BG4039U1

BG4039U1 - Low temperature combustion engine

Info

Publication number: BG4039U1
Application number: BG5072U
Authority: BG
Inventors: Божидар Русанов; Маринов Русанов Божидар; Кирил Карадачев; Петров Карадачев Кирил; Галин Костов; Станчев Костов Галин
Original assignee: Петров Карадачев Кирил; Станчев Костов Галин; Маринов Русанов Божидар
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-05-31

Abstract

The utility model relates to a low temperature combustion engine finding application in engineering, in particular in the absorption of low-grade (below 100 degrees) heat and its transformation into work, as well as an absorption of solar heat, geothermal heat, from cooling internal combustion engines, as well as waste heat from thermal power plants, nuclear power plants and other technological processes. The low temperature combustion engine consists of two working cylinders filled with fluid which are located on a common main platform, between that cylinders there is a a mechanism performing their movement in anti-phase. Above the working cylinders are mounted upper platforms. On the main platform there are arranged fixedly working pump and a circulating pump mechanically connected to the upper platforms of the two working cylinders. Below the main platform is located a valve distributor, which is mechanically connected to the upper platform of the one of working cylinders, as well as cold and hot heat exchangers hydraulically connected to the circulating pump and through the valve distributor to the working cylinders. The valve distributor is connected via pipelines to the inside of the working cylinders and to the secondary circuits of cold and hot heat exchangers, respectively. The low temperature combustion engine might consist of more than one working cylinder and a mechanism performing the movement of the working cylinders in anti phase. The low temperature combustion engine is easily feasible in terms of construction and widely applicable in engineering, especially for the absorption of low-grade heat (below 100 degrees) and its transformation into work.

Description

Полезният модел се отнася до нискотемпературен двигател намиращ приложение в техниката, особено при усвояването на нископотенциална (под 100 градуса) топлина и преобразуването и в механична работа, както и усвояването на топлина от слънчеви колектори, геотермална топлина, от охлаждането на двигатели с вътрешно горене, както и отпадъчна топлина от ТЕЦ, АЕЦ и други технологични процеси.The utility model refers to a low-temperature engine used in engineering, especially in the absorption of low-potential (below 100 degrees) heat and conversion and in mechanical work, as well as the absorption of heat from solar collectors, geothermal heat, cooling of internal combustion engines, as well as waste heat from thermal power plants, nuclear power plants and other technological processes.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е термоелектрически двигател [1] с работен флуид, който при затворен цикъл на Ранкин [2] дава възможност за добив на енергия от външни източници, като двигатели с вътрешно горене или слънчева енергия. Термоелектрическия двигател съдържа изпарител, свързан с топлообменна турбина и кондензатор, свързан с топлообменник за конденз на работния флуид в турбината. На входа течността е свързана към източник на топъл течен охладител от двигател с вътрешно горене. Като алтернатива турбината се захранва от слънчев колектор за подгряване на работния флуид. Системата е затворена, като турбината и електрическия генератор са капсуловани в общ корпус и няма изтичане на флуид в атмосферата.A thermoelectric motor [1] with a working fluid is known, which, in a closed Rankin cycle [2], enables the production of energy from external sources, such as internal combustion engines or solar energy. The thermoelectric motor comprises an evaporator connected to a heat exchange turbine and a condenser connected to a heat exchanger for condensing the working fluid in the turbine. At the inlet, the liquid is connected to a source of hot liquid cooler from an internal combustion engine. Alternatively, the turbine is powered by a solar collector to heat the working fluid. The system is closed, as the turbine and the electric generator are encapsulated in a common housing and there is no leakage of fluid into the atmosphere.

Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model

Нискотемпературният двигател се състои от два работни цилиндъра запълнени с флуид, разположени на обща основна платформа, между които има механизъм осъществяващ движението им в противофаза. Над работните цилиндри са монтирани горни платформи. На основната платформа са разположени неподвижно работна помпа и циркулационна помпа свързани с горните платформи на двата работни цилиндъра. Под основната платформа е разположен клапанен разпределител, който е свързан механично с горната платформа на единия работен цилиндър, както и топъл и студен топлообменници свързани хидравлично чрез клапанния разпределител с работните цилиндри. Вторичния кръг на студения топлообменник е свързан с входа на циркулационната помпа а нейния изход е свързан с вторичния кръг на топлия топлообменник. Клапанния разпределител чрез тръбопроводи, е свързан съответно с вътрешността на работните цилиндри и вторичните кръгове на студен и топъл топлообменници.The low-temperature engine consists of two working cylinders filled with fluid, located on a common main platform, between which there is a mechanism for their movement in antiphase. Above the working cylinders are mounted upper platforms. On the main platform there is a fixed working pump and a circulating pump connected to the upper platforms of the two working cylinders. Below the main platform is a valve distributor, which is mechanically connected to the upper platform of one working cylinder, as well as hot and cold heat exchangers hydraulically connected by the valve distributor to the working cylinders. The secondary circuit of the cold heat exchanger is connected to the inlet of the circulation pump and its output is connected to the secondary circuit of the hot heat exchanger. The valve distributor is connected to the working cylinders and the secondary circuits of the cold and hot heat exchangers via pipelines.

