угольный двигатель кашеварова "удк"

Формула изобретения

1. Угольный двигатель, содержащий корпус с рабочей камерой, камеру сгорания, устройство подачи угольной пыли в камеру сгорания, компрессор, запальное устройство и электронный блок управления, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными рабочими камерами и дополнительной камерой сгорания, объединенными с одноименными камерами соответственно в блок рабочих камер и блок камер сгорания, в первом из которых рабочие камеры выполнены расширительными, образованы статорами и размещенными в них на валах роторами с направляющими и расположены вместе с распределительной камерой, сообщенной с расширительными камерами, в общем корпусе, в блоке камер сгорания обе камеры спарены с образованием общей горловины, сообщенной с распределительной камерой, и снабжены паровой камерой, сообщенной с кольцевой камерой блока рабочих камер входным патрубком, а с распределительной камерой выходным патрубком и окружающей камеры сгорания, кроме того, двигатель снабжен камерами выхлопных газов с камерами, установленными в них с возможностью превращения воды в пар, шестернями, установленными на валах роторов с образованием зубчатого зацепления с шестерней распределительной камеры, установленной с возможностью вращения, лопатами, установленными в направляющих роторов с возможностью перекрытия расширительных камер, устройством для получения горячей воды или пара высоких параметров за счет утилизации отходящего тепла двигателя, воронкой, выходное отверстие которой помещено в сопловое сужение патрубка, сообщенного с компрессором, и цилиндром с электродвигателем и с углезацепами, установленными над воронкой с возможностью вращения, а устройство подачи угольной пыли снабжено ленточным транспортером подачи угольной пыли, установленным с возможностью подачи угольной пыли от угольной мельницы к упомянутому цилиндру.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ленточный транспортер выполнен с углезацепами и установлен выходным концом над цилиндром с углезацепами, электронный блок управления выполнен в виде компьютера с возможностью регулирования скорости вращения вала электродвигателя и связанного с ним цилиндра с углезацепами, воронка установлена широким отверстием под цилиндром с углезацепами, а узким отверстием подключена к патрубку подачи сжатого воздуха от компрессора и расположена в сопловом сужении патрубка, идущего вниз от воронки, соединенного с горловиной камер сгорания и снабженного ребром с острием, разделяющим его на два патрубка, каждый из которых подсоединен к своей камере сгорания.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что камеры сгорания выполнены из жаропрочного материала и установлены в паровой камере, разделенной перегородкой на верхнюю и нижнюю половины, соединенные между собой отверстием в тупиковом выступе паровой камеры между двумя камерами сгорания, причем двигатель снабжен патрубком, соединяющим нижнюю половину паровой камеры с кольцевой камерой, с патрубком, перекрытым клапаном и соединяющим верхнюю половину паровой камеры с распределительной камерой, форсунками с патрубком, перекрытым клапаном и соединенным с газоводом природного газа, запальное устройство выполнено в виде электросвечей зажигания, установленных под форсунками, в блоке камер сгорания установлены дверцы, подпружиненные с возможностью перекрытия каждой патрубка, соединяющего камеру сгорания с устройством подачи угольной пыли, дверца, ось вращения которой расположена вертикально на конце тупикового выступа паровой камеры, установлена с возможностью попеременного перекрытия горловины двух камер сгорания с зазором и с обеспечением эжекторного эффекта, на перегородке паровой камеры в ее тупиковом выступе установлен электродатчик температуры, блок камер сгорания снабжен теплоизоляционным покрытием наружной поверхности, при этом электросвечи, электродатчик температуры, клапаны форсунок и патрубки выхода пара из паровой камеры подключены к компьютеру с возможностью управления их работой.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что блок рабочих камер содержит три статора с роторами, образующих три расширительные камеры и установленных с трех сторон распределительной камеры, и три камеры выхлопных газов с паровыми или водяными камерами, установленными между статорами, причем расширительные камеры сообщены входными окнами в статорах с распределительной камерой и выходными окнами с камерами выхлопных газов, валы роторов выполнены в виде полуосей вращения с установленными на них шестернями, распределительная камера выполнена в виде цилиндрического корпуса и размещенного в нем с возможностью вращения цилиндра с полуосью вращения и шестерней, установленной на ней с возможностью зацепления с шестернями роторов, при этом шестерни расположены со стороны одного из торцов корпуса блока рабочих камер, наружная поверхность которого имеет теплоизоляционное покрытие, а распределительная камера имеет входное отверстие для газов из блока камер сгорания и выходные окна для подачи этих газов в расширительные камеры.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что устройство для получения горячей воды или пара высоких параметров содержит водяной насос, теплообменник, водяные или паровые камеры, установленные в камерах выхлопных газов и соединенные через кольцевую камеру с паровой камерой блока камер сгорания, которая соединена патрубком, перекрытым клапаном, с распределительной камерой через ее входное отверстие.

