RO129102A0 - Regenerative and reversible closed heat engine and installation - Google Patents
Regenerative and reversible closed heat engine and installation Download PDFInfo
- Publication number
- RO129102A0 RO129102A0 ROA201300598A RO201300598A RO129102A0 RO 129102 A0 RO129102 A0 RO 129102A0 RO A201300598 A ROA201300598 A RO A201300598A RO 201300598 A RO201300598 A RO 201300598A RO 129102 A0 RO129102 A0 RO 129102A0
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- heat
- rotor
- stator
- motor
- thermodynamic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Invenția se referă la o instalație termică alcătuită din două schimbătoare de căldură cu microcanale sau cu minicanale, în contracurent, încorporate, prin care se introduce căldură și respectiv este evacuată căldura reziduală, în contact termic cu o mașină termică închisă, rotativă, regenerativă și reversibilă, care schimbă cu exteriorul căldură prin cămașa statorului și prin cele două schimbătoare de căldură și lucru mecanic prin arborele motor, mașină alcătuită dintr-un rotor montat solidar pe arborele motor, cu palete rotative glisante, montate în canale longitudinale, împinse de niște arcuri spre un stator cilindric în care rotorul este montat excentric, astfel încât paletele, rotorul, cămașa statorului și platourile laterale cu care rotorul și paletele sunt în contact direct, determină incinte care prin rotația rotorului au volume variabile și în care evoluează un agent termodinamic după ciclul termodinamic închis și regenerativ Ericsson (al doilea ciclu);The invention relates to a thermal installation consisting of two heat exchangers with microchannels or with minichannels, in countercurrent, incorporated, through which heat is introduced and respectively the residual heat is evacuated, in thermal contact with a closed, rotating, regenerative and reversible thermal machine. , which exchanges with the outside heat through the stator's shirt and through the two heat exchangers and mechanical work through the motor shaft, a machine made of a rotor mounted solidly on the motor shaft, with sliding rotary blades, mounted in longitudinal channels, pushed by some springs towards a cylindrical stator in which the rotor is mounted eccentrically, so that the blades, the rotor, the stator shirt and the side plates with which the rotor and the blades are in direct contact, determine enclosures which by rotor rotation have variable volumes and in which a thermodynamic agent evolves after the thermodynamic cycle closed and re generative Ericsson (second cycle);
- dacă mașina termică primește căldură printr-unul din cele două schimbătoare de căldură, de la o sursă exterioară de căldură cu o temperatură mai mare, numită „sursa caldă” și cedează căldură prin celălalt schimbător de căldură încorporat, unei surse cu o temperatură mai mică denumită „sursa rece”, funcționează ca motor termic și poate produce la arbore un lucru mecanic denumit „lucru mecanic util”, această variantă de instalație și mașină termică motoare este denumită de autori „motorul Q” și poate utiliza surse de căldură reziduale, geotermale sau regenerabile;- if the thermal machine receives heat through one of the two heat exchangers, from an external source of heat with a higher temperature, called a "hot source" and transfers heat through the other built-in heat exchanger, to a source with a higher temperature. small, called "cold source", it functions as a thermal engine and can produce mechanical work on the shaft called "useful mechanical work", this variant of installation and heat engine engines is called by the authors "Q engine" and can use residual heat sources, geothermal or renewable;
- dacă se introduce în mașina termică lucru mecanic prin învârtirea de către un motor exterior a arborelui motor, aceasta funcționează într-un ciclu termodinamic generator și se produce transferul termic prin cele două schimbătoare de căldură încorporate, a unei cantități de căldură, de la un mediu cu o temperatură mai scăzută, la un mediu cu o temperatură mai ridicată; această variantă de mașină termică a fost denumită de autori „generatorul Q” și poate fi utilizată în instalații de răcire (aer condiționat) sau ca pompă de căldură (utilizând căldura conținută de mediul ambiant); cele două schimbătoare de căldură încorporate funcționează în serie: printr-un schimbător de căldură se extrage căldură din mediul mai rece și prin celălalt schimbător de căldură, această căldură este cedată unui alt mediu cu o temperatură mai mare.- if a mechanical work is introduced into the thermal machine by turning an external motor of the motor shaft, it operates in a generator thermodynamic cycle and the thermal transfer takes place through the two built-in heat exchangers, of a quantity of heat, from a medium with a lower temperature, to a medium with a higher temperature; this variant of thermal machine has been called by the authors the "Q generator" and can be used in cooling installations (air conditioning) or as a heat pump (using the heat contained by the environment); the two built-in heat exchangers operate in series: through a heat exchanger heat is extracted from the colder environment and through the other heat exchanger, this heat is transferred to another environment with a higher temperature.
