RS20190546A2 - Motor na vodu - Google Patents

Abstract

Motor na vodu vrši mehanički rad na osnovu sabijenog vazduha i parne eksplozije vode. Proces rada motora objedinjuje principe rada parnih mašina i dizel motora, bez procesa sagorevanja. Ceo proces transformacije i dobijanja parne energije se odvija u samom cilindru motora sabijanjem vazduha, u taktu kompresije, povećanjem pritiska i temperature, i parne eksplozije ubrizgane vode u cilindar, u taktu ekspanzije. Kada ubrizgana voda, u vidu magle, dođe u dodir sa užarenim vazduhom u cilindru, temperature znatno više od kritične Tk = 374°C, može se skoro istovremeno pretvoriti u paru oslobadjajući ogromnu energiju, to se zove parna eksplozija. Stvorena energija pare, dejstvom na čelo klipa, pravolinijsko kretanje klipa pretvara u rotaciono kretanje kolenastog vratila i tako vrši koristan mehanički rad. Ciklično ponavljanje se obezbeđuje preko akumulirane energije na zamajcu. Stvaranjem uslova za parnu eksploziju ubrizgane vode u cilindru sa klipom, i njeno ciklično ponavljanje, stvorili smo uslove za rad motora na vodu.

Description

DOBIJANJE ENERGIJE IZ VODE KORISTEĆI SAMO ENERGIJU SABIJENOG VAZDUHA I PARNU EKSPLOZIJU VODE U STVORENIM USLOVIMA, I NJENU PRIMENU KOD RAZVOJA MOTORA NA VODU

a) Oblast tehnike na koju se pronalazak odnosi

Pronalazak se u širem smoslu odnosi na — MAŠINSTVO; u užem smislu na POGONSKU MAŠINU ILI MOTOR - označava uređaj koji na kontinualan način pretvara energiju nekog fluida u mehaničku snagu.

Prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata predmet pronalaska se može svrstati u sledeće klase:

F01 - MAŠINE ILI POGONSKE MAŠINE UOPŠTE; POSTROJENJA POGONSKIH MAŠINA UOPŠTE; PARNE MAŠINE

F01B - MAŠINE ILI POGONSKE MAŠINE UOPŠTE ILI TIPA SA POTISNIM DEJSTVOM, npr. PARNE MAŠINE

F02 - MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM; POSTROJENJA MOTORA SA VRELIM GASOVIMA ILI PROIZVODIMA SAGOREVANJA

F02B - KLIPNI MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM; MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM UOPŠTE

F02M - NAPAJANJE, UOPŠTE, MOTORA SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM SAGORLJIVIM SMEŠAMA ILI NJIHOVIM SASTOJCIMA (uvođenje punjenja u cilindre ovih motora F02B) "Uređaj za ubrizgavanje goriva"

F02G - MOTORNA POSTROJENJA SA VRELIM GASOVIMA ILI PROIZVODIMA SAGOREVANJA (postrojenja parnih mašina, sa specijalnom parom ili postrojenja sa vrelim gasovima).

a) Tehnički problem

Tehnički problem koji se rešava ovim pronalaskom je kako konstrukcijski rešiti motor koji radi na vodu i time rešiti problem zagađenja životne sredine i globalnog zagrevanja planete.

Zbog zagađenja životne sredine i globalnog zagrevanja planete u mnogim državama i gradovima je zabranjeno korišćenje dizel motora pa je motor na vodu, u principu, ekološka varijanta dizela.

Motor na vazduh i vodu je besplatna, energentski nezavisna, potpuno zelena tehnologija, nema zagađenja životne sredine i nema globalnog zagrevanja planete zbog emisije izduvnih gasova.

b) Stanje tehnike

Postojeće stanje tehnike predstavlja samo ekološki pihvatljivu alternativu za Dizel i Otto motore uključujući i motore na elektro pogon.

-Etil alkohol (etanol) - za Otto motore.

Radi se uglavnom kao dodatak benzinu, oznake E10 sadrži 10% etanola, i to zbog smanjenja emisije štetnih izduvnih gasova.

Za potpuno eliminisanje štetnih izduvnih gasova koristi se:

- Čist etanol - za pogon Otto motora.

-Biodizel - za Dizelske motore.

-Motori na elektro pogon, solarnu energiju.

