Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3636
.pdf
Существующие двигатели, в которых цилиндр окружен рубашкой охлаждения, выступающей из картера
(например, двигатели Bradshaw с масляным охлаждением), будут обшиты таким же образом, как и двигатели
с воздушным и водяным охлаждением.
Теплоизоляция должна по возможности полностью покрывать цилиндры двигателей с воздушным
охлаждением и располагаться как можно ближе к фланцам цилиндров. В некоторых двигателях с водяным
охлаждением теплоизоляция может также размещаться на определенных участках внешней поверхности
цилиндров, а также внутри водяных рубашек. Изоляционную обшивку следует устанавливать на всех частях
блока цилиндров, от которых происходит излучение; например, на основании или горловинах цилиндров.
В будущих конструкциях цилиндры всех двигателей можно будет изготавливать без радиальных ребер или
рубашек, а гладкие цилиндры будут обшиты, как в паровом двигателе.
Двигатели предназначены для работы на бензиновой (или другой топливной) смеси обычным способом, но,
кроме того, в смесь будет поступать вода из форсунки в системе впуска. [Цена 1000] 239 896 Можно
использовать специальный карбюратор с отдельными поплавковыми камерами для бензина и воды, а также
жиклерами, или любое другое подходящее устройство для подачи воды вместе с рабочей смесью.
На двигателях с воздушным охлаждением и других двигателях без радиатора обычные выхлопные трубы и
глушители можно убрать, а отработанные газы направлять в конденсатор с решетчатыми трубками. Пар в
выхлопных газах будет конденсироваться воздухом, проходящим через конденсатор, а конденсированная
вода будет направляться к водомету и поступать в двигатель вместе с обычной рабочей смесью.
Отработанные газы будут выходить в воздух через выходное отверстие в конденсаторе. Для прокачки воздуха
через конденсатор может использоваться вентилятор, приводимый в движение двигателем. Конденсатор с
жаберной трубкой может быть снабжен съемными пластинами для очистки. Конденсаторы с жаберными
трубками особенно подойдут для мотоциклов и другой техники, где легкость и компактность имеют большое
значение.
На двигателях с водяным охлаждением обычные выхлопные трубы и глушители могут быть удалены, а
отработанные газы направлены в поверхностный конденсатор, где пар в выхлопных газах конденсируется при
контакте с холодными трубками конденсатора. Поверхностный конденсатор будет соединен с обычным
радиатором, и холодная вода будет циркулировать через конденсатор по радиатору аналогично тому, как
вода циркулирует через рубашки охлаждения двигателя с водяным охлаждением. Вода будет циркулировать
через конденсатор с помощью обычного водяного насоса, или же может быть использована термосифонная
циркуляция. Сконденсированная вода, скопившаяся в поверхностном конденсаторе, будет направлена к
водомету и поступит в двигатель. Отработанные газы будут выходить по трубе из выходного отверстия в
поверхностном конденсаторе. В качестве альтернативы, отработавшие газы могут быть направлены в
существующий обычный радиатор, так что пар в отработавших газах будет конденсироваться воздухом,
проходящим через радиатор. В таком случае радиатор можно назвать конденсатором. Сконденсированная
вода, скопившаяся в конденсаторе, будет направлена к водомету и поступит в двигатель.
Отработанные газы будут выходить через отверстие, предусмотренное в конденсаторе. Возможно, перед тем,
как попасть в конденсатор, отработанные газы придется пропускать через расширительную камеру, чтобы
тепло от газов не повредило последний. Выхлопные газы могут забивать или закопчивать мельчайшие
пространства в сотовых конденсаторах, поэтому последние можно заменить конденсаторами с
пластинчатыми трубками, которые могут быть оснащены съемными пластинами для очистки.
Двигатели могли быть снабжены отдельными резервуарами для воды, и вода подавалась из резервуара в
водомет. Выхлопные трубы и глушители можно оставить на месте, а выхлопные газы пропускать обычным
способом, или же пар в выхлопных газах можно конденсировать, как описано выше, а конденсированную воду
сливать обратно в бак для экономии воды. Радиатор мог бы служить в качестве резервуара для воды или
водонагревателя в двигателях с водяным охлаждением, в которых пар в выхлопных газах не конденсируется.
Если используется резервуар для воды, пар в выхлопных газах не конденсируется, и выхлопные газы
отводятся как обычно, всегда будет существовать риск заклинивания двигателя из-за исчерпания запаса
воды. Если в двигатель постоянно подавать свежую воду (85%), в нем, вероятно, будут образовываться
известковые отложения. Дистиллированную воду можно использовать для предотвращения образования
отложений в двигателе, но для автомобильных работ достать дистиллированную воду будет сложно. 90 Если
пар в выхлопных газах конденсируется, вода будет автоматически образовываться, пока двигатель работает,
и не будет никакой возможности заклинить двигатель из-за недостатка воды. При использовании этой
системы образование известковых отложений внутри двигателя будет маловероятно.
