двигатель внутреннего сгорания со сгоранием при постоянном давлении

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания со сгоранием при постоянном давлении, содержащий блок цилиндров, гильзу цилиндров с электромагнитной втулкой, основной поршень с кольцами, реечным механизмом и синхронизатором, подпружиненный вытеснитель с механизмом связи с кулаком вала, подогреватель воды, единый сборный коллектор с прозрачной поверхностью, внутри которого установлены радиоактивный элемент, заслонка регулирования числа оборотов, а также сверху вакуумный насос и вакуумметр, причем реечный механизм имеет направляющие, а вал - подшипниковые узлы, концы вала и привод вытеснителя герметизированы, отличающийся тем, что он снабжен поворотным устройством замены радиоактивного элемента, герметизирующей его системой подпитки водой и герметизированным приводом заслонки, которые смонтированы в едином коллекторе, объем которого не менее двух объемов рабочего цилиндра, выпуск паров производится через упругие пластины, регулирующие скорость истечения, на днище поршня установлена вставка как постоянный магнит, на наружной стороне гильзы имеется обмотка электромагнита и на вытеснителе расположена обмотка электромагнита с образованием магнитной ловушки, выходной вал установлен во втулках с электромагнитами в виде бесконтактных силовых опор, при этом силовое поле образовано следующими парами магнитов одного полюса, расположенными навстречу друг другу: магнитная опора основного поршня и синхронизатор, кулак вала и наконечник штанги, коромысло и стойка привода вытеснителя с другой стороны, а также в узлах трения реечного зацепления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания со сгоранием при постоянном давлении (см. патент России № 2103532, МПК F 02 B 75/32, опубл. 27.01.1998), в котором дополнительный поршень расположен соосно с основным поршнем.

Известен также двигатель, в котором основной поршень связан с реечной передачей, синхронизатором и выходным валом, установленным в шарикоподшипниковых узлах с уплотнениями на концах вала. На валу установлено четное число шестерен с частью удаленных зубьев (см. авторское свидетельство СССР № 1257257, МПК F 02 B 75/04, опубл. 15.09.1986).

Недостатком известных двигателей является малая их эффективность.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы двигателя и дальнейшее усовершенствование его конструкции, эксплуатационных и энергетических характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания со сгоранием при постоянном давлении, содержащий блок цилиндров, гильзу цилиндров с электромагнитной втулкой, основной поршень с кольцами, реечным механизмом и синхронизатором, подпружиненный вытеснитель с механизмом связи с кулаком вала, подогреватель воды, единый сборный коллектор с прозрачной поверхностью, внутри которого установлены радиоактивный элемент, заслонка регулирования числа оборотов, а также сверху вакуумный насос и вакуумметр, причем реечный механизм имеет направляющие, а вал - подшипниковые узлы, концы вала и привод вытеснителя герметизированы, согласно изобретению, снабжен поворотным устройством замены радиоактивного элемента, герметизирующей его системой подпитки водой и герметизированным приводом заслонки, которые смонтированы в едином коллекторе, объем которого не менее двух объемов рабочего цилиндра, выпуск паров производится через упругие пластины, регулирующие скорость истечения, на днище поршня установлена вставка как постоянный магнит, на наружной стороне гильзы имеется обмотка электромагнита, и на вытеснителе расположена обмотка электромагнита с образованием магнитной ловушки, выходной вал установлен во втулках с электромагнитами в виде бесконтактных силовых опор, при этом силовое поле образовано следующими парами магнитов одного полюса, расположенными навстречу друг другу; магнитная опора основного поршня и синхронизатор, кулак вала и наконечник штанги, коромысло и стойка привода вытеснителя с другой стороны, а также в узлах трения реечного зацепления.