-Hibridni motori - a to su Otto i Dizel motori koji rade i na elektro pogon.

-Primenom etanola, biodizela kao i motora na elektro pogon mogu se rešiti dve bitne stvari: zavisnost od nafte i problemi ekologije.

-Motori na vodu ne postoje na domaćem iii inostranom tržištu i u svetu uopšte. Razvoj motora ovog tipa je novina, pa u dostupnoj literaturi i stručnim materijalima se ne pominje i nema konkretnih podataka o tehničkim rešenjima.

Ubrizgavanje vode u usisnoj grani SUS motora

Ono što postoji, kao naznaka mogućeg, delimičnog, rešenja, je ubrizgavanje vode u usisnoj grani dizel, odnosno otto, motora radi smanjenja temperature koja se razvija pri sagorevanju (2500°C) i zbog povećanja pritiska u cilindru.

Ubrizgavanje vode u motor sa unutrašnjim sagorevanjem ima za cilj smanjenje temperature (zbog nastajanja štetnih azotnih oksida NOx na visokim temperaturama) i povećanja pritiska unutar cilindra. Naime, toplota se oduzima promenom agregatnog stanja prilikom isparavanja vode, tj. prilikom njenog prelaska iz tečnog u gasovito agregatno stanje dok samim isparavanjem raste i pritisak jer zapremina vode prilikom isparavanja raste oko 15 puta. Porastom pritiska raste i termodinamički učinak motora. Ubrizgavanje vode može se primenjivati isključivo kod motora SUS sa turbopunjačem koji rade po Otto ili Dizel ciklusu. Budući da se ubrizgavanje vode vrši u usisnoj grani nužno je da motor ima predsabijanje, tj. da je pritisak u usisnoj grani veći od atmosferskog, jer se time odlaže prevremeno isparavanje usled temperature koja je u usisnoj grani. Naime, temperatura isparavanja raste porastom pritiska. Zbog niže temperature unutar cilindra smanjuje se mogućnost pojave detonativnog sagorevanja, dok se snižavanjem temperature samog sagorevanja smanjuje nastanak azotnih oksida (NOx), tj. smanjena je emisija štetnih izduvnih gasova. Efekati ubrizgavanja vode u usisnoj grani su još: Potrošnja goriva se smanjuje za približno 13 % dok snaga motora raste oko 5%, u odnosu na motor bez ubrizgavanja vode.

- Suština na kojoj se bazira pronalazak

Kao što je Dizel uočio da se sabijanjem vazduha njegova temperatura povećava (T>630 °C) znatno iznad temperature samopaljenja bio-ulja i dizel goriva (Ts = 430 - 480 °C) i to iskoristio za svoj pronalazak, kod motora na vodu iskorisćene su sledeće osobine vode:

1- Da na izuzetno visokim temperaturama (T> 650 °C) dolazi do parne eksplozije tj. trenutnog isparavanja ubrizgane vode uz oslobađanje velike parne energije.

Pod parnom eksplozijom se podrazumeva trenutno isparavanje vode i oslobađanje parne energije (P, T) sposobne da izvrši određeni mehanički rad.

2- Da pri prelasku iz tečnog u gasovito stanje para poveća svoju zapreminu 1700 puta u odnosu na vodu iste mase u normalnim uslovima (T = 100°C i P = 1 bar).

3- Da je temperatura u cilindru u taktu kompresije T > 630 °C znatno viša od kritične temperature pare Tk = 374°C, iznad koje paru ni na koji način ne možemo ukapljati bez obzira na pritisak.

To znači da voda pod određenim uslovima i na temperaturi znatno višoj od kritične T >>, trenutno preluazi u paru oslobađajući veliku energiju.

Za razliku od parnih mašina (spadaju u grupu klipnih toplotnih motora sa spoljašnjim sagorevanjem) kod kojih se para proizvodi u kotlu a zatim dovodi pod pritiskom u mašinu, sa jedne ili sa obe strane klipa, kod motora na vodu, ceo proces se dešava u samom cilindru motora, slično radu SUS-dizel motora (spadaju u grupu klipnih toplotnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem) gde se umesto sagorevanja dešava parna eksplozija ubrizgane vode. Ubrizgana voda, u prvom trenutku obara temperaturu u cilindru i to se zove unutrašnje hlađenje a zatim se para pregreva, usled visoke temperature sabijenog vazduha, što dovodi do naglog porasta pritiska koji deluje na klip i pomera ga ka DMT vsršeći koristan mehanički rad.