Кроме того, процесс конденсации позволит двигателю работать тише, поскольку выхлопные газы будут
охлаждаться и уменьшаться в объеме на 100%. Вода из конденсатора или резервуара для воды, в
зависимости от ситуации, может подаваться по трубе в дополнительную поплавковую камеру, прикрепленную
к существующему карбюратору 105, или в любую другую часть двигателя или его окрестностей. Водоструя
будет подаваться из поплавковой камеры. Если используется конденсатор, давление отработавших газов
может быть использовано для подачи конденсированной воды в сопло, если последнее находится на более
высоком уровне. Подача самотеком может использоваться, если струя находится ниже уровня конденсата,
скапливающегося в конденсаторе.
На высокоскоростных двигателях, чтобы обеспечить достаточно быстрое превращение поступающей в
двигатель воды в пар, вода должна подаваться в водоструйный аппарат почти кипящей. Если пар в
выхлопных газах конденсируется, то 120% конденсата должно выходить из конденсатора как можно ближе к
точке кипения и может нагреваться по пути к водяной струе выхлопными газами. Вода, образующаяся при
конденсации, должна выходить из конденсатора 125 достаточно теплой, чтобы исключить растворение
углекислого газа в воде. Если вода подается из резервуара, ее следует нагреть отходящими газами, прежде
чем она попадет в водомет. Труба Tnie 130 289,896, по которой подается вода из конденсатора или
резервуара для воды, может быть намотана вокруг выхлопной трубы рядом с выпускным отверстием и
изолирована, или же может быть размещена на части своей длины внутри выхлопного ответвления или
коллектора.
У многих высокоскоростных двигателей наблюдается снижение мощности на высоких оборотах из-за того, что
цилиндры не способны обеспечить полное насыщение топливной смеси. Подача воды сведет к минимуму эту
проблему, поскольку вода, превратившись в пар внутри цилиндров, займет гораздо больший объем и, таким
образом, будет поддерживать давление сжатия и мощность.
Избыток конденсата будет отводиться, или же работу конденсатора можно будет регулировать с помощью
заслонок или выпускного клапана для отвода отработанных газов, что позволит изменять количество
конденсируемой воды. Летом вентилятор можно использовать для обеспечения достаточного количества
конденсата. В холодную погоду вентилятор может выйти из строя. Термостаты, которые в настоящее время
устанавливаются на многих двигателях с водяным охлаждением, позволяют контролировать количество
конденсата, откладывающегося на поверхности конденсатора.
Во избежание образования отложений воды на свечах зажигания их следует размещать вдали от прямого
пути попадания газов. Например, на некоторых двигателях с воздушным охлаждением свечу зажигания можно
снять с крышки впускного клапана и установить в гнездо компрессионного штуцера. Для предотвращения
пропусков зажигания также могут использоваться двухполюсные свечи зажигания. Чтобы предотвратить
отложение воды на свече зажигания при запуске холодного двигателя, подачу воды можно перекрыть краном,
расположенным между поплавковой камерой и жиклером. Когда двигатель достаточно остынет, нет
необходимости подавать воду в двигатель сразу после запуска. Если используется резервуар для воды,
подачу воды можно включить через несколько секунд после начала работы двигателя. Чтобы исключить
любой риск заклинивания двигателя из-за неоткрытой подачи воды, водопроводный кран можно было бы
открывать автоматически за счет расширения тонкого металлического стержня, вызванного нагревом от
выхлопных газов. При использовании конденсатора конденсат начнет собираться непосредственно при
запуске холодного двигателя и вскоре после этого попадет в двигатель, прежде чем он сможет заклинить.
Вода, вытекающая из струи, может быть тщательно распылена с помощью распылителя; это уменьшит
вероятность оседания воды на свечах зажигания.
Поскольку засорение водомета может привести к заклиниванию двигателя, будет использоваться фильтр,
который обеспечит подачу воды в водомет без посторонних примесей. Также можно использовать форсунку,
предотвращающую обрастание.
В многоцилиндровых двигателях вода поступает во впускной патрубок рядом с карбюратором, после чего
впускной патрубок разветвляется к различным цилиндрам.
На некоторых двигателях (например, на радиальных авиационных двигателях Anzani 70 с воздушным
охлаждением и Salmson с водяным охлаждением) будет, вероятно, удобнее оставить выхлопные трубы на
месте и использовать их для отвода отработавших газов к конденсатору. Аналогичным образом, на многих
двигателях 75, использующих конденсатор, выпускной коллектор может использоваться для подачи
отработавших газов к конденсатору.
Роторные авиационные двигатели с воздушным охлаждением (такие как Bentley, Clerget, Le Rhone), не
имеющие выхлопных труб, могут нуждаться в подаче воды из резервуара, но поскольку вес и необходимость
пополнения воды могут представлять собой серьезные недостатки, выхлопные трубы могут быть
расположены таким образом, чтобы они были направлены к центру двигателя. Трубы могут сходиться в
общей камере, из которой происходит централизованный сброс в конденсатор, или же трубы могут иметь
секторообразную форму на концах, так что при их соединении они образуют, по сути, одну круглую трубу,
которая может вращаться в круглом отверстии одинакового размера в конденсаторе. В качестве
альтернативы к цилиндрам можно установить короткие выхлопные трубы или патрубки, которые будут
отводить отработавшие газы в стационарный круглый коллектор, окружающий цилиндры. Из коллектора отвод
будет осуществляться через трубу в конденсатор. На внутреннем диаметре коллектора будет предусмотрена
канавка или канал, по которому будут проходить короткие выхлопные трубы или патрубки. Чтобы
предотвратить утечку отработавших газов из коллектора в воздух до их попадания в конденсатор 105,
патрубки следует соединять изогнутыми металлическими полосами или распорками, которые герметизируют
зазоры между патрубками в каналах коллектора.