Instalațiile și mașinile termice propuse prin prezenta documentație-alcătuiesc un bloc funcțional unitar și funcționează ca mașini termice regenerative și reversibile, fiind proiectate, executate și utilizate ca motoare sau generatoare termice (în instalații de răcire sau pompe de căldură), în mai multe variante constructive și cu diferiți agenți termodinamici. Acestea vor fi denumite în continuare generic „mașină termică”, „motorul Q” sau „generatorul Q”, în funcție de context și utilizare; pot fi montate și utilizate în instalații de utilizare mai complexe, dintre care sunt prezentate în Fig. 1-11 câteva exemple, în care căldura reziduală produsă în funcționarea mașinii termice este integral recuperată și utilizată astfel încât ansamblul să funcționeze cu randamentul maxim posibil.The thermal installations and machines proposed by this documentation make up a unitary functional block and function as regenerative and reversible thermal machines, being designed, executed and used as engines or heat generators (in cooling installations or heat pumps), in several constructive variants. and with different thermodynamic agents. These will be referred to generically as "thermal machine", "Q motor" or "Q generator", depending on the context and use; they can be mounted and used in more complex installations of use, of which are shown in Fig. 1-11 some examples, in which the residual heat produced in the operation of the thermal machine is fully recovered and used so that the assembly works with the maximum possible efficiency.
I ο - υ 0 5 9 8 - _ 1 < -08- 2013I ο - υ 0 5 9 8 - _ 1 <-08- 2013
Ericsson a inventat și patentat primul motor ca o versiune externă a ciclului Brayton, în 1833 (numărul 6409/1833 britanic). Acest lucru a fost făcut cu 18 ani înainte de Joule și 43 ani înainte de Brayton. Ciclul termodinamc Ericsson original, este închis, cu piston, cu „ardere externă”, sursa „rece” este mediul ambiant și în sistem evoluează un agent termodinamic oarecare (spre exemplu aer); motorul poate transforma o parte din căldura transferată între cele două surse de căldură, în lucru mecanic util. Al doilea ciclu Ericsson a fost inventat în 1853 și se caracterizează printr-o comprimare izotermă, încălzire izobară, detentă izotermă și evacuare a căldurii izobară. Ambele cicluri utilizau niște schimbătoare de căldură denumite regeneratoare și care au fost inventate de Robert Stiriing. Randamentul mic ai acestui ciclu termodinamic cu piston nu l-a consacrat ca fiind viabil și a fost uitat.Ericsson invented and patented the first engine as an external version of the Brayton cycle, in 1833 (number 6409/1833 British). This was done 18 years before Joule and 43 years before Brayton. The original Ericsson thermodynamic cycle is closed, with piston, with "external combustion", the "cold" source is the environment and a thermodynamic agent (eg air) evolves in the system; the engine can convert some of the heat transferred between the two heat sources into mechanically useful work. The second Ericsson cycle was invented in 1853 and is characterized by isothermal compression, isobaric heating, isothermal expansion and isobaric heat discharge. Both cycles used heat exchangers called regenerators and were invented by Robert Stiriing. The low efficiency of this thermodynamic piston cycle did not make it viable and was forgotten.
Sunt cunoscute motoarele Stiriing (motorul cu aer cald sau alt gaz, cu ciclu termodinamic închis și regenerativ) inventat în 1816 și după perfecționări, utilizat în aplicații speciale (propulsia submarinelor, a torpilelor precum și a unor vehicule care se deplasează în spațiu, etc.). Aceste motoare „cu ardere externă” sunt cu pistoane (min. 2), închise, regenerative și reversibile, existând numeroase brevete de invenție pentru diferite variante de astfel de motoare. Prețul de cost foarte mare a redus drastic utilizarea acestora, după cum s-a arătat, la aplicații strict limitate, fiind exclusă posibilitatea folosirii pentru valorificarea surselor de căldură reziduale.Stiriing engines (hot air or other gas engine with closed and regenerative thermodynamic cycle) invented in 1816 and after refinements, used in special applications (submarine propulsion, torpedoes as well as vehicles moving in space, etc.) are known. ). These "external combustion" engines are pistons (min. 2), closed, regenerative and reversible, with numerous patents for various variants of such engines. The very high cost price has dramatically reduced their use, as has been shown, in strictly limited applications, excluding the possibility of using it to capitalize on the residual heat sources.