Možemo reći da motor na vodu koristi samo molekularno - kinetičku energiju sabijenog vazduha, nastalu u taktu kompresije, i parnu eksploziju vode nastalu ubrizgavanjem iste, u vidu magle, u sabijeni-užareni vazduh pri kraju takta kompresije.

Prema tome, motor na vodu je vrsta parne mašine koja pod odredjenim uslovima transformiše stvorenu molekularno-kineticku energiju sabijenog vazduha u toplotnu energiju vodene pare a ergiju pare u koristan mehanički rad.

Pri ovom procesu potencijalna energija vode transformiše se u kinetičku energiju pare stvarajući dodatnu energiju, izraženu naglim skokom pritiska i temperature.

Početni uslovi u cilindru četvorotaktnog motora na vodu Sl. 1, P0= 20 - 40 bara i T0= 650- 900 (1100) °C, nastaju startovanjem preko elektro pokretača a kasnije se proces, nakon ubrizgavanja vode i рarnе eksplozije, zbog stvorene i akomulirane energije na zamajcu, ciklički ponavlja sam od sebe na opisan nacin.

Jednom rečju, stvaranjem uslova za parnu eksploziju vođe (P0, T0) u cilindru sa klipom, i njeno ciklično ponavljanje, stvorili smo uslove za rad motora na vodu.

Temperatura i pritisak u radnom cilindriu

Na kraju takta kompresije dolazi do naglog porasta pritiska i temperature čime se postiže brže isparavanje ubrizgane vode koje rezultuje naglim skokom pritiska veoma bitnog za rad motora.

Nedostatak naglog porasta pritiska (parne eksplozije) može da stvori velika opterećenja na pogonskom mehanizmu i dovede do oštećenja istog.

Energetska gustina pare

-Energetska gustina pare predstavlja molekule pare koji se haotično kreću i svojim silama deluju na zidove cilindra i čelo klipa stvarajući pritisak koji gura klip ka DMT i vrši koristan rad. Veća energetska gustina pare postiže se većim ubrizgavanjem vode i višom temperaturom, koja dovodi do parne eksplozije, ali i to ima svoja ograničenja u smislu efikasnosti i podhlađivanja vazduha u cilindru koji može da padne ispod kritične temperature pregrejane pare. Energetska gustina pare treba da ostvari toliki skok pritiska, koji bi delovanjem na čelo klipa, u taktu ekspanzije, obezbedila uslove da se izvrši neki mehanički rad i proces ciklicki ponavlja. Energetska gustina pare je mnogo manja od energetske gustine sagorelog dizel goriva pa je zbog toga izlazna snaga na radilici, motora na vodu, za iste uslove, manja.

-Za akomulaciju energije, ponavljanje ciklusa i ravnomerniji rad motora služi zamajac a takođe miran rad motora i veća snaga postiže se sa većim brojem cilindara kojima su kolena kolenastog vratila međusobno prostorno zakrenuta. Kod motora na vodu poželjno je da bude što veći broj cilindra.

Veća snaga se postiže, takođe, upotrebom turbopunjača ubacivanjem veće količine vazduha u cilindar.

Opis rada pronalaska

Motor na vodu po svojoj konstrukciji spadao bi u grupu parnih (jenoradnih klipnih) motora, gde se voda iz rezervoara vode dovodi u cilindar pre dolaska klipa u GMT (takt sabijanja), gde zbog visoke temperature sabijenog vazduha, dolazi do parne eksplozije ubrizgane vode, raspršene u vidu magle, koja potiskuje klip ka DMT (takt ekspanzije) vršeći koristan mehanički rad. Akomulirana energija na zamajcu, pored izduvavanja, i usisavanja, omogućava i ciklično ponavljanje celog procesa.

-Rad po taktovima četvorotaktnog motora na vodu (Sl. 1 u prilogu)

1. takt- usis Sl. 1 (1)

Usis počinje 20 - 30° pre GMT a završava se 40 - 60° posle DMT.