Зазор между деталью, расположенной на расстоянии 110 мм от коллектора, должен быть очень малым, чтобы
предотвратить утечку выхлопных газов. Роторные авиационные двигатели с воздушным охлаждением (такие
как Bentley, Clerget, Le Rhone) могли быть заключены в неподвижный металлический корпус толщиной 115 мм;
пропеллеры, разумеется, вращались бы снаружи корпуса. Двигатель вращался бы внутри корпуса, а
выхлопные газы собирались бы внутри корпуса. Когда самолет проходил через отметку 120 градусов, воздух в
металлическом корпусе охлаждался, и в корпусе образовывался конденсат. Затем конденсированная вода
поступает в двигатель. Отходящие газы будут выходить через выходное отверстие в корпусе (125).
Для противодействия воздействию центробежной силы, обшивку цилиндров роторных авиационных
двигателей можно сделать более надежной, используя металлические полосы 130 a 239,896, ткань, тонкие
металлические или прессованные металлические удерживающие крышки. В частности, необходимо будет
позаботиться о том, чтобы вес цилиндров оставался постоянным после процесса изоляции.
Из-за воздействия выпускных клапанов на роторный авиационный двигатель Monosoupape Gnome, вероятно,
не удастся конденсировать пар в выхлопных газах, и в этом случае воду придется перевозить в резервуаре.
— Двигатели могли бы работать на эмульсии бензина и воды, но, конечно, в этом случае конденсация пара в
выхлопных газах была бы бесполезна, поскольку вода не потребовалась бы. При работе с эмульсией бензина
и воды не возникнет опасений по поводу заклинивания двигателя, при условии, что процентное содержание
воды в эмульсии будет достаточным. По техническим и коммерческим причинам нефтеводные и аналогичные
эмульсии в настоящее время могут быть малопригодны.
Датировано 16 апреля 1924 года.
Его Превосходительство Ле Мизюрье.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в конструкции и методах работы двигателей внутреннего сгорания.
— Я, Генри Эрнест Ле Мезурье, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Солон Роуд, Эйкр
Лейн, 63, Брикстон, Лондон, юго-запад 2, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе
его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении.
Данное изобретение относится к усовершенствованиям двигателей внутреннего сгорания.
Ранее цилиндры двигателей внутреннего сгорания обычно, в случае водяного охлаждения, снабжены
водяными рубашками, а в случае воздушного охлаждения — излучающими ребрами или подобными
элементами для поглощения или рассеивания тепла, выделяемого при взрыве горючей смеси.
Очевидно, что эта потеря тепла приводит к потере энергии.
В соответствии с моим изобретением я предлагаю средства, такие как теплоизоляция, для предотвращения
теплопотерь из цилиндра двигателя, а также средства для подачи достаточного количества воды в камеру
сгорания для предотвращения перегрева цилиндра, камеры сгорания или других частей двигателя. Таким
образом, подаваемая вода превращается в пар, — и я получаю тем самым повышенный тепловой КПД.
Желательно, чтобы вода была горячей. Чтобы дать определение термину «горячий», я считаю, что (по
крайней мере, в случае высокоскоростного двигателя) чем горячее вода, тем лучше, при условии, что она
ниже точки кипения и при попадании в камеру сгорания находится в форме воды, а не пара, и не
превращается в пар до закрытия впускного отверстия.
Также желательно предусмотреть средства для конденсации воды из отработавших газов и ее повторного
использования.
Предпочтительно, чтобы картер был изолирован от работы цилиндра, или же я могу также предусмотреть в
картере средства для предотвращения потерь тепла из него.
Также может быть целесообразно изолировать впускную и выпускную трубы от цилиндра.
Для предотвращения теплопотерь 75 из цилиндра я могу использовать теплоизоляцию из непроводящего
материала, такого как пластичная магнезия или подобный материал.
В случае цилиндра с рубашкой я могу заполнить ее рубашку непроводящим материалом, таким как магнезия,
или я могу изолировать внешнюю сторону рубашки, оставив рубашку заполненной воздухом, или я могу
отводить воздух из рубашки или пропускать отработанные газы через рубашку.
Воду можно удобно нагреть, используя тепло отработанных газов.
Предпочтительно предусмотреть средства для автоматической остановки двигателя в случае прекращения
подачи воды в камеру сгорания или при снижении уровня воды.
Желательно также предусмотреть средства для автоматического предотвращения потока воды при остановке
двигателя и для автоматической подачи воды, когда цилиндр достигнет необходимой температуры.