O mare varietate de motoare rotative au fost propuse folosindu-se reversibilitatea pompelor cu palete rotative (inventate de Ramelli în 1588) sau pompa rotativă de turație mare (asemănătoare pompelor de ulei din motoarele termice pentru autovehicule, inventată de Pappenheim în 1636), care funcționează cu diverse fluide sub presiune, cum ar fi aburul sau chiar aerul comprimat, dintre care sunt amintite în cele ce urmează, câteva:A wide variety of rotary engines have been proposed using the reversibility of rotary vane pumps (invented by Ramelli in 1588) or the high speed rotary pump (similar to the oil pumps in motorized motor vehicles, invented by Pappenheim in 1636), which work. with various pressurized fluids, such as steam or even compressed air, some of which are mentioned below:
- motorul rotativ cu aburi inventat de James Watt în 1765;- the rotary steam engine invented by James Watt in 1765;
- motorul rotativ cu aburi adaptat după pompa Papenheim, de către W. Murdok și Watt în 1799;- the rotary steam engine adapted after the Papenheim pump, by W. Murdok and Watt in 1799;
- motorul rotativ cu aburi al lui H. J. Behrens, patent US 53915/10.04.1866;- the rotary steam engine of H. J. Behrens, US patent 53915 / 10.04.1866;
- motorul rotativ cu abur produs de The Huit Brothers Rotary Steam Engine Company of Stockholm începând cu 1889 (produs inclusiv pentru marină);- The rotary steam engine produced by The Huit Brothers Rotary Steam Engine Company of Stockholm from 1889 (including marine product);
- motorul rotativ cu palete cu fluide sub presiune, inventat de Marian Emil în 1991, brevet RO 111798;- the rotary engine with blades with pressurized fluids, invented by Marian Emil in 1991, patent RO 111798;
- motorul rotativ cu palete cu abur inventat de Băran N. ș.a. în 1995, brevet RO 111296;- the rotary engine with steam blades invented by Băran N. et al. in 1995, patent RO 111296;
- motor rotativ hidraulic sau pneumatic, cu un rotor cu pistoane oscilante, articulate la un arbore motor, inventat de T. Teodor în 2002, brevet RO 121485 ;- hydraulic or pneumatic rotary engine, with a rotor with oscillating pistons, articulated to a motor shaft, invented by T. Teodor in 2002, patent RO 121485;
Un motor rotativ cu palete a fost inventat de Howard R. Chapman în 1971, brevet US 3743451, care se caracterizează prin aceea că este alcătuit dintr-un stator de secțiune circulară (fix), în care este prevăzut un rotor cu palete articulate, pe un arbore cotit, iar la celălalt capăt ele sunt în contact cu statorul, delimitând niște volume variabile, în care pătrunde un fluid (Freon) sub presiune. Rotorul este excentric față de axul de rotație al arborelui cotit și are o mișcare plan paralelă fără rotațiune. Practic întreg rotorul este împins de presiunea agentului termodinamic cu oA rotary bladed motor was invented by Howard R. Chapman in 1971, US Pat. No. 3743451, which is characterized by a circular (fixed) stator, in which a rotor with hinged blades is provided. a crankshaft, and at the other end they are in contact with the stator, delimiting variable volumes, in which a fluid (Freon) enters pressure. The rotor is eccentric to the axis of rotation of the crankshaft and has a parallel plane motion without rotation. Basically the whole rotor is pushed by the pressure of the thermodynamic agent with a
^-2013-00598-1 4 -08- 2013 forță perpendiculară pe axul său și pe arborele cotit, ca un piston și imprimă arborelui cotit o rotație cu o viteză unghiulară oarecare. Acest motor a fost creat pentru utilizarea surselor de căldură reziduale ale motoarelor cu ardere internă care echipează autovehiculele, dar lipsa de fiabilitate și dificultatea executării acestuia, a făcut să nu fie extinsă utilizarea lui.^ -2013-00598-1 4 -08- 2013 force perpendicular to its shaft and crankshaft, as a piston and prints to the crankshaft a rotation at some angular speed. This engine was created for the use of the residual heat sources of the internal combustion engines that equip the vehicles, but the lack of reliability and the difficulty of its execution, did not extend its use.