Описание изобретения к патенту

Угольный двигатель УДК относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), работающим на твердом топливе (углеводородном),и предназначен для тепловых электростанций (ТЭС), кораблей морского и речного флота и наземных транспортных и энергетических машин и может успешно конкурировать с двигателями, работающими на природном газе или жидком топливе.

Наиболее близким к изобретению является угольный двигатель, содержащий корпус с рабочей камерой, камеру сгорания, устройство подачи угольной пыли в камеру сгорания, компрессор, запальное устройство и электронный блок управления [1]

Недостатками этого двигателя являются сложная конструкция, невысокие КПД и удельная мощность.

Задачей изобретения является создание нового, более совершенного ДВС с более простыми конструктивными блоками и связями, обеспечивающего при этом более высокий КПД и удельную мощность, компактность, возможность его нормальной работы с продуктами сгоревшей угольной пыли, в которых имеется до 0,5% по массе частиц золы.

Поставленная задача решается за счет того, что усовершенствованы конструкции блока рабочих камер, блока камер сгорания, блока управления, систем подготовки и подачи топлива.

В результате стало возможным обеспечить увеличение крутящего момента рабочего вала, благодаря чему двигатель не глохнет практически при любой нагрузке на рабочий вал, что исключает необходимость в коробке передач.

По сравнению с ДВС, работающими на жидком и газообразном углеводородном топливе, УДК использует более дешевый каменный уголь и при этом имеет больший КПД, большую удельную мощность, большую эксплуатационную надежность, меньший срок окупаемости затрат на его изготовление по сравнению со сроком окупаемости затрат на изготовление поршневого ДВС такой же мощности.

На фиг. 1 дан вид на УДК сверху; на фиг. 2 сечение по А-А на фиг. 1 в увеличенном виде; на фиг. 3 сечение по Б-Б на фиг. 1; 4 и 5 узлы I и II на фиг. 2, увеличенные в 3 раза по сравнению с фиг. 2; на фиг. 6 окна; на фиг. 7 сечение по В-В на фиг. 2; на фиг. 8 сечение по Г-Г на фиг. 7, увеличенное в 4 раза; на фиг. 9 узлы III и IV на фиг. 7, увеличенные в 4 раза по сравнению с фиг. 7; на фиг. 10 вид сбоку на устройство сжигания угольной пыли в УДК; на фиг. 11 сечение по Д-Д на фиг. 10 в увеличенном виде; на фиг. 12 сечение по И-И на фиг. 11; на фиг. 13 сечение по Е-Е на фиг. 10 в увеличенном виде; на фиг. 14 сечение по З-З на фиг. 11; на фиг. 15 сечение по Ж-Ж на фиг. 13; на фиг. 16 вертикальное сечение камеры сгорания; на фиг. 17 вертикальное сечение бункера с ленточным транспортером УДК для транспортных машин; на фиг. 18 узел II (воронка) на фиг. 13.

УДК имеет блок 1 рабочих камер, блок 2 камер сгорания,компрессор 3, водяной насос 4, теплообменник 5, ленточный транспортер 6, устройство 7 подачи угольной пыли в патрубок 8, соединяющий это устройство с блоком камер сгорания 2. При этом водяной насос 4, теплообменник 5 и камеры, соединенные водо- и паропроводами, представляет устройство получения горячей воды для теплотрассы и пара высоких параметров для двигателя за счет утилизации тепловых отходов двигателя.

Блок 1 рабочих камер имеет три статора 9, корпуса которых жестко соединены с корпусом 10 распределительной камеры.

В каждом статоре 9 установлен ротор 11, полуоси 12 вращения которого установлены в торцевых стенках 13 блока 1.