Tokom prvog takta, otvoren je usisni ventil. Klip se kreće iz gornje mrtve tačke (GMT) prema donjoj mrtvoj tački (DMT) i svojim kretanjem stvara podpritisak u cilindru koji iznosi od 0,92 do 0,95 bara.

Budući da je pritisak u cilindru niži od atmosferskog za 0,1 - 0,2 bara, vazduh prethodno prečišćen u prečistaču vazduha ulazi u prostor iznad klipa.

Kako bi se cilindar što više napunio čistim vazduhom te se postigla veća snaga motora, usisni ventil se otvara na kraju četvrtog takta (takt izduvavanja) pre

nego što je klip došao u gornju mrtvu točku, a zatvara u drugom taktu (takt kompresije) nakon što je klip prošao donju mrtvu točku. U vremenu kada su istovremeno otvoreni usisni i izduvni ventili (preklapenje ventila), odvija se proces ispiranja cilindra, što rezultuje da se prostor cilindra dobro ispere svežim vazduhom.

2. takt - kompresija Sl. 1 (2)

Klip sa kreće iz DMT prema GMT i sabija usisanu količinu čistog vazduha. Usisni i ispusni ventili su zatvoreni. Stepen kompresije kreće se od 12:1 do 25:1, (30:1), zavisno od konstrukcije motora. Pred kraj takta kompresije temperatura vazduha naraste na T = 630 - 900°C, (a neki delovi klipa i do 1100 °C) a pritisak vazduha poraste na 20 - 40 bar i više. Vidimo da je ostvarena temperatura vazduha znatno viša od kriticne temperature pregrejane pare Tk = 374<0>C, na kojoj ubrizgana voda direktno prelazi u paru koju ni na koji način ne možemo ukapljati bez obzira na pritisak.

Pri kraju takta kompresije (30° -60° pre GMT) počinje se ubrizgavati voda. Ugao početka ubrizgavanja vode je mnogo veći od ugla početka ubrizgavanja dizel goriva, (kod SUS motora) jer je količina ubrizgane vode mnogo veća (oko 10 puta) pa je potrebno duže vreme da se voda ubrizga, rasprši, zagreje i ispari. Pritisak ubrizgavanja iznosi preko 2000 bara, u zavisnosti od tipa brizgalice. Deo ubrizgane vode pada direktno na usijano čelo klipa gde trenutno isparava. Takođe, tokom ubrizgavanja želi se postići što bolje raspršivanje vode kako bi se stvorila homogena smeša voda-vazduh, koja se transformiše u smešu paravazduh.

Za transformaciju smeše vode i vazduha u paru i vazduh na raspolaganju nam stoji vrlo kratko vrijeme. Što je pritisak ubrizgavanja viši to su dimenzije kapljice manje, a manji otvori na brizgalici daju ravnomerniju i manju veličinu kapljica vode.

Dok se voda ubrizgava ona smanjuje temperaturu vazduha u cilindru što nazivamo unutrašnje hlađenje. Voda koja se ubrizga krajem takta kompresije ne isparava odmah, jer je u početku hladna, te je potrebno određeno vrijeme da se rasprši, pomeša sa vazduhom, ugreje i ispari, zato je potrebno mnogo ranije ubrizgati vodu 30 - 60° pre GMT.

Od trenutka ubrizgavanja zbog nastavka kretanja klipa ka GMT imamo dalji porast pritiska i temperature u cilindru bez obzira na podhlađivanje. Od početka ubrizgavanja do isparavanja prođe određeno vreme koje nazivamo, u ovom slučaju kašnjenje parne eksplozije. Ceo proces, od ubrizgavanja do parne eksplozije, odvija se u delu takta kompresije 30° - 60° pre GMT i GMT, Sl 1 (2). Kašnjenje isparavanja zavisi umnogome od temperature i oblika kompresijskog prostora - prostora isparavanja.

Brzinu isparavanja mozemo povećati predgrevanjem napojne vode koju ubrizgavamo, odnosno njenim dovođenjem do temperature nešto ispod tačke ključanja.

Brzinu isparavanja povećavamo i zagrevanjem pomoću grejača u predkomori cilindra.

Brže sparavanje i veći stepen korisnog dejstva postigao bi se sa turbopunjačima, ubacivanjem i predsabijanjem veće količine vazduha u cilindar motora, odnosno većim stepenom kompresije.