Таким образом, мое изобретение относится к 10(0) усовершенствованиям конструкции и способа работы всех
типов двигателей внутреннего сгорания с основной целью повышения их теплового КПД. Среди многих других
целей, которые, как я считаю, достижимы с помощью этого изобретения, можно выделить: отсутствие
карбонизации, большую бесшумность, отсутствие детонации и преждевременного воспламенения, снижение
расхода масла, особенно в случае 110 переоборудованных двигателей с воздушным охлаждением, а также
устранение проблем, связанных с замерзанием водяной рубашки, в случае двигателей с водяным
охлаждением.
В настоящее время высокие степени сжатия обычно не используются из-за ряда сопутствующих недостатков,
таких как преждевременное воспламенение, детонация, неровная работа двигателя и перегрев, но считается,
что данное изобретение позволит использовать более высокие степени сжатия с последующим повышением
эффективности и без вышеупомянутых недостатков.
В двигателе, сконструированном в соответствии с данным изобретением, температурный цикл будет
приближаться к идеальному; например, в четырехтактном двигателе вода будет поступать на такте
всасывания и поглощать тепло.
Предотвращение разрежения поступающей смеси за счет контакта с горячей внутренней частью; во время
такта сжатия содержимое цилиндра будет сильно сжато, и практически никакое тепло, выделяемое при
сжатии, не будет уходить из цилиндра, в то время как вода и пар предотвратят перегрев и преждевременное
воспламенение и увеличат степень сжатия; во время рабочего такта тепло не сможет уходить из цилиндра, и
сила взрывов будет более эффективно использована, что обеспечит большую эффективность; во время такта
выпуска тепло будет отдаваться внутрь двигателя, как и сейчас, но вместо того, чтобы уходить, оно будет
удерживаться теплоизоляцией и поглощаться поступающей водой во время следующего такта всасывания.
Также предполагается, что продувка будет более эффективной, поскольку вероятно, что в конце такта
выпуска в цилиндре останется меньше отработанных газов, так как камера сгорания может содержать
большую долю пара. Следовательно, поступающие свежие заряды смеси должны меньше подвергаться
загрязнению, а более совершенные или быстрые взрывы должны приводить к большей эффективности.
Кроме того, поскольку, вероятно, можно использовать более высокие степени сжатия, в конце такта выпуска в
цилиндре останется меньше газа.
При реализации своего изобретения я по возможности предотвращаю любое излучение от цилиндра,
изолируя его непроводящим материалом, таким как пластичная магнезия или любой подобный материал, и
подаю в камеру сгорания воду, предпочтительно горячую, так что вместо того, чтобы избыточное тепло
поглощалось извне воздухом, водой или маслом и терялось, как в настоящее время, избыточное тепло будет
поглощаться внутри водой, которая будет превращаться в пар. Таким образом, двигатель будет
поддерживаться при рабочей температуре, что приведет к увеличению мощности при заданном расходе
топлива.
Вода и пар также будут способствовать предотвращению детонации и преждевременного воспламенения.
Прилагаемые чертежи в общих чертах показывают, как изобретение может быть реализовано на практике.
Описание представленных данных приведено ниже. 70 На рисунках 1 и 1a показан цилиндр с воздушным
охлаждением и теплоизоляцией; на рисунке 2 — цилиндр с водяным охлаждением и теплоизоляцией; на
рисунке 3 — цилиндр простого двигателя внутреннего сгорания с теплоизоляцией; на рисунках 4 и 4a —
одноцилиндровый двигатель и конденсатор с гофрированными трубками; на рисунках 5 и 5a —
многоцилиндровый двигатель, оснащенный поверхностным конденсатором, соединенным с обычным
радиатором; на рисунке 6 — многоцилиндровый двигатель с расширительной камерой 80, соединенной с
радиатором, который выполняет функцию конденсатора; на рисунках 7 и 7a — радиатор, заключенный в
гофрированную оболочку, образующую конденсатор; на рисунках 8 и 8a — простой гофрированный
коробчатый конденсатор; на рисунках 9 и 8a — конденсатор, подходящий для стационарных двигателей; на
рисунке 10 — устройство для остановки двигателя при низком уровне воды путем замыкания магнето; на
рисунке 11 — устройство для остановки двигателя при низком уровне воды путем перекрытия подачи газа,
масла или другого топлива. Рисунок 12 — устройство для остановки двигателя при низком уровне воды путем
перекрытия вентиляционного отверстия в бензобаке; Рисунок 13 — устройство для остановки двигателя при
низком уровне воды путем перекрытия выходного отверстия бензобака; Рисунок 14 — одноцилиндровый
двигатель, оснащенный коробчатым конденсатором и средствами для подачи конденсата к водомету; Рисунок
14 — одноцилиндровый двигатель, оснащенный баком для воды и средствами для нагрева воды и ее подачи к
водомету; Рисунок 16 — одноцилиндровый двигатель, оснащенный баком для воды, из которого вода
подается непосредственно в двигатель; Рисунки 17 и 17а — устройство для открытия и закрытия водомета;
Рисунок 18 — устройство для подачи воды из:
На рисунках 19 и 20 показаны устройства для открытия и закрытия водяной струи; на рисунках 21 и 22
показаны устройства 110 для открытия и закрытия водяной струи на роторных авиационных двигателях; на
рисунках 23 и 23а показан радиальный авиационный двигатель, заключенный в неподвижный гофрированный
конденсаторный корпус; на рисунках 24 и 24а показано устройство для сбора 115 выхлопных газов на
роторном авиационном двигателе и конденсаторе; на рисунках 25, 25а и 25б показано устройство для сбора
выхлопных газов на роторном авиационном двигателе с помощью неподвижного коллектора, который отводит
газы в конденсатор; на рисунках 26 и 26а показан роторный авиационный двигатель, оснащенный
вращающимся коллектором для выхлопных газов и конденсатором; на рисунках 27 и 27а показан роторный
авиационный двигатель, заключенный в неподвижный гофрированный конденсаторный 125 корпус, с
изображением свечей зажигания и высоковольтных проводов, заключенных в корпусе; Рисунок 28 —
роторный авиационный двигатель, заключенный в неподвижный гофрированный конденсаторный корпус, с
изображением свечей зажигания и высоковольтных проводов снаружи корпуса; рисунки 29, 29P и 29 —
роторный авиационный двигатель, заключенный во вращающийся гофрированный конденсаторный корпус, с
изображением средств для сбора конденсационной воды и подачи ее в водяную струю; рисунки 30, 30a и 30
— роторный авиационный двигатель Gnome monosoupape, оснащенный средствами для нагрева воды перед
ее подачей в двигатель; и рисунок 31 — одноцилиндровый двигатель, оснащенный коробчатым
конденсатором, средствами для подачи конденсационной воды в водяную струю и средствами для открытия
водяной струи при запуске двигателя.