Цилиндрические поверхности статора 9 и ротора 11 образуют ряд расширительных камер 14. Камеры отделены друг от друга радиальными стенками 15 статора 9.

Роторный двигатель имеет направляющие 16, жестко связанные с его цилиндрическим корпусом, ободами 17 и дисками 18, в виде диаметральных стенок, разделяющих ротор 11 на равные части по числу расширительных камер 14. В направляющих 16 перемещается заслонка в виде лопаты 19 со штоком 20. На середине края лопаты 19 установлен ролик 21, прокатывающийся по внутренней поверхности статора 9 так, что между краем лопаты 19 и поверхностью статора 9 образуется зазор менее 1 мм, исключающий трение между краем лопаты 19 и статором 9. С задней поверхностью лопаты 19 по всему ее контуру, противостоящему статору 9, соединена (например, точечной сваркой) тонкая пластина 23 пружинной стали, перекрывающая зазор между лопатой 19 и статором 9 и скользящая при движении лопаты 19 по поверхности статора 9. Полоска 23 в виде шлейфа в 2-3 мм, соприкасающегося с поверхностью статора 9, прижимается к этой поверхности давлением газов, приводящих в движение лопату 19, и перекрывает зазор, уменьшая возможность прохода газов в этот зазор в обгон лопаты 19.

На направляющих 16 установлены ролики 24, прокатывающиеся по поверхностям краев лопаты 19 и штока 20 (фиг. 5 и 8) во время движения лопаты 19 и направляющих 16 с воздушным зазором, исключающим трение поверхностей направляющих 16 с поверхностями лопаты 19 и штока 20.

В корпусе 10 распределительной камеры помещен цилиндр 25, вращающийся на полуоси 26 и в роликовых подшипниках 27, установленных на торцевых стенках 13 блока 1. В корпусе 10 прорезаны окна 28 по образующей цилиндрической поверхности, равные ширине расширительной камеры 14, а по дуге в 2 раза больше дуги окна 29, прорезанного в статоре 9, в передней части расширительной камеры 14. В цилиндре 25 распределительной камеры против каждой расширительной камеры 14 прорезано по одному окну 30, имеющему ширину, равную ширине камеры 14, и длину, по дуге почти равную длине дуги окна 28 (фиг. 6). Через окна 30, 28 и 29 в переднюю часть расширительной камеры 14 поступает газопаровая смесь, которая, совершив рабочий ход лопаты 19, выходит через окна 31 в задней части расширительной камеры 14 в камеру 32 выхлопных газов. Окна 29, 31, 34 расширительной камеры 14 имеют рель 33 для прокатки по нему ролика 21 лопаты 19.

Во время прохода ролика 21 по выступу корпусов 9 и 10 (фиг. 4) щелевидное окно 34 совмещается с началом окна 30 и с камерой 35, образованной стенкой 36, направляющей 16 и торцевым краем 37 лопаты 19. Газы, прошедшие в камеру 35, оказывают давление на торцевые края 37 лопаты 19 и прижимающие ее к рельсу 33 ролики 21.

Второй вариант устройства заслонки-лопаты 19 изображен на верхнем роторе (фиг. 2). В этом варианте лопата 19 выталкивается из направляющих 16 пружиной 38. Второй вариант имеет более простое устройство, но пружина 38 менее надежны в работе, по сравнению с пневматическим устройством первого варианта, так как она может выполнить хотя и большое, но ограниченное число циклов сжатия, а в пневматическом устройстве такого ограничения нет. Целесообразно изготовить заслонку в двух вариантах согласно фиг. 2 и по результатам испытаний или эксплуатации УДК принять один из вариантов для серийного производства двигателя.

На роторе 11 в месте соединения с ним направляющих 16 штока 20 установлен противовес 39, обеспечивающий его вращение при совмещенном центре тяжести с осью вращения. Между противовесом 39 и штоком 20 образована камера 40, сообщающаяся с внутренним пространством камеры 41 ротора 11 отверстием 42. Все камеры 41, разделенные дисками 18, соединены между собой отверстиями в дисках 18 и заполнены воздухом под давлением, равным среднему давлению в камерах 14.