Un alt motor realizat asemănător (rotor cu arbore cotit), dar având un sistem exterior de schimbătoare de căldură, denumit “Procedeu și mașină pentru obținerea transformării quasi-izotermale în procesele de comprimare sau destindere” a fost brevetat de Andrei Vasile Chrisoghilos de la Institutul Național de Motoare din București în 1980 prin brevetele: RO77965, EP0062043 și US4502284.Another similar engine (crankshaft rotor), but with an external heat exchanger system, called "Process and machine for achieving quasi-isothermal transformation in compression or relaxation processes" was patented by Andrei Vasile Chrisoghilos from the Institute National Engine of Bucharest in 1980 through the patents: RO77965, EP0062043 and US4502284.
Desigur au fost găsite și multe alte variante de motoare rotative în timpul studierii stadiului tehnicii, dar nu mai sunt amintite aici.Of course, many other variants of rotary engines were found during the study of the prior art, but they are not mentioned here.
Toate motoarele prezentate, precum și multe altele asemănătoare, sunt de fapt deschise, reprezentând numai componenta de motor a unui ciclu termodinamic oarecare, funcționând cu randamente generale reduse, fiind nefiabile și avînd costuri de producție și utilizare mari și la care se adaugă: schimbătoare de căldură, pompe sau compresoare, cazane, etc., care ridică și mai mult costul produsului.All the engines presented, as well as many similar ones, are actually open, representing only the motor component of a certain thermodynamic cycle, operating with low overall yields, being unreliable and having high production and use costs and to which are added: heat, pumps or compressors, boilers, etc., which further increases the cost of the product.
Mașina termică propusă prin prezenta invenție include prin concepția sa două schimbătoare de căldură cu microcanale sau cu minicanale, în legătură cu două surse de căldură exterioare nespecificate, cu temperaturi medii diferite, dintre care sursa cu temperatura mai mare poate fi de până la cca. 500 °C (773,15 °K), iar sursa cu temperatura mai mică poate fi mediul ambiant, în contact termic cu un motor sau generator termic închis, rotativ, regenerativ și reversibil, care schimbă cu exteriorul căldură prin cămașa statorului și cele două schimbătoare de căldură și lucru mecanic prin arborele motor, în care evoluează un agent termodinamic după ciclul termodinamic închis și regenerativ Ericsson (al doilea ciclu); fiecare incintă pe care paletele le determină, împreună cu rotorul, statorul și platourile laterale, conține o cantitate de lichid lubrifiant, metal lichid (opțional) și agent termodinamic, inerte chimic între ele și funcționează ca un cilindru motor, în care se produc toate transformările termodinamice necesare, în care rolul pistonului îl deține cămașa statorului, care este fixă și se învârt cilindrii asemănător unui motor rotativ de avion (apărut prin 1920). La fiecare rotație completă, fiecare paletă trece prin aceeași poziție, iar transformările agentului termodinamic din fiecare incintă pe care paletele le determină, parcurg complet ciclul termodinamic, iar etanșarea paletelor și asigurarea lubrifierii acestora în frecarea cu statorul și cu pereții canalelor în care glisează, se realizează cu un film de metal lichid (opțional) și ulei recirculat intern, introduse inițial odată cu agentul termodinamic, ales în funcție de temperatura sursei calde și de diferite considerente de utilizare și de proiectare. Filmul din metal lichid (opțional) îmbunătățește transferul termic dintre cămașa statorului și palete, mărind fluxul termic transferat agentului termodinamic și astfel, puterea efectivă livrată.The thermal machine proposed by the present invention includes by its design two heat exchangers with microchannels or with minichannels, in connection with two unspecified external heat sources, with different average temperatures, of which the higher temperature source can be up to approx. 500 ° C (773.15 ° K), and the source with the lowest temperature may be the ambient environment, in thermal contact with a closed or rotary, regenerative and reversible thermal engine or generator, which changes with the outside heat through the stator shirt and the two heat exchangers and mechanical work through the motor shaft, in which a thermodynamic agent evolves after the Ericsson closed and regenerative thermodynamic cycle (second cycle); each enclosure that the blades determine, together with the rotor, stator and side plates, contains a quantity of lubricating liquid, liquid metal (optional) and thermodynamic agent, chemically inert between them and functions as a motor cylinder, in which all the transformations take place necessary thermodynamics, in which the role of the piston is held by the stator's shirt, which is fixed and rotates the cylinders like a rotary airplane engine (appeared around 1920). At each complete rotation, each pallet passes through the same position, and the thermodynamic agent transformations from each enclosure that the pallets determine, complete the thermodynamic cycle, and the sealing of the pallets and their lubrication in rubbing with the stator and the walls of the channels in which they slide, it is made with a liquid metal film (optional) and internal recirculated oil, initially introduced together with the thermodynamic agent, chosen depending on the temperature of the hot source and the different considerations of use and design. The liquid metal film (optional) improves the thermal transfer between the stator shirt and the blades, increasing the thermal flux transferred to the thermodynamic agent and thus the effective power delivered.