То есть путем замены узлов трения узлами магнитоопорными, путем устранения тепловых потерь с помощью силового электромагнитного поля, а также прорыва газов без использования поршневых колец. В двигатель вводится узел смены радиоактивного изотопа без нарушения герметичности единого коллектора, узел герметичного привода заслонки управления числом оборотов и элемент стабилизации частоты ультразвука. В двигателе устраняется масляный картер.

Поставленная задача решается применением нанотехнологии в узлах трения, для чего выходной вал и сопрягаемое с ним кольцо обрабатывают по допускам с высокой чистотой поверхности. К кольцу прикреплены четыре электромагнита. Вал выходной вместе с кольцами и электромагнитами установлен в посадочные гнезда блока цилиндров. Сопрягаемые поверхности привода вытеснителя в узлах трения также состоят из силовых магнитных опор. То же касается и узлов трения реечного механизма. Внутри основного поршня размещена обмотка электромагнита, на днище расположен постоянный магнит, взаимодействующий с электромагнитом вытеснителя. Устройства образуют магнитную ловушку и герметизируют камеру сгорания от утечек газа совместно с электромагнитной втулкой гильзы. Выпуск паров воды производится через упругие пластины, которые под давлением паров могут изменять живое сечение, регулировать скорость истечения и поддерживать в интервале ультразвук нужной частоты. В многоцилиндровом двигателе вакуумный насос и вакуумметр вынесены из единого коллектора и связаны с ним трубопроводами. В единый коллектор введено устройство для замены радиоактивного элемента без остановки двигателя. Теплонагреватель установлен вне единого коллектора в месте предполагаемого скопления конденсата воды, над которым смонтирован питатель водой. В коллекторе смонтирован привод управления заслонкой, регулирующей число оборотов. Устройство замены радиоактивного элемента, питатель водой, привод заслонки герметизированы. Единый коллектор имеет объем рабочего пространства не менее двух рабочих объемов цилиндра.

На фиг.1 условно показан двигатель со всеми поясняющими разрезами и сечениями.

На последующих фигурах показаны более подробно элементы, составляющие конструктивные особенности двигателя в целом, в частности:

на фиг.2 - вид на вал, втулку, четыре электромагнита;

на фиг.3 - вид на синхронизатор и его модификации;

на фиг.4 - вид на сопряжение коромысло-толкатель вытеснителя;

на фиг.5 - вид на ниппельное соединение коллектор-насос;

на фиг.6 - вид на устройство замены радиоактивного элемента;

на фиг.7 - вид на устройство подпитки двигателя водой;

на фиг.8 - вид на автоматические заслонки регулирования скорости потока;

на фиг.9 - вид на привод заслонки регулирования числа оборотов. Двигатель содержит вал 1, установленный во втулке 2, к которой прикреплены четыре электромагнита 3 в каждой опоре. Электромагниты и втулки расположены в гнездах блока 4 цилиндров. На валу 1 смонтирован кулак 5, выполненный из электротехнической стали и который намагничен как постоянный магнит. Наконечник 6 синхронизатора 7 выполнен как постоянный магнит и с помощью соединения 8 “ласточкин хвост” прикрепляется к синхронизатору 7. Основной поршень 9 имеет вставку 10, на которой размещена обмотка электромагнита 11, а на днище поршня вставка 12 из постоянного магнита. На наружной стороне гильзы 13 также имеется обмотка электромагнита 14. На вытеснителе 15 расположена обмотка электромагнита 16. Электромагниты 14 и 16, вставка 12 принимают участие в герметизации камеры сгорания постоянно и одновременно препятствуют создаваемыми магнитным полем проникновению тепла в стенки материалов, образующих камеру сгорания. Электромагнитное поле также вывешивают поршень относительно гильзы на одинаковый зазор. Наконечник 17 штанги 18 в месте контакта с кулаком 5 имеет постоянный магнит 19, а коромысло 20 в месте контакта со стойкой 21 привода вытеснителя 15 также имеет по магниту 22 и 23, которые также создают бесконтактное сопряжение за счет отталкивающего действия силового поля магнитов.