В камере 32 выхлопных газов установлена камера 43 с водой (паром) под высоким давлением, создаваемым водяным насосом 4. Камера 43 имеет радиальные выступы 44, предназначенные для ускорения теплообмена между выхлопными газами камеры 32 и водой (паром) камеры 43. Вода из теплообменника 5 поступает в отстойник теплотрассы, а из насоса 4 по патрубку 45, установленному коаксиально в патрубке 46, поступает в камеру 43. Патрубок 46 соединяет камеру с трубой 47 выхлопных газов через теплообменник 5. При этом газы проходят мелкими пузырьками через воду теплообменника, передавая ей тепло, конденсат и золу. Пар из камеры 43 поступает в кольцевую камеру 48 через патрубок 49, а из камеры 48 по патрубку 50 поступает в паровую камеру 51 блока 2 камеры сгорания, которая перегородкой 52 разделена на нижнюю и верхнюю половины. Из нижней половины камеры 51 в ее верхнюю половину пар проходит через отверстие в перегородке 52, образованное в результате того, что перегородка не доходит до конца тупикового выступа камеры 51, разделяющего камеры сгорания 55. Из верхней половины камеры 51 пар поступает по патрубку с клапаном 53 в горловину 54, общую для двух камер сгорания 55, соединяющую их с цилиндром 25 распределительной камеры. Горловина каждой камеры сгорания 55 поочередно перекрывается дверцей 56, установленной на вертикальной оси вращения 57 в тупиковом выступе паровой камеры 51. Камеры сгорания 55 имеют электросвечи зажигания 58 и установленные над ними форсунки 59 с клапанами 60 и патрубками 61 газопровода, по которому они снабжаются природным газом. Входное отверстие камеры сгорания 55, соединяющее ее с патрубком (патрубками) 62 устройства 7 подачи угольной пыли, перекрывается подпружиненной дверцей (дверцами) 83, открывающейся под воздействием разности давлений в камере 55 и патрубке 62 (фиг. 13, 16).

Устройство 7 подачи угольной пыли соединено патрубком 63 с компрессором 3, по которому воздух, сжатый компрессором 3, вдувается в сопловое отверстие патрубка 63 и патрубок 64, отходящий от патрубка 63 в конусную воронку 65, по которой в результате эжекторного эффекта втягивается в патрубок 66 угольная пыль со сжатым воздухом из патрубка 64 (фиг. 18). Струи сжатого воздуха, с большой силой и скоростью проходящие сопловое отверстие, захватывают угольную пыль и устремляются в один из двух патрубков 62, который в этот момент не перекрыт дверцей 83. Патрубок 68 разделяется на два патрубка 62 острием ребра 67.

В воронку 65 угольная пыль транспортируется с помощью цилиндра 68 с углезацепами 69. Цилиндр 68 приводится во вращение с помощью электродвигателя 70 с регулируемой скоростью вращения (например, шагового двигателя), которая задается блоком управления (компьютером). На цилиндр 68 с углезацепами 69 (представляющие собой упругие пластины из пружинистой стали) угольная пыль ссыпается с ленточного транспортера 6, доставляющего угольную пыль от мельницы, перемалывающей шлам обогащенного угля или антрацита с малой зольностью (менее 9% ) и большой теплотворной способностью (более 7500 ккал/кг).

В паровой камере 51 установлен электропередатчик 71 температуры, по электросигналам которого компьютер открывает клапан 53 и перегретый пар с давлением более 100 кг/см² и с температурой 350-400^oC вдувается в горловину 54 и далее в цилиндр 25 распределительной камеры.

На полуосях 12 и 26 блок 1 рабочих камер закреплены шестерни 72 и 73 равного диаметра, находящиеся во взаимном зацеплении, благодаря чему роторы 11 и цилиндр 25 распределительной камеры вращаются с одинаковой угловой скоростью, но в противоположных направлениях.

Вал компрессора 3 роторного типа при помощи соединительной муфты 74 соединен с полуосью 12 ротора 11 для работы в эксплуатационном режиме, а при пуске компрессора 3 соединительная муфта разъединяет полуось 13 и вал компрессора 3, а аналогичная муфта соединяет вал компрессора 3 с редуктором электродвигателя (условно не показаны).

Корпус блока 1 рабочих камер, а также корпус блока 2 камер сгорания имеют теплоизолирующее покрытие 75, изображенное крестообразной штриховкой.