В существующих двигателях с воздушным охлаждением могут быть удалены радиаторные ребра, а цилиндры
изолированы непроводящим материалом, таким как пластиковая магнезия, или же радиаторные ребра могут
быть оставлены на месте и встроены в изоляцию, как показано на рисунках 1, а1, где 1 — цилиндр, 2 —
изоляция, а 3 — сопло для подачи воды в впускной патрубок 4.
В существующем двигателе с рубашкой охлаждения цилиндра может быть использована непроводящая
пластиковая теплоизоляция (например, из магнезии), как показано на рисунке 2, где 1 — цилиндр, а 2 —
теплоизоляция в рубашке. 5 — верхняя часть картера, а 6 — шайба из непроводящего материала. 41 —
выхлопная труба.
В качестве альтернативы, внешняя сторона рубашек может быть изолирована, и отработанные газы могут
проходить через нее перед поступлением в конденсатор или воздух, или же рубашки могут оставаться
пустыми, за исключением воздуховода, а снаружи рубашек может быть уложена теплоизоляция. На некоторых
двигателях рубашки цилиндров также могут быть очищены от воздуха, создавая вакуум, который помогает
предотвратить излучение тепла от цилиндра, при этом внешняя сторона рубашки изолируется.
В двигателях с рубашкой охлаждения цилиндров, чтобы максимально предотвратить потери тепла от
цилиндра, помимо внутренней теплоизоляции, рубашку следует утеплять снаружи. Изоляцию следует также
установить на всех частях блока цилиндров, от которых обычно происходит излучение; например, на
основаниях или горловинах цилиндров. При желании оболочки можно снять, оставив гнезда на месте, и
установить теплоизоляцию снаружи цилиндров.
Для предотвращения передачи тепла от цилиндра к картеру следует подложить под фланец цилиндра
асбестовую или непроводящую шайбу, как показано на рисунке 2 под номером 6. На существующих
двигателях фланец цилиндра может быть уменьшен или обработан механически в той степени, которая
зависит от толщины шайбы, чтобы предотвратить снижение степени сжатия. В качестве альтернативы,
верхнюю часть картера можно обработать механическим способом. Считается, что степень сжатия ни в коем
случае не следует уменьшать путем установки непроводящей шайбы между фланцем цилиндра и картером;
фактически, степень сжатия следует увеличить до максимально возможного предела, чтобы достичь
максимальной эффективности. Если для крепления цилиндра используются шпильки и гайки картера, то часть
тепла будет передаваться от цилиндра к картеру через шпильки. Этого можно избежать, удерживая цилиндр с
помощью шатунов и хомутов, как это уже практикуется на некоторых двигателях. В местах контакта с
цилиндром ярмо может быть изолировано.
В обычных практических целях тепло, передаваемое шпильками картера, вероятно, будет слишком малым,
чтобы оправдать какие-либо изменения в конструкции. В двигателях, где цилиндр отлит вместе с верхней
половиной картера, последняя может быть изолирована асбестовой или другой непроводящей шайбой, если
на ней установлены подшипники коленчатого вала.
Картер также предпочтительно имеет футеровку под углом 95° или отлит с рубашкой для размещения
футеровки, или же для удержания футеровки на месте могут использоваться удерживающие пластины.
В двигателях, где масло транспортируется в картере, охлаждение масла должно осуществляться за счет
воды, поступающей в двигатель, но при желании масло может охлаждаться во внешнем резервуаре.
Выхлопные трубы, коллекторы, патрубки или ответвления, а также впускные трубы предпочтительно
изготавливать из подходящего материала с плохой теплопроводностью, чтобы тепло не отводилось от
цилиндра, или же можно использовать толстые шайбы из какого-либо непроводящего материала, например,
асбеста, против впускных и выпускных отверстий.