Un element important al geometriei mașinii termice este planul determinat de axele arborelui motor și al statorului, paralele între ele, denumit plan de referință și care poate fi plan de simetrie pentru mașinile rotative cu cămașa statorului simetrică; acest plan împarte volumul liber dintre interiorul cămășii statorului și rotor în douăAn important element of the geometry of the thermal machine is the plane determined by the axes of the motor shaft and the stator, parallel to each other, called the reference plane and which can be symmetry plane for rotary machines with the symmetrical stator shirt; this plane divides the free volume between the stator's inside and the rotor in two
1^2 0 1 3 - 0 0 5 9 3 -1 4 -08- 2013 zone caracterizate prin aceea că volumele incintelor determinate de palete, rotor, cămașa statorului și platourile laterale și care nu sunt intersectate de planul de referință, în sensul rotirii rotorului, sunt fie în creștere, fie în descreștere, iar suma volumelor incintelor al căror volum crește este aproximativ egal cu suma volumelor incintelor al căror volum scade. în semivolumul cu incintele determinate de palete, cu volumul în creștere, se produce încălzirea și detenta agentului termodinamic, iar în următorul, se produce răcirea și comprimarea acestuia.1 ^ 2 0 1 3 - 0 0 5 9 3 -1 4 -08- 2013 areas characterized by the fact that the volumes of the enclosures determined by the blades, rotor, stator shirt and side plates and which are not intersected by the reference plane, for the purpose of rotation the rotor, are either increasing or decreasing, and the sum of the volumes of the enclosures whose volume increases is approximately equal to the sum of the volumes of the enclosures whose volume decreases. In the semivolume with the enclosures determined by the pallets, with the increasing volume, the heating and holding of the thermodynamic agent takes place, and in the next, its cooling and compression occur.
Pentru funcționarea ca motor termic, suma produselor dintre volumul la un moment oarecare τ al fiecărei astfel de incinte din zona de încălzire și detentă și presiunile din acestea (reprezintă lucrul mecanic produs și este aproximativ egal cu căldura introdusă în sistem, din care se scad pierderile de căldură către mediul ambiant, într-o rotație completă) trebuie să fie mai mare decît suma produselor volumelor și presiunilor din acel moment din incintele din cealaltă zonă, de răcire și comprimare (reprezintă lucrul mecanic consumat și este aproximativ egal cu căldura reziduală evacuată din sistem într-o rotație completă). Diferența dintre cantitățiile de căldură introduse și evacuate din motor într-o rotație completă reprezintă lucrul mecanic util produs de motor într-o rotație completă și pierderile de căldură către mediul ambiant (prin arbore, spre ex.), deoarece parametrii p, v la momentul oarecare τ, dintr-o incintă, reprezintă starea viitoare a parametrilor din incinta din urmă și tot așa pentru toate incintele. Puterea motorului este raportul dintre lucrul mecanic util produs într-o rotație completă și timpul în care a fost efectuată acea rotație și este egală cu produsul dintre momentul motorului și viteza unghiulară (în radiani/s). Se mai menționează un element important constructiv și anume raportul dintre volumele maxime și minime posibile ale acestor incinte, denumit raport de compresie, similar motoarelor termice cu ardere internă. Incintele cu volum variabil descrescător în rotație spre volumul minim posibil, care au trecut de canalele de egalizare a presiunilor din cele două platouri autoajustabile laterale, cu excepția incintei cu volumul minim posibil, intersectată de planul de referință, sunt cele în care are loc creșterea presiunii prin comprimarea agentului termodinamic către presiunea maximă din sistem, la o temperatură aproximativ constantă. Acest proces consumă din lucrul mecanic produs în sistem. în incinta cu volumul minim posibil (intersectată de planul de referință) începe procesul de introducere a căldurii din exterior iar în camerele consecutive următoare, având volumele în creștere, se produce simultan încălzirea agentului termodinamic și detenta acestuia la o temperatură aproximativ constantă, pănă ce rotorul prin rotire deplasează incintele de racordul de intrare a agentului de încălzire exterior. Acest proces produce lucru mecanic și consumă o parte din căldura introdusă. Agentul termodinamic continuă să se dilate în camerele cu volum în creștere producând lucru mecanic pe seama scăderii entalpiei agentului termodinamic căruia îi scade presiunea și se răcește ușor. începând cu camera cu volum maxim posibil, în sensul rotirii, începe evacuarea căldurii conținute de agentului termodinamic, incintele respective ajungând în dreptul schimbătorului de căldură de evacuare a căldurii din sistem. Prin punerea