображен тепловой двигатель с одним гидромотором и системой управления в положении "Вперед"; на фиг. 2 - тепловой двигатель с четырьмя гидромоторами и системой управления в положении "Тормоз"; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Тепловой двигатель содержит последовательно размещенные в парожидкостном тракте, заполненном легкокипящей жидкостью, испаритель-нагреватель 1, холодильник 2, по меньшей мере один гидромотор 3 с магистралями 4 и 5 входа и выхода, гидроаккумулятор 6, обратный клапан 7, трубопровод 8 с обратным клапаном 9, включенным в тракт соответственно между гидромотором 3 и гидроаккумулятором 6 с одной стороны и между испарителем-нагревателем 1 и холодильником 2 с другой стороны, а также байпасную линию 10 с обратным клапаном 11, подключенную к тракту параллельно гидромотору 3. Между гидромотором 3 и байпасной линией 10 установлен гидрораспределитель 12 с шестью рабочими окнами, из которых окна 13 и 14 установлены в магистралях 4 и 5 гидромотора 3. Окно 15 расположено в дополнительном тракте 16, размещенном между гидромотором 3 и гидроаккумулятором 6 и обратным клапаном 11, байпасной линией 10 и магистралью 5 гидромотора 3. Окно 17 расположено на входе дополнительного трубопровода 18, параллельно соединенного с трактом обратного клапана 11 линии 10. Окно 19 расположено на входе дополнительного трубопровода 20, соединяющего гидроаакумулятор 6 с магистралью 4 входа гидромотора 3. Окно 21 расположено на входе дополнительного трубопровода 22 с обратным клапаном 23, соединяющего обратный клапан 11 байпасной линии 10 с магистралью 5 выхода гидромотора 3. В тракте байпасной линии 10 между обратным клапаном 11 и гидроаккумулятором 6 установлен дополнительный гидроаккумулятор 24, подключенный к основному гидроаккумулятору 6 через обратный клапан 25, с приводным элементом, выполненным в виде кинематически связанного с ним разделителем 26 дополнительного гидроаккумулятора 24. Обратный клапан 25 связан с разделителем 26 тросиком 27.

Гидрораспределитель 12 кинематически связан с системой управления, включающей устройство отключения подачи рабочей жидкости - тормоз 28 и рычаг-переключатель 29 управления направлением вращения шестерен гидромотора 3. К верхней части испарителя-нагревателя 1 подводится тепло, обозначенное стрелками 30.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

Если на верхнюю часть испарителя-нагревателя 1 воздействовать теплом, то жидкость в нем начнет испаряться, пар давит на зеркало жидкости, вытесняя ее через клапан 9, окно 13 (см. фиг. 1), к гидромотору 3, шестерни которого за счет прохода жидкости вращаются, обеспечивая преобразование тепловой энергии в механическую. Из гидромотора 3 жидкость через окно 14 поступает в гидроаккумулятор 6. При вытеснении всей жидкости из испарителя-нагревателя 1 трубы холодильника 2 оголяются и пар начинает на них конденсироваться, т. е. в районе труб холодильника 2 мгновенно образуется зона низкого давления, куда и устремляется пар из верхней части испарителя-нагревателя 1 до тех пор, пока не сконденсируется, т. е. в испарителе давление резко падает до парциального давления пара, клапан 7 открывается и жидкость из гидроаккумулятора 6 начинает заполнять испаритель-нагреватель 1: сначала его нижнюю, а затем верхнюю части. В это время клапан 9 закрыт, а клапаны 11 и 25 открываются, обеспечивая инерционное вращение гидромотора 3. После попадания жидкости в верхнюю часть испарителя-нагревателя 1 в нем начнется образование пара и цикл повторяется. Это и есть работа двигателя при положении педали тормоза 28 в крайнем верхнем положении и рычага-переключателя 29 в крайнем левом положении.

При нажатии на тормоз 28 вниз до упора (см. фиг. 2) окна 13 и 14 перекрываются, окно 15 по прежнему закрыто, а окна 17, 19 и 21 гидрораспределителя 12 открываются для прохода жидкости, при этом при продолжающемся воздействии тепла на верхнюю часть испарителя-нагревателя 1 жидкость в нем продолжает периодически испаряться, обеспечивая поступление жидкости к гидрораспределителю 12, при этом поскольку в это время окно 13 закрыто, а окно 17 открыто, то жидкость поступает в гидроаккумулятор 24, сжимая газ в его нижней части. Кроме того, поскольку окно 14 закрыто, жидкость с магистрали 5 гидромотора 3 через открытое окно 21 под давлением через клапан 23 поступает также в гидроаккумулятор 24. В этом случае при открытом окне 19 гидромотор 3, забирая часть жидкости из гидроаккумулятора 6, работает в режиме гидронасосов, заряжая гидроаккумулятор 24.

В данном случае при торможения энергия движения, например, автомобиля пойдет не на износ тормозных колодок и барабанов, а на зарядку гидроаккумулятора 24, который при отпускании тормоза через клапан 11 (при положении элементов по фиг. 1) обеспечивает его разрядку и создает дополнительный крутящий момент на колесах. За счет рекуперации энергии можно в несколько раз снизить расход топлива, особенно при движении по городу, например, в автобусах.

При полностью заряженном гидроаккумуляторе 24 при крайнем нижнем положении разделителя 26 тросик 27, натягиваясь, открывает клапан 25, обеспечивая перепуск жидкости из гидроаккумулятора 24 в гидроаккумулятор 6.

Зарядка гидроаккумулятора 24 осуществляется при работающем тепловом двигателе и во время стоянки автомобиля.

При переводе рычага-переключателя 29 в положение "назад" (в крайнее правое положение) в гидрораспределителе 12 открываются только окна 15 и 19, обеспечивая обратное вращение шестерен гидромотора 3, т. е. движение "задний ход" (для автомобиля).

Простота рекуперации энергии при торможении повышает эффективность работы предлагаемого двигателя по сравнению с известным в несколько раз для автомобиля при езде по городу. (56) Авторское свидетельство СССР N 1490317, кл. F 03 G 7/06, 1986.