Пружины клапанов следует изолировать от цилиндра шайбами или чашками, изготовленными из
непроводящего материала, такого как фарфор или асбест. 115 Для достижения наилучших результатов
считается, что цилиндр предпочтительно должен быть изолирован от картера, выхлопной трубы и впускного
коллектора.
Рекомендуется не использовать вспомогательные выпускные отверстия 120, расположенные вблизи нижней
части цилиндра, на четырехтактных двигателях, поскольку отработанные газы должны как можно дольше
контактировать с внутренним пространством двигателя, чтобы они отдавали как можно больше тепла, которое
затем будет использоваться для превращения воды в пар.
В будущих конструкциях цилиндры всех двигателей могут быть изготовлены без 130 239,896 t,fi 239,896
радиальных ребер или рубашек, а обычные цилиндры могут быть обшиты, как в паровом двигателе, как
показано на рисунке 3, где 1 — цилиндр, а 2 — обшивка. Поршневые головки и камеры сгорания
Горелки могут быть покрыты эмалью, фарфором или другим огнеупорным материалом для минимизации
поглощения тепла от продуктов сгорания. Это может быть не очень важным вопросом, поскольку тепло,
поглощенное взрывами, будет повторно поглощено водой; кроме того, могут возникнуть проблемы с
расширением.
Воду, предпочтительно горячую, можно добавлять в смесь с помощью сопла, расположенного в системе
впуска. Можно использовать карбюратор с отдельными поплавковыми камерами для бензина и воды, а также
жиклерами, или любое подходящее устройство для подачи воды вместе с рабочей смесью. В дизельных и
полудизельных двигателях вода может попадать в систему вместе с воздухом во время такта всасывания.
В бензиновых двигателях вода может поступать через воздушный патрубок, где сосредоточен основной поток
воздуха на всасывании. В дизельных двигателях, использующих горячий шарик для испарения топлива, вода
может попадать в двигатель вместе с воздухом во время такта всасывания. В двигателях с высокой степенью
сжатия, работающих на масле и использующих температуру, создаваемую во время такта сжатия, вода
предпочтительно поступает вместе с воздухом во время такта всасывания.
На четырехтактных двигателях, вероятно, окажется, что водометная форсунка, площадь которой примерно в
полтора или два раза превышает площадь бензинового жиклера, даст хорошие результаты; например, можно
использовать водометную форсунку диаметром 0,31 дюйма или 0,05 дюйма и бензиновый жиклер диаметром
0,025 дюйма.
На двигателях с воздушным охлаждением и других двигателях, не оборудованных радиатором, обычные
выхлопные трубы и глушители могут быть убраны, а отработанные газы направлены в конденсатор с
решетчатыми трубками 7, как показано на рисунках 4 и 4а. Пар в отработавших газах будет конденсироваться
воздухом, проходящим через конденсатор, а конденсированная вода будет направляться в водомет и
поступать в двигатель вместе с обычной рабочей смесью. Затем отработанные газы могут выходить в воздух
через выходное отверстие в конденсаторе. Для прокачки воздуха через конденсатор может использоваться
вентилятор, приводимый в движение двигателем. Это особенно актуально для стационарных двигателей.
Конденсатор с жаберной трубкой может быть снабжен съемными пластинами для очистки. Выхлопные газы
могут проходить через расширительную камеру 8, как показано на рисунках 4 и 4а, прежде чем достигнуть
конденсатора 7, чтобы тепло от газов не повредило последний. Расширительная камера будет задерживать
часть примесей, которые в противном случае могли бы осесть в конденсаторе, и должна быть снабжена
съемной пластиной для очистки.
На двигателях с водяным охлаждением обычные выхлопные трубы и глушители могут быть удалены, а
отработанные газы направляются в поверхностный конденсатор, например, показанный на рисунке 5, 5а (см.
рис. 9), при этом пар в отработанных газах конденсируется, соприкасаясь с холодными трубками
конденсатора. Поверхностный конденсатор может быть соединен с обычным радиатором, например, 10,
рисунки 5, 5а, и холодная вода циркулирует через конденсатор так же, как вода циркулирует через рубашки
двигателя с водяным охлаждением. Вода может циркулировать через конденсатор с помощью обычного
водяного насоса, или же может использоваться термосифонная циркуляция. Вода, образовавшаяся в
результате конденсации в поверхностном конденсаторе, поступает в водомет и проходит через отверстие 85 в
двигатель. Выхлопные газы могут выходить через отверстие в поверхностном конденсаторе. В качестве
альтернативы, отработанные газы могут быть направлены в обычный существующий радиатор 10 (рис. 6), а
пар в отработанных газах конденсируется воздухом, проходящим через радиатор. В этом случае радиатор
выполняет функцию конденсатора.
Сконденсированная вода, скопившаяся в конденсаторе, поступает в водомет и затем в двигатель. Выхлопные
газы могут проходить через расширительную камеру 8, как показано на рисунке 6, прежде чем достигнут
конденсатора 10, так что тепло от газов не повредит последнему. Расширительная камера должна быть
изготовлена из хорошо излучающего материала, такого как медь или алюминий.