3. takt - ekspanzija (radni takt) Sl. 1 (3)

Klip se u trećem taktu kreće od GMT prema DMT, a ventili su zatvoreni. U momentu kad se klip u taktu kompresije približava gornjoj mrtvoj tački GMT (30 - 60°) u cilindar se ubrizgava voda, koje se raspršava u mikroskopske kapljice (mnogo manje od kritične veličine kapljice) u vidu magle u užareni vazduh i na usijano čelo klipa, gde zbog visoke temperature odmah isparava stvarajući parnu eksploziju. Isparavanje vode i prelaskom u pregrejanu paru na temperaturi znatno većoj od kriticne temperature Tk = 374 °C, dovodi do povećanja zapremine pare koja sa vazduhom sabijenim u taktu kompresije, stvara nagli skok pritisaka koji dejstvom na čelo klipa izaziva njegovo kretanje prema donjoj mrtvoj tački DMT u jedinom radnom taktu-ekspanziji.

Na ovaj način, koristeći samo energiju sabijenog vazduha, potencijalnu energiju vode transformišemo u kineticku energiju pare sposobnu da izvrši koristan mehanički rad.

4. takt - izduvavanje Sl. 1 (4)

Izduv počinje 40°-50° pre DMT a završava se 10°-16° posle GMT. Razvodni mehanizam otvara ispusni ventil pred kraj takta ekspanzije, pre no što je klip došao u DMT (40°-50° pre DMT), što ima za posledicu izlazak pare i vazduha velikom brzinom iz cilindra. Zaostalu paru koja bi ostala u cilindru klip istiskuje čelom krećući se se prema GMT. Istiskivanje pare i vazduha je gotovo kada se ispusni ventil zatvori u prvom taktu (takt usisa) 10° -16° iza GMT.

-Funkcionalni rad motora na vodu Sl. 2

Ceo proces od rezervoara 1 do cilindra motora 10 i nazad funkcioniše u jednom zatvorenom kružnom sistemu Sl. 2

Startovanjem motora pumpa niskog pritiska 2 usisava vodu kroz predfilter 3 i šalje preko voda 13 kroz filter vode 4 u izmenjivač toplote 5 gde se predgreva na T = 85 - 95°C. Predgrevanje se vrši da bi se podigla temperatura vode iz rezervoara, koja može da bude i manja od 0°C, i smanjili podhlađivanje užarenog vazduha u cilindru a samim tim omogućili ubacivanje veće količine vode.

Predgrevanjem vode se postiže bolja efikasnost i brze isparavanje ubrizgane vode u cilindru.

Predgrevanje se može obezbediti tako što se voda, pre ulaska u pumpu visokog pritiska 7, koristi za hladjenje ispusnog vazduha i pare u kondenzatoru pare 5 gde se oduzimanjem toplote ispusnoj pari povećava temperatura napojne vode na 85 - 95°C.

Ekspanziona posuda 18 namjenjena je preuzimanju viška pritiska u zatvorenom sistemu zagrevanja vode. Prilikom zagrevanja vode u zatvorenom sistemu, voda povećava svoju zapreminu. To širenje za posledicu ima povećanje pritiska u sistemu te dolazi do prelivanja vode iz sistema u ekspanzionu posudu.

Posuda sadrži membranu, a s druge strane je napunjena azotom. Pošto se pritisok povećava, deluje na membranu, koja se potiskuje i tako drži izjednačen pritisak vode u cevima sistema na koji je instalirana. Hlađenjem vode, pritisak pada, a azot se dekomprimira i tako tera vodu natrag u cev. Sve se to događa bez prisustva vazduha, pa se sprečava korozija unutar ekspanzione posude.

Ugrejana voda iz izmenjivača 5 zatim odlazi u sistem pumpa brizgalica 7 gde se, pre dolaska klipa u GMT, pod pritiskom većim od 2000 bara ubrizgava u predkomoru sa grejačem 8 u užareni sabijeni vazduh cilindra 10, gde se dešava parna eksplozija ubrizgane vode, raspršene u vidu magle. Tu voda trenutno isparava, povećava zapreminu i pomera klip ka DMT vreseći koristan rad.

Grejač vode 6 ispred brizgalice 7 dizajniran je takođe da zagreje vodu do temperature u rasponu 85 - 95°C, što se reguliše termostatom.