Управление работой УДК производится с помощью компьютера, в который поступают электроимпульсы от датчиков 71 температуры, датчиков 76 температуры и давления, в соответствии с которыми компьютер определяет отклонения в режиме работы УДК от оптимального и вводит коррективы в темп работы электросвечей зажигания 58, насоса 4, компрессора 3, клапана 60, регулирующего поступление природного газа и камеры 55, и клапана 53, регулирующего температуру в камере 51. Поступление воды в устройство охлаждения компрессора 3 производится от водопроводной сети 77.

Ободы 17 ротора 11 имеют щелевидную камеру 79, в которой находится тонкостенная шайба 80, соединенная с радиальной стенкой 15 статора 9. Эта шайба препятствует утечке газов из одной расширительной камеры 14 в другую, ей смежную.

В случае использования УДК на транспортных машинах воду заливают в соответствующий бак, к которому подсоединен патрубок сети 77, а угольную пыль засыпают в бункер 81 (фиг. 17), из которого по ленточному транспортеру 6 она поступает в устройство 7.

Угольный двигатель работает следующим образом.

Пуск производится компьютером по программе "Пуск", в соответствии с которой он включает электродвигатель компрессора 3, отключает компрессор 3 от ротора 11 соединительной муфтой 74 и с помощью соединительной муфты подключает электродвигатель к компрессору 3. Через 5-10 с после включения компрессора 3 включает устройство 7 подачи угольной пыли и мельницу по разлому угля, включает все форсунки 59 открытием клапанов 60 подачи природного газа в камеру 55 сгорания и одновременно включает электросвечи 58 зажигания природного газа, который воспламеняется и поджигает угольную пыль, попавшую вместе со сжатым воздухом в камеру сгорания. Далее включается водяной насос 4, в который поступает вода по патрубку 79, охлаждающая компрессор 3.

Продукты сгоревшего природного газа и угольной пыли поступают из камеры 55 в цилиндр 25 распределительной камеры, а из него в распределительные камеры 14. Давление газов на лопату 19 из роторов 11 приводит их во вращение, которое через шестерню 72 передается на шестерни 73 вращения цилиндра 25 распределительной камеры и на рабочий вал вращения электрогенератора электростанции. Компрессор 3 подключается соединительной муфтой 74 к полуоси 12 ротора 11 и отключается от электродвигателя. УДК запущен и компьютер переключает его на работу в эксплуатационном режиме. При этом отключает те форсунки 59 перекрытием клапана 60, без которых может происходить воспламенение угольной пыли в камере сгорания 55, с целью сокращения расхода природного газа до минимума, необходимого для воспламенения угольной пыли после воспламенения природного газа от искры электросвечи.

Угольная пыль подается от мельницы ленточным транспортером 6 с поперечными пластинами, которые при заполнении пространства до цилиндра 68 излишнее количество угольной пыли транспортируют в обратном направлении, что служит сигналом для уменьшения скорости подачи угольной пыли транспортером 6.

С ленточного транспортера 6 угольная пыль ссыпается на углезацепы 69 цилиндра 68, которые порциями со скоростью, заданной компьютером двигателю 70, ссыпают угольную пыль в воронку 65. Через патрубок 64 сжатый воздух струей, направленной в отверстие воронки 65, увлекает угольную пыль в патрубок 66. Этому движению угольной пыли содействует также скоростной поток сжатого воздуха, проходящий сопловое отверстие из патрубка 63 в патрубок 66. В результате эжекторного воздействия угольная пыль равномерно распыляется по всему объему сжатого воздуха, поступающего через патрубок 62 в ту камеру сгорания 55, в которую будет открыта дверца 83. Дверца 83 и открывается только тогда, когда давление в патрубке 62 больше давления в камере 55. Давление, например, в левой камере 55 (фиг. 13) становится меньше, чем в патрубке 62, в результате эжекторного воздействия потока продуктов сгоревшего топлива в левой камере 55. Скоростной поток газов, выходящих из левой камеры 55,создает разрежение в щели 82, образованной дверцей 56, которая не полностью перекрывает горловину левой камеры 55. В тот момент, когда левая камера 55 заполнится топливом, включаются электросвечи 58, и в левой камере 55 воспламеняется топливо с многократным увеличением давления и температуры продуктов газов сгоревшего топлива.