în comunicare a unora dintre aceste incinte prin canalele 26 amplasate în platourile autoajustabile 20 și 21, conform Figurilor 34 - 38, se produce evacuarea căldurii la presiune constantă. în (J U 5 g 3 - _ ί 4 -08- 2013 continuare, prin rotire, camerele ajung în zona de comprimare și ciclul se repetă. Aceste sectoare nu sunt strict delimitate, dar prin rotirea rotorului agentul termodinamic din fiecare incintă trece prin transformările termodinamice descrise. Momentul motorului (cuplul motor) rezultă din adunarea vectorială a momentelor forțelor active rezultante exercitate pe palete în incintele în care agentul termodinamic din motor este încălzit și cele în care se destinde și a momentelor forțelor reactive rezultante exercitate pe palete de către agentul termodinamic care este comprimat, având semnul opus forțelor active și opunîndu-se acestora. Acest moment (cuplu motor) mai este egal cu adunarea vectorială a momentelor create de forțele rezultante care acționează pe fiecare paletă (unele sunt active și altele reactive). în concluzie, pentru o incintă oarecare delimitată de două palete care se rotesc, dacă volumul acesteia are tendința să scadă, este necesar ca prin răcirea agentului să se reducă presiunea agentului termodinamic în creștere în incintele respective datorită comprimării, având ca efect scăderea forțelor reactive (care se opun rotirii) și invers, pentru o incintă al cărei volum are tendința să crească, este necesară încălzirea agentului termodinamic din aceste incinte pentru a compensa scăderea presiunii prin destindere, având ca efect creșterea forțelor active, care generează rotirea. Se poate observa că în situația unor surse de căldură cu temperatură variabilă, motorul integrează puterile termice introduse și extrase din sistem, generând un lucru mecanic util mediu, care este proporțional cu diferența medie de temperatură dintre temperaturile celor două surse. Este suficient să crească temperatura sursei calde sau să scadă temperatura sursei reci, pentru creșterea puterii motorului. Pentru fiecare paletă, momentul forței rezultante este pozitiv dacă presiunea de pe dosul paletei (față de sensul de rotație) este mai mică decât presiunea de pe fața paletei. Pentru a mări forța de apăsare a paletelor pe cămașa statorului în zona activă, de încălzire a agentului termodinamic, canalele în care acestea glisează fac un anumit unghi față de planul radial care trece prin axul rotorului și prin linia de contact dintre palete și cu cilindrul exterior (cămașa statorului), asfel încât componenta radială a rezultantei forțelor de presiune de pe fața paletei (în raport cu sensul de rotație) să fie îndreptată spre exterior. Pentru motoarele cu rotație într-un singur sens, prin rotație planul fiecărei palete intersecteză planul de referință mai întâi cu partea interioră din canal, pe care acționează arcul și ultima este linia de contact dintre paleta și cămașa statorului (vezi Fig. 15). Pentru motoarele cu turație variabilă și cu posibilitatea inversării sensului de rotație, planul paletelor este radial, iar pentru varianta de generator, planele paletelor fac un unghi cu planul radial, dar invers față de varianta de motor (prin rotirea rotorului, paletele intersectează planul de referință mai întâi cu liniile de contact cu cămașa statorului și apoi paletele).For operation as a thermal engine, the sum of the products between the volume at some point τ of each such enclosure in the heating and holding area and the pressures thereof (represents the mechanical work produced and is approximately equal to the heat introduced into the system, from which losses are deducted of heat to the environment, in a complete rotation) must be greater than the sum of the products of the volumes and pressures of that moment from the enclosures of the other zone, of cooling and compression (represents the mechanical work consumed and is approximately equal to the residual heat discharged from system in a complete rotation). The difference between the quantities of heat introduced and discharged from the engine in a complete rotation represents the useful mechanical work produced by the engine in a complete rotation and the heat losses to the environment (through the shaft, for example), because the parameters p, v at the moment some τ, from one enclosure, represents the future state of the parameters of the last enclosure and so on for all enclosures. Engine power is the ratio between the useful mechanical work produced in a complete rotation and the time at which that rotation was performed and is equal to the product between the moment of the engine and the angular speed (in radians / s). An important constructive element is also mentioned, namely the ratio between the maximum and minimum possible volumes of these enclosures, called compression ratio, similar to internal