Единый сборный коллектор 24 посредством отверстий 25 и ниппелей 26 через откачивающий насос 27 (не показан) связывает все полости коллектора 24 многоцилиндровых двигателей в одну и при первоначальном запуске двигателя позволяет откачать воздух из внутренней полости 28 двигателя. На стойке 29 расположен поворотный круг 30 со спутниками 31 для установки радиоактивных элементов. Уплотнительное устройство 32 и слой воды отделяют внутреннюю полость 28 двигателя от наружной и без нарушения герметичности позволяют сменить радиоактивный элемент. Система подпитки двигателя водой включает стакан 33, смонтированный в коллекторе 24, поршень 34 и клапан 35, который изолирует внутреннюю полость 28 двигателя от атмосферы. Сверху клапана 35 находится вода. Ванночка для воды должна находиться напротив выпускного окна 37. Емкость единого коллектора для одного цилиндра должна быть не менее двух его рабочих объемов. Теплонагреватель 38 может и не применяться. Поворотный круг 30 расположен в наиболее удаленной точке коллектора 24, где минимальная температура не позволяет радиоактивному элементу расплавиться и в то же время непрерывно облучать пары воды, разлагая их на радикалы. Выпускное окно 37 взаимодействует с клапаном 39 и автоматической заслонкой 40 для создания определенного интервала скоростей движения паров воды. При большей скорости заслонки 40 расходятся, при малой - сходятся, и поэтому ультразвук будет колебаться в некотором узком пределе частот. Привод 41 заслонки 42 (не показана) изолирован от внешней среды уплотнением 43.

Работа двигателя осуществляется в два этапа: первоначальный пуск и обычная работа.

При первоначальном пуске необходимо с помощью вакуумного насоса 27 через отверстие 25 удалить из внутренней полости двигателя воздух как содержащий нежелательные компоненты для будущего рабочего процесса. В зависимости от степени разрежения во внутренней полости 28 двигателя начнут разрушаться водородные связи в молекулах жидкой воды, и начнется процесс парообразования, переход в газовую фазу. С целью ускорения перехода в газовую фазу можно применить теплонагреватель 38. Устанавливают радиоактивный элемент в спутник 31. Далее включают электрический ток таким образом, чтобы в контактной паре создавалось магнитное поле, например, северного полюса. Вследствие взаимодействия магнитных полей электромагнитов и вала 1 последний приподнимется и не будет иметь механического контакта с втулкой 2. Для остальных трущихся поверхностей трение исчезнет во время работы двигателя, когда начнется совместная работа контактных пар, и создающееся при этом магнитное силовое поле исключит трение. Так как возникающее тепловое поле в цилиндре в момент образования паров воды представляет собой электромагнитное поле различных частот (инфракрасное излучение, световое излучение), то, воздействуя на это поле другим электромагнитным полем, можно организовать магнитную ловушку, препятствующую нагреву деталей, образующих объем камеры сгорания. Образовавшиеся пары воды непрерывно подвергаются бомбардировке Н, в результате чего пары воды распадаются на радикалы в каком-то соотношении и в этом же соотношении поступят в цилиндр двигателя. В процессе сжатия радикалы нагреваются до определенной температуры, вследствие чего образуются пары воды и выделяется энергия для совершения полезной работы. В результате радиоактивной бомбардировки паров воды подводимая энергия приводит к образованию радикалов и процесс повторяется до замены нового радиоактивного элемента без остановки двигателя. Подпитка водой - визуально. Изменение числа оборотов можно регулировать с помощью заслонки 42. Упругие пластины 40 в свободном состоянии имеют живое сечение минимальное. При увеличении скорости паров воды за счет их энергии пластины 30 расходятся, живое сечение увеличивается, и скорость истечения паров снижается.

При наличии магнитной ловушки нет необходимости в поршневых кольцах и использовании масла.

В связи с особенностями расположения цилиндров возникающие нагрузки легко преодолеваются силовым магнитным полем.