Grejač vode 6 i grejač svežeg vazduha 9 na usisu, uključuju se samo kod startovanja hladnog motora.

Višak vode iz brizgalice 7, posebno dizajnirane za kolicinu vode od 0,1 - 0,5ml, vraća se u rezervoar 1 preko voda 16 kao i kondenzovana voda iz kondenzatora 5 preko voda 15 i pumpe 12.

Za hladjenje produkata izduvavanja, vazduha i pare, u kondenzatoru koristi se voda iz rezervoara napojne vode 1 gde se oduzimanjem toplote pari povećava njena temperatura na 85 - 95°C a nakon toga preko sklopa pumpa-brizgalica 7 ubrizgava u cilindar 10.

Smeša pare i vazduha, u taktu izduvavanja, potiskuje se u izduvnu granu 14 koja vodi u separator pare i vazduha 5, gde se kondenzuje i odvaja od vazduha zagrevajući napojnu vodu iz rezervoara 1.

Kondenzator, separator, izmenjivač toplote, 5 ima trojaku funkciju: Služi za kondenzovanje ispusne pare iz cilindra motora 10, u njemu se vrsi i separacija nastale smeše kondenzovane pare i vazduha a takođe služi i kao izmenjivač toplote za napojnu vodu. Njegova temperature se reguliše preko fena 19, koji se uključuje automatski preko odgovarajućeg termostata.

Kod motora na vodu para iz cilindra može i da se izbacuje u atmosferu ili da se ona, pošto obavi rad u cilindru (kao u ovom slucaju), kondenzuje u kondenzatoru pare 5 i vodom 15 preko pumpa 12 vraća u rezervoar 1 na ponovnu upotrebu.

Jos uvek vruć vazduh iz separatora 5 pušta se u atmosveru a može se sprovesti u rezervoar 1 preko voda 17 radi primarnog zagrevanja napojne vode.

Ceo proces kontroliše mehanički ili ECU Controler 11 preko senzora.

Tehnicki zahtevi

-Kako voda cirkuliše u zatvorenom sistemu, nije potreban veliki rezervoar vode 1, postoje samo gubci vode usled nesavršenosti sistema.

- Kod motora na vodu nema sagorevanja i oslobađanja velike količine toplote, pa nije potrebno vodeno ili vazdušno hlađenje.

- Da ne bi dolazilo do razmene toplote sa okolinom, potrebno je motor (cilindar 10) toplotno izolovati i tako održati konstantnu radnu temperature.

-Tokom zimskog perioda potrebno je sprečiti zaleđjivanje vode u rezervoaru 1 i vode u cevovodu za napajanje 13 adekvatnom toplotnom izolacijom i dodatkom specijalnih aditiva.

-Takođe treba izbaciti auspuh a izduvnu granu transformisati i prilagoditi novonastalim uslovima.

- U slučaju korišćenja jako tvrde vode, potrebno je vodu predhodno omekšati ili koristiti kišnicu ili destilovanu vodu.

-Takođe je potrebno obezbediti podmazivanje svih pokretnih delova koji dolaze u direktan kontakt sa vodom, posebno pumpe visokog pritiska.

Podešavanje parametara motora na vodu

-Kod motora na vodu neophodno je izvršiti sledeća podešavanja:

- Podesavanje ler gasa

-Podesavanje količine ubrizgane vodie i temperature predgrevanja:

Predgrevanje i podešavanje količine ubrizgane vode mora da prati i podešavanje ostalih parametara:

-Podešavanje mehaničkog ili elektronskog regulatora ECU koji reguliše broj obrtaja motora na "praznom hodu" i maksimalni broj obrtaja preko kontrola količine vode koja se ubrizgava u cilindre.

-Podešavanje količine ubačenog vazduha iz turbopunjača

-Podešavanje trenutka (ugla) ubrizgavanja vode pre nego što klip dostigne GMT

-Regulaciju broja obrtaja preko papučice za gas (promenom količine ubrizgane vode)

-Podešavanje startovanja hladnog motora, startovanje na niskim temperaturama i upotrba grejača vode i vazduha pri startovanju.

Claims (1)

1. Patentni zahtevi

   Dobijanje energije iz vode koristeći samo toplotnu energiju sabijenog vazduha i parnu eksploziju vode u stvorenim uslovima, i njenu primenu kod razvoja motora na vodu.