К этому моменту из правой камеры 55 продукты сгоревшего топлива уже вышли в цилиндр 25 распределительной камеры и в силу инерционности потока газов давление в правой камере 55 станет меньше, чем в патрубке 62; его дверца 83 откроется и сжатый воздух с угольной пылью начнет заполнять правую камеру 55. Газы сгоревшего топлива откинут дверцу 56 в сторону горловины правой камеры 55 и устремятся в цилиндр 25, создавая пониженное давление в правой камере 55 и тем самым ускоряя ее заполнение топливом.

Попеременное заполнение камер 55 топливом и его воспламенение попеременным включением электросвеч 58 и форсунок 59 создает постоянный поток продуктов сгоревшего топлива в распределительную камеру 25.

Интенсивная работа камер 55 с высокой (до 2000^oC) температурой воспламенения топлива могла бы привести к расплавлению жаропрочного корпуса камер 55. Для предотвращения этого в камеру 51, окружающую камеру 55, поступает пар из кольцевой камеры 48 через патрубок 50. Поступивший пар нагревается от стенок камеры 55 до температуры 400^oC, при которой по электросигналам датчика 71 открывается клапан 53, и перегретый пар из верхней половина камеры 51 с температурой 400^oC и давлением в 120 кг/м², создаваемым водяным насосом 4, устремляется в цилиндр 25 распределительной камеры. Вместо перегретого пара в нижнюю часть камеры 51 через патрубок 50 поступает пар с температурой 200-300^oC.

Существенное отличие охлаждения камер сгорания 55 паром от охлаждения, например, в известных ДВС водой заключается в том, что энергия перегретого пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора 11 и компенсирует потерю энергии газов при охлаждении камеры 55 паром.

Давление пара в камере 51, создаваемое водяным насосом 4, следует принимать равным максимальному давлению в камерах 55, возникающему во время воспламенения топлива с целью минимальной затраты жаропрочного металла на корпус камер 55. Увеличение давления пара в камере 51 до максимального содействует повышению КПД и удельной мощности УДК.

Из цилиндра 25 распределительной камеры парогазовая смесь через окна 30, 28 и 29 под давлением в 80 кг/см² и с температурой 1000^oC поступит в одну из расширительных камер 14 каждого из трех статоров 9 и создаст давление на лопату 19. Это давление приведет во вращение ротор 11 и шестерню 73, закрепленную на полуоси 26, придадут вращение цилиндру 25 распределительной камеры. Поворот распределительной камеры 25 создаст поочередное включение в работу всех лопат 19.

Уже через 5-10 с двигатель наберет скорость вращения роторов до нормативной. Через 2-3 с после начала работы камеры сгорания 55 компьютер включает в работу водяной насос 4 и вода из устройства охлаждения компрессора 3, уже нагретая в нем, поступит по патрубку 78 в насос 4, а из него в теплообменник 5 и далее через патрубок 45 в камеры 43. К этому моменту времени в камеры 32 из расширительных камер 14 через окна 31 поступят горячие выхлопные газы, которые отдадут существенную часть своей тепловой энергии на нагревание воды и превращение ее в пар через поверхность камеры 43 и ее радиаторные выступы 44. В результате такого теплообмена в камере 32 выхлопные газы поступят в теплообменник 5 через патрубок 46 с температурой, пониженной более чем на 200^oC по сравнению с их температурой выхода из расширительной камеры 14, а вода (или пар) поступит в кольцевую камеру 48 через патрубок 49 с температурой на 100-200^oC более высокой, чем из теплообменника 5 в камеру 43.

Из кольцевой камеры 48 через патрубок 50 пар с температурой более 200^oC поступит в паровую камеру 51, где его температура повышается до 400^oC в результате охлаждения им корпуса камеры 55. Если температура пара в камере 51 повысится более 400^oC, то в соответствии с сигналом электропередатчиков 76 компьютер увеличит производительность водяного насоса 4, в результате чего температура воды и пара во всех камерах, через которые они проходят, понизится, а их масса увеличится, что приведет к снижению температуры пара в камере 51.

В результате повышения температуры пара его расход из камеры 51 через клапаны 53 увеличится. Таким образом в камере 51 сохранится допустимая для нее температура, рассчитанная на длительный срок эксплуатации камеры 55.