Нискотемпературния двигател е широко приложим в техниката, особено при усвояването на нископотенциална (под 100 градуса) топлина и преобразуването й в механична работа.The low temperature engine is widely applicable in technology, especially in the absorption of low potential (below 100 degrees) heat and its conversion into mechanical work.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures

По подробно полезният модел се пояснява с приложените фигури, където на:The utility model is explained in more detail with the attached figures, where:

Фигура 1 е представена принципната схема на нискотемпературен двигател - фаза 1Figure 1 shows the schematic diagram of a low temperature motor - phase 1

Фигура 2 е представена принципната схема на нискотемпературен двигател - фаза 2Figure 2 shows the schematic diagram of a low temperature motor - phase 2

Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model

Съгласно едно примерно изпълнение на нискотемпературен двигател, той се състои от два работни цилиндъра 1А и 1Б разположени на разстояние един от друг на обща платформа 2, като между тях имаAccording to an exemplary embodiment of a low-temperature engine, it consists of two working cylinders 1A and 1B located at a distance from each other on a common platform 2, between which there is

BG 4039 UI неподвижно монтирана греда 3 в горната и част, на която е захванат кобиличен механизъм, включващ подвижна греда 4 и две ролки 5 и 6 в двата и края. Ролките 5 и 6 са разположени съответно върху горните платформи 7 и 8 на двата работни цилиндъра 1А и 1Б.BG 4039 UI fixed beam 3 in the upper part and on which a rocker mechanism is attached, including a movable beam 4 and two rollers 5 and 6 at both ends. The rollers 5 and 6 are located on the upper platforms 7 and 8 of the two working cylinders 1A and 1B, respectively.

На основната платформа 2 в двата й края са разположени неподвижно работна помпа 9 свързана с горната платформа 7 на съответния работен цилиндър 1А и циркулационна помпа 10 свързана с горната платформа 8 на съответния работен цилиндър 1Б.On the main platform 2 at its two ends are fixedly mounted a working pump 9 connected to the upper platform 7 of the respective working cylinder 1A and a circulation pump 10 connected to the upper platform 8 of the respective working cylinder 1B.

Под основната платформа 2 е разположен клапанен разпределител 11 който е свързан механично с горната платформа 8. Хидравличния вход на циркулационната помпа 10, чрез тръбопровода 15 е свързан с вторичния кръг на студения топлообменник 12, а хидравличния изход на циркулационната помпа 10, чрез тръбопровода 14 е свързан с вторичния кръг на топлия топлообменник 13.Below the main platform 2 is a valve distributor 11 which is mechanically connected to the upper platform 8. The hydraulic inlet of the circulation pump 10 is connected to the secondary circuit of the cold heat exchanger 12 via a line 15, and the hydraulic outlet of the circulation pump 10 is connected to the upper circuit 14. connected to the secondary circuit of the hot heat exchanger 13.

Клапанния разпределител 11 чрез тръбопроводите 16 и 18 е свързан съответно с вътрешността на работните цилиндри 1А и 1Б. Вторичния кръг на студения топлообменник 12 чрез тръбопровода 17 е свързан с клапанния разпределител 11, а вторичния кръг на топлия топлообменник 13, чрез тръбопровода 19 е свързан с клапанния разпределител 11.The valve distributor 11 is connected to the inside of the working cylinders 1A and 1B, respectively, via pipes 16 and 18. The secondary circuit of the cold heat exchanger 12 is connected to the valve distributor 11 via a line 17, and the secondary circuit of the hot heat exchanger 13 is connected to the valve distributor 11 via a line 19.

Нискотемпературния двигател действа в два такта по следния начин:The low temperature engine operates in two strokes as follows:

Вторичният кръг на студения топлообменник 12 и вторичния кръг на топлия топлообменник 13, както и работните цилиндри 1А и 1Б са запълнени с работен флуид (фреон, пропан, бутан, амоняк, въглероден двуокис и др.). При започване на начален такт, работния цилиндър 1А се намира в крайно горно положение и е свързан чрез тръбопровода 16, през клапанния разпределител 11 чрез тръбопровода 19 с вторичния кръг на топлия топлообменник 13. Работния цилиндър 1Б се намира в крайно долно положение и е свързан чрез тръбопровода 18, през клапанния разпределител 11 чрез тръбопровода 17 с вторичния кръг на студения топлообменник 12 (фиг. 1).The secondary circuit of the cold heat exchanger 12 and the secondary circuit of the hot heat exchanger 13, as well as the working cylinders 1A and 1B are filled with working fluid (freon, propane, butane, ammonia, carbon dioxide, etc.). At the start of the initial stroke, the working cylinder 1A is in the uppermost position and is connected via the line 16, through the valve distributor 11 through the line 19 to the secondary circuit of the hot heat exchanger 13. The working cylinder 1B is in the lowest position and is connected by line 18, through the valve distributor 11 through line 17 with the secondary circuit of the cold heat exchanger 12 (Fig. 1).