   Motor na vodu Sl. 1 po svojoj konstrukciji spadao bi u grupu parnih (jenoradnih klipnih) motora, gde se voda dovodi-ubrizgava u cilindar pre dolaska klipa u GMT (takt sabijanja) gde zbog visoke temperature trenutno isparava, dolazi do parne eksplozije, siri se i potiskuje klip ka DMT (takt ekspanzije) vrseći koristan mehanički rad. Pravolinijsko kretanje klipa transformiše se u rotaciono kretanje kolenastog vratila.

   Motor na vodu Sl. 1, NAZNAČEN TIME, koristi samo toplotnu energiju vazduha, temperature T0= 650 - 900 (1100) °C, nastalu pri sabijanju, kretanjem klipa od DMT ka GMT, u taktu kompresije, i parnu eksploziju vode, nastalu ubrizgavanjem vode pri kraju takta kompresije (12° - 30° pre GMT) u kolicini od 0,1 - 0,5ml, rasprsene u vidu magle, u užareni-sabijeni vazduh.

   Ubrizgana voda, raspršena u vidu magle, u količini od 0,1 - 0,5ml, u sabijeniužareni, vazduh cilindra pritiska P0= 20 - 40 bara i temperature T0= 650 - 900 (1100) °C, (mnogo više od kritične Tk = 374°C), trenutno isparava, širi se i stvara parnu energiju iskazanu naglim skokom pritisaka i temperature u samom cilindru motora potiskujući klip ka DMT. Stvorena energija pare (P, T), u taktu ekspanzije, transfomiše se u mehanički rad, najčešće u rotaciono kretanje.

   Početni uslovi u cilindru četvorotaktnog motora na vodu Sl. 1, P0= 20-40 bara i T0= 650-900 (1100) °C, nastaju startovanjem preko elektro pokretača a kasnije se proces, nakon ubrizgavanja vode i parne eksplozije, zbog stvorene i akomulirane energije na zamajcu, ciklički ponavlja sam od sebe na opisan nacin.

   Stvaranjem uslova za parnu eksploziju ubrizgane vode (Po, To) u cilindru sa klipom, i njeno ciklično ponavljanje, stvorili smo uslove za rad motora na vodu.

   Na SL. 2, je predstavljen šematski prikaz kružnog ciklusa motora na vodu. Startovanjem motora pumpa niskog pritiska 2 usisava vodu kroz predfilter 3 i šalje je kroz filter vode 4 u izmenjivač toplote 5 gde se predgreva na temperaturu od Т = 85 - 95°C a zatim odlazi vodom 13 u sistem pumpa brizgalica 7 gde se, pre dolaska klipa u GMT, pod pritiskom od 2000 - 2200 bara ubrizgava u predkomoru sa grejačem 8 u užareni sabijeni vazduh cilindra 10 gde dolazi do parne eksplozije (P, T) ubrizgane vode, raspršene u vidu magle, trenutno isparava, povećava zapreminu i pomera klip ka DMT vreseći koristan rad.

   Da bi podigli temperaturu vode iz rezervoara 1, koja može da bude i 0°C, i smanjili podhlađivanje užarenog vazduha u cilindru motora a samim tim omogućili ubacivanje veće količine vode, pre ubrizgavanja vrši se predgrevanje vode na 85 - 95°C.

   Predgrevanje sе može obezbediti tako što se voda iz rezervoara 1, pre ulaska u pumpu visokog pritiska 7, koristi za hladjenje izduvnih gasova i pare iz cilindra 10, preko voda 14, u kondenzatoru pare 5 gde se oduzimanjem toplote izduvnoj pari povećava temperature napojne vode.

   Grejač vode 6 ispred brizgalice 7 i grejač svezeg vazduha 9 na usisu uključuju se samo kod startovanja hladnog motora.

   Visak vode iz brizgalice 7 vraća se u rezervoar 1 preko voda 16 kaо i kondenzovana voda iz kondenzatora 5 preko pumpe 12 i voda 15.

   Jos uvek vruć vazduh iz separatora 5 pusta se u atmosveru a može se sprovesti u rezervoar 1 preko voda 17 radi primarnog zagrevanja napojne vode.

   Ceo proces kontroliše mehanički ili ECU Controler 11 preko senzora.