В цилиндре 25 продукты сгоревшего топлива расширяются, смешиваются с перегретым паром, имеющим температуру 350-400^oC и давление более 100 кг/см², в результате чего их температура уменьшается до 1000^oC, а давление до 80 кг/см² при увеличении объема рабочего тела (парогазовой смеси). За счет увеличения объема рабочего тела снижение температуры и давления не вызывает существенного снижения их потенциального запаса механической энергии, реализуемой в расширительных камерах 14. При вращении цилиндра 25 его окно 30 подходит к щелевидному окну 34 (фиг. 4) одновременно с подходом заслонки к окну 34 отверстием камеры 35. В этот момент газы из цилиндра 25 через окна 30 и 34 проходят в камеру 35 и создают давление на торцевой край лопаты 19, прижимающее ее ролик 21 к выступу статора 9 и корпуса 10. Это давление позволяет вытолкнуть лопату 19 в начало расширительной камеры 14,как только ролик 21 пройдет выступ статора 9 и корпуса 10 и прокатится по рельсу 33 окна 29. В момент проката ролика 21 к концу рельса 33 через окно 30 из цилиндра 25 начинают поступать газы в начало расширительной камеры 14 и создавать давление на лопату 19. Это давление, почти равное давлению газов в цилиндре 25, создает момент силы, равный произведению рабочей площади лопаты 19 на удельное давление газов. Объем поступающих в камеру 14 газов равен произведению приращения объема расширительной камеры от ее начала до лопаты 19 до тех пор, пока окно 30 цилиндра 25 не подойдет своим срезом к переднему срезу окна корпуса 10, в котором вращается цилиндр 25. После этого момента объем поступающих газов в камеру 14 начнет убывать и прекратится с совмещением заднего среза окна 30 с передним срезом окна 28. В этот период времени давление газов на лопату 19 начнет уменьшаться, так как объем камеры 14 за лопатой увеличивается быстрее того объема газов, который поступает в камеру 14 из цилиндра 25. В этот период времени движение лопаты 19 происходит за счет дополнительного поступления газов из цилиндра 25 и за счет расширения газов, находящихся за лопатой 19. В следующий период времени вращение лопаты 19 будет происходить только за счет расширения газов, ранее заполняющих переднюю часть камеры 14 за лопатой 19, а газы из цилиндра 25 начнут поступать из того же окна 30 в расширительную камеру 14 следующего статора 9 и ротора 11. При этом через каждое окно 30 цилиндра 25 (а их столько, сколько расширительных камер в одном из трех статоров и роторов 11) газы поступают из цилиндра 25 в расширительные камеры 14.

Газы, находящиеся за лопатой 19 в расширительной камере 14, расширяются, оказывая все уменьшающееся давление на лопату 19 до тех пор, пока ролик 21 лопаты 19 не попадет на рельс 33 заднего окна 31 расширительной камеры 14. В этот момент газы устремятся через окно 31 в камеру 32. Давление газов в этот момент будет уже меньше 2 кг/см², а их температура понизится до 300^oC. Давление газов в 2 кг/см² используется для прохождения газов через теплообменник 5 в трубу 47 выхлопных газов, а тепловая энергия газов в 300^oC переходит к воде, нагревая ее в теплообменнике 5 до 80^oC и в камере 43 до 200^oC. С этой целью камера 43 имеет радиаторные выступы 44. Кроме того, в теплообменнике 5 одновременно с понижением температуры выхлопных газов до 80-90^oC происходит конденсация пара, введенного в газ в цилиндре 25, и освобождение газа от золы, осаждаемой водой теплообменника 5, а нагретая вода через отстойник направляется в теплотрассу.

Выхлопные газы УДК с температурой до 200^oC направляют в теплообменник для получения горячей воды, используемой в бытовых целях.

Большая удельная мощность УДК делает его весьма перспективным для использования в электростанциях, сооружаемых на транспортных средствах, на баржах и железнодорожных платформах. Перспективна также установка УДК на кораблях в качестве судового двигателя, работающего на угле. Заслуживает внимания приспособление УДК для работы на большегрузном автотранспорте и, в частности, на самосвалах, вывозящих уголь из угольных разрезов.

Таким образом, суммарная эффективность УДК может превышать суммарную эффективность энергетических комплексов современных ТЭС, работающих как на природном газе, так и на каменном угле, а перспективы применения УДК на подвижных платформах для энергетических и транспортных целей заслуживает самого пристального внимания.