В този момент клапанния разпределител 11 чрез механичната си връзка с горната платформа 8 превключва и променя първоначалните връзки на системата, при което работния цилиндър 1Б се свързва чрез тръбопровода 18 през клапанния разпределител 11 и тръбопровода 19 с вторичния кръг на топлия топлообменник 13. Работния цилиндър 1А се свързва чрез тръбопровода 16 през клапанния разпределител 11 с вторичния кръг на студения топлообменник 12 чрез тръбопровода 17.At this point, the valve distributor 11 through its mechanical connection to the upper platform 8 switches and changes the initial connections of the system, whereby the working cylinder 1B is connected via the pipe 18 through the valve distributor 11 and the pipe 19 to the secondary circuit of the hot heat exchanger 13. The working cylinder 1A is connected via line 16 through the valve distributor 11 to the secondary circuit of the cold heat exchanger 12 via line 17.

Това води до изпарение, разширение и повишаване налягането в работния цилиндър 1Б и до конденз и понижаване налягането на работния цилиндър 1А. При това положение започва движение на работния цилиндър 1Б към крайно горно положение и чрез кобиличния механизъм, движение на работния цилиндър 1А към крайно долно положение. При достигане на крайно горно положение на работния цилиндър 1Б и крайно долно положение на работния цилиндър 1А клапанния разпределител 11 превключва и възстановява първоначалното състояние на връзките в системата (фиг. 2).This leads to evaporation, expansion and increase of the pressure in the working cylinder 1B and to condensation and decrease of the pressure of the working cylinder 1A. In this position, the movement of the working cylinder 1B to the extreme upper position begins and, through the rocker mechanism, the movement of the working cylinder 1A to the extreme lower position. Upon reaching the extreme upper position of the working cylinder 1B and the extreme lower position of the working cylinder 1A, the valve distributor 11 switches and restores the initial state of the connections in the system (Fig. 2).

Това води до изпарение, разширение и повишаване на налягането в работния цилиндър 1А и до конденз и понижаване налягането в работния цилиндър 1Б. При това положение започва движение на работния цилиндър 1А към крайно горно положение и чрез кобиличния механизъм, движение на работния цилиндър 1Б към крайно долно положение.This leads to evaporation, expansion and increase of the pressure in the working cylinder 1A and to condensation and decrease of the pressure in the working cylinder 1B. In this position, the movement of the working cylinder 1A to the extreme upper position begins and through the rocker mechanism, the movement of the working cylinder 1B to the extreme lower position.

При достигане на крайно горно положение на работния цилиндър 1А и крайно долно положение на работния цилиндър 1Б, клапанния разпределител 11 превключва (фиг. 1) и цикъла се повтаря.Upon reaching the extreme upper position of the working cylinder 1A and the extreme lower position of the working cylinder 1B, the valve distributor 11 switches (Fig. 1) and the cycle is repeated.

Циркулационната помпа 10, задвижвана чрез механичната си връзка с горната платформа 8, на всеки такт засмуква флуид в течна фаза (конденз) от студения топлообменник 12 и го инжектира в топлия топлообменник 13. Работната помпа 9, чрез механичната си връзка с горната платформа 7, на всеки такт припомпва флуид и извършва полезна механцчна работа.The circulation pump 10, driven by its mechanical connection to the upper platform 8, at each stroke sucks fluid in the liquid phase (condensation) from the cold heat exchanger 12 and injects it into the hot heat exchanger 13. The working pump 9, through its mechanical connection to the upper platform 7, at each stroke it pumps fluid and performs useful mechanical work.

Claims

A low-temperature engine, which uses the conversion of heat into mechanical work by using fluid and changing its physical state from liquid to gaseous and vice versa, is characterized by the fact that it consists of two working cylinders (1A) and (1B) located on a common main platform (2), between which there is a mechanism for the movement of the working cylinders (1A) and (1B) in antiphase, and on the main platform (2) are fixed stationary working pump (9) and circulating pump (10) mechanically connected to the working cylinders (1A) and (1B), and under the main platform (2) there is a valve distributor (11), which is mechanically connected to the working cylinder (1B) and cold and hot heat exchangers (12), (13) which are hydraulically connected to a circulation pump (10) and hydraulically connected to the operating cylinders (1A) and (1B) by means of a valve distributor (11)