На существующих двигателях может использоваться обычная расширительная камера. Выхлопные газы 105
могут забивать или закопчивать мельчайшие пространства в сотовых конденсаторах, и последние могут быть
заменены конденсаторами с пластинчатыми трубками, которые предпочтительно оснащены съемными
пластинами 110 для целей очистки. Однако расширительная камера улавливает значительную часть сажевых
отложений, которые в противном случае могли бы осесть в конденсаторе. Другой вариант — поместить
обычный радиатор 115 в рубашку 11, как показано на рисунках 7, 7а (при желании в рубашку может быть
заключена только центральная часть радиатора), и направлять отработанные газы в рубашку. Рубашка может
быть изготовлена из гофрированного материала, чтобы обеспечить большую площадь охлаждения воздуха.
Вода, как и сейчас, будет содержаться в радиаторе и поможет конденсировать пар в выхлопных газах.
Горячая вода из радиатора 125 будет подаваться в водомет.
Скопившаяся в рубашке конденсационная вода предпочтительно поступает в радиатор для замещения воды,
поступающей в водоструйный аппарат. В качестве защитной оболочки может быть предусмотрено 130
съемных пластин для целей очистки.
Водопроводная трубка 12, ведущая к радиатору, должна доходить почти до дна рубашки, где скапливается
конденсат. Крышка заливной горловины радиатора должна быть герметичной, а обычная переливная трубка
должна быть снята или герметизирована, если только она не используется в качестве подающей трубки.
Двигатели могут быть оснащены простым металлическим коробчатым конденсатором, как показано на
рисунках 8 и 8а (рис. 13), изготовленным из гофрированного материала, чтобы обеспечить большую площадь
охлаждения воздуха. «Выхлопные газы будут отводиться в конденсатор, а конденсационная вода,
отложившаяся в нем, будет подаваться в водомет». Коробчатый конденсатор обеспечит хорошую
производительность для небольших объемов топлива, будет легким, простым и дешевым, а также
подходящим для мотоциклов и другой техники, где эти факторы имеют большое значение. Для удобства
очистки могут быть предусмотрены съемные пластины.
Вода может подаваться в двигатель из резервуара, при этом отработанные газы отводятся обычным
способом, но поскольку расход воды примерно в 3-4 раза превышает расход бензина, пополнение запасов
воды потребуется очень часто. Следовательно, конденсатор, вероятно, окажется необходимым в
автомобильной и авиационной промышленности, где транспортировка больших объемов воды неудобна.
Если окажется неудобным или невозможным установить на каком-либо конкретном двигателе конденсатор
достаточного размера для обеспечения его необходимым количеством воды, можно использовать водяной
бак совместно с конденсатором.
Вода может подаваться из резервуара в конденсатор, а от конденсатора к водоструйному соплу может идти
труба, либо конденсированная вода может поступать в резервуар для воды, а от последнего к водоструйному
соплу может идти труба.
Если использовать резервуар для воды и пар в выхлопных газах не конденсируется, риск заклинивания
двигателя из-за исчерпания запаса воды можно исключить с помощью средств, показанных на рисунке 10, где
14 — поплавок, 15 — рычаг из проводящего материала, 16 — изолированный контактный штырь, а 17 —
заземляющий провод от магнето (не показан).
18 Это резервуар для воды и защитный чехол от пыли и дождя (номер 19). В процессе работы, когда поплавок
14 приближается ко дну бака 18, рычаг 15 соприкасается со шпилькой 16 и замыкает магнето, тем самым
останавливая двигатель. Поплавок может быть заключен в цилиндр, как показано на рисунке, чтобы
предотвратить колебания воды, влияющие на его работу.
В газовых двигателях с трубчатым зажиганием, если используется бак для воды без конденсатора, риск
заклинивания из-за прекращения подачи воды можно исключить, подключив поплавковый механизм к
газовому крану таким образом, чтобы при низком уровне воды газовый кран автоматически закрывался.
Аналогичным образом, в двигателях с нагревательным элементом 70 и двигателях, работающих на
самовозгорании, поплавок может быть сконструирован таким образом, чтобы перекрывать подачу масла.
Конструкция с поплавком может оказаться неэффективной для перекрытия кранов подачи бензина, газа и
масла из-за своей жесткости, и в этом случае может быть предпочтительнее использовать конструкцию,
показанную на рисунке 11, в которой 20 представляет собой стержень, на котором установлены два коротких
цилиндра или чашки 21, 22 с открытыми концами. Нижний цилиндр 21 (80) имеет открытый конец,
направленный вверх, а верхний цилиндр 22 (80) — открытый конец, направленный вниз. Шток 20 работает во
втулках 23 в резервуаре для воды 18 и соединен с краном 24 для бензина, газа или масла. 85 Нижняя втулка
или направляющая 23 в резервуаре для воды может иметь форму водонепроницаемого сальника, или же
шток может работать в отрезке трубки с закрытым концом, вставленной в дно резервуара для воды. Когда
вода подаётся в резервуар, в верхнем цилиндре 22 задерживается воздух, и шток 20 поднимается, открывая
кран 24.
Когда уровень воды понизится, вода останется в нижнем цилиндре 21, и под действием веса воды шток 20
опустится, кран 24 закроется, остановив двигатель. Чтобы предотвратить воздействие колебаний воды на
стержень и чашки, последние могут быть заключены в цилиндр, прикрепленный к съемной пластине,
благодаря чему стержень и чашки могут быть установлены в резервуар и извлечены при необходимости.
Альтернативное устройство для подачи сигнала 105 предупреждения о нехватке воды показано на рисунке 12,
в котором 18 представляет собой резервуар для воды, снабженный поплавком 14 и стержнем 25,
соединенным со стержнем 26, шарнирно закрепленным на неподвижной стойке 27. 28 представляет собой
перевернутый игольчатый клапан 110, прикрепленный к стержню 26 и предназначенный для закрытия
вентиляционного отверстия 29 в бензобаке 30. Когда уровень воды понизится, поплавок 14 опустится, а игла
28 поднимется и закроет вентиляционное отверстие 29 в бензобаке 115 30, тем самым предотвратив подачу
бензина и остановив двигатель. Крышка топливного бака должна быть герметичной, а сам бак должен быть
качественно изготовлен и идеально герметичен. Поплавок может быть заключен в цилиндр для обеспечения
надежного и устойчивого действия.
В еще одном варианте, показанном на рисунке 13, поплавок 14 в резервуаре для воды 18 приводит в действие
игольчатый клапан 28, открывающий 125 и закрывающий выходное отверстие 31 в нижней части бензобака
30. Поплавок 14 и игла 28 жестко соединены стержнем 32. Когда уровень воды падает, поплавок 14
опускается, а также игла 28, которая закрывает бензозаправочный патрубок 31. В данном случае бензобак
снабжен обычной заливной горловиной 33 с вентиляционным отверстием. Поплавковый стержень и игла
могут быть снабжены защитным кожухом 19, который может быть коротким и компактным и может
ограничивать движение поплавка 14 и иглы 28, когда последняя находится далеко от своего посадочного
места.
Поплавок может быть заключен в цилиндр, как показано на рисунке, для обеспечения надежного и
устойчивого действия.
Следует отметить, что стационарные двигатели будут более эффективны, если их оснастить конденсатором,
который может иметь простую форму, как показано на рисунках 9, 9а, и состоит из закрытого цилиндра или
резервуара 34, окруженного другим большим открытым цилиндром, заполненным водой. Внутренний цилиндр
может быть изготовлен из гофрированного материала, чтобы обеспечить большую площадь контакта с
охлаждающей водой, и предпочтительно снабжен съемной пластиной 36 для целей очистки. Выхлопные газы
выходят из внутреннего цилиндра по трубе, расположенной в нижней части. Вода, образующаяся в
результате конденсации во внутреннем закрытом цилиндре, поступает в двигатель. Вода во внешнем
цилиндре охлаждается за счет отдачи тепла воздуху.
Вода из конденсатора или резервуара, в зависимости от ситуации, может подаваться по трубе в
дополнительную поплавковую камеру, прикрепленную к существующему карбюратору, или в любую часть
двигателя или его окрестностей, а оттуда — в водомет. Если используется конденсатор, давление
отработавших газов может быть использовано для подачи конденсированной воды в сопло, если последнее
находится на более высоком уровне. Подача самотеком может использоваться, если поплавковая камера и
струя воды находятся ниже уровня конденсата, скапливающегося в конденсаторе.
Простая конструкция, показанная на рисунке 14, включает конденсатор, например, 13 (рисунки 8, 8а), в
сочетании с небольшим резервуаром для воды 37, расположенным между струей воды и конденсатом,
собирающимся в конденсаторе 13. 38 — это труба, ведущая от нижней части конденсатора 13 к резервуару
для воды 37. 39 — это труба, ведущая от резервуара для воды 37 к струе воды 3. 43 — это расширительная
труба, которая погружается в конденсат и позволяет выходить любому пару или воздуху.
Когда двигатель забирает воду из водомета 3, вода будет выходить из конденсатора 13 в небольшой
резервуар для воды 37. В этой системе поплавковая камера не является обязательной, но если она
используется, крышка может потребовать герметичности.
Для обеспечения достаточно быстрого превращения поступающей в двигатель воды в пар, вода должна
подаваться к водомету достаточно горячей, но не настолько горячей, чтобы превратиться в пар при
прохождении в цилиндр в результате контакта с горячими частями, такими как клапаны и патрубки, или
настолько горячей, чтобы превратиться в пар до закрытия впускного отверстия.
Считается, что для достижения наилучших результатов воду следует превратить в пар до воспламенения
топливной смеси. 70 Когда вода нагревается выхлопными газами и поступает в двигатель почти при
температуре кипения, тепло, поглощенное изнутри двигателя, превращает горячую воду в пар, что повышает
степень сжатия и (при заданном расходе топлива) обеспечивает большую мощность.
Кроме того, при использовании горячей воды снижается вероятность сбоев в работе двигателя и
уменьшается нагрузка на раскаленные металлические детали. Для достижения заданного охлаждающего
эффекта можно использовать больший объем горячей воды, чем холодной, что, в свою очередь, приведет к
большему объему пара, а следовательно, к более высокой степени сжатия и большей мощности при
заданном расходе топлива.
Соседние файлы в папке патенты