combustion heat engines. The enclosures with variable volume decreasing in rotation towards the minimum possible volume, which have passed through the pressure equalization channels in the two lateral self-adjusting plates, except for the enclosure with the minimum possible volume, intersected by the reference plane, are those in which the pressure increase occurs. by compressing the thermodynamic agent to the maximum pressure in the system, at approximately constant temperature. This process consumes the mechanical work produced in the system. in the enclosure with the minimum possible volume (intersected by the reference plane) the process of introducing the heat from the outside begins and in the following consecutive rooms, with the increasing volumes, the thermodynamic agent heating and its holding at a constant constant temperature occur, until the rotor by rotating it moves the enclosures from the inlet connection of the external heating agent. This process produces mechanical work and consumes some of the heat introduced. The thermodynamic agent continues to expand in the chambers with increasing volume producing mechanical work on account of the decrease of the enthalpy of the thermodynamic agent to which the pressure decreases and cools slightly. starting with the chamber with maximum possible volume, in the direction of rotation, the heat contained by the thermodynamic agent begins to discharge, the respective enclosures reaching near the heat exchanger to evacuate the heat from the system. By communicating some of these enclosures through the channels 26 located in the self-adjusting trays 20 and 21, according to Figures 34 - 38, the heat is evacuated at constant pressure. in (JU 5 g 3 - _ ί 4 -08- 2013 further, by rotation, the chambers reach the compression zone and the cycle is repeated. These sectors are not strictly delimited, but by rotating the rotor the thermodynamic agent in each enclosure undergoes thermodynamic transformations. The moment of the motor (the motor torque) results from the vectorial assembly of the moments of the resulting active forces exerted on the blades in the enclosures where the thermodynamic agent of the engine is heated and the ones in which it relaxes and of the moments of the resulting reactive forces exerted on the blades by the thermodynamic agent which it is compressed, with the sign opposing the active forces and opposing them.This moment (motor torque) is also equal to the vectorial summation of the moments created by the resulting forces acting on each pallet (some are active and others reactive). a certain enclosure bounded by two rotating blades, if its volume tends In order to decrease, it is necessary for the cooling of the agent to reduce the pressure of the increasing thermodynamic agent in the respective enclosures due to the compression, having the effect of decreasing the reactive forces (which are opposed to the rotation) and vice versa, for a chamber whose volume tends to increase, it is necessary to heat the thermodynamic agent in these enclosures to compensate for the decrease of the pressure by relaxation, having as effect the increase of the active forces, which generate the rotation. It can be observed that in the situation of heat sources with variable temperature, the engine integrates the thermal powers introduced and extracted from the system, generating an average useful mechanical work, which is proportional to the average temperature difference between the temperatures of the two sources. It is sufficient to increase the temperature of the hot source or to lower the temperature of the cold source, to increase the power of the engine. For each blade, the moment of the resulting force is positive if the pressure on the back of the blade (as opposed to the direction of rotation) is lower than the pressure on the front of the blade. In order to increase the force of pressing of the blades on the stator's shirt in the active zone, of the heating of the thermodynamic agent, the channels in which they slide make a certain angle with respect to the radial plane passing through the rotor axis and through the contact line between the blades and with the outer cylinder. (stator's shirt), so that the radial component of the resultant pressure forces on the face of the blade (in relation to the direction of rotation) is directed outward. For motors with one-way rotation, by rotation the plane of each blade intersects the reference plane first with the inner part of the channel, on which the spring acts and the last is the contact line between the pallet and the stator shirt (see Fig. 15). For motors with variable speed and with the possibility of reversing the direction of rotation, the plane of the blades is radial, and for the generator version, the planes of the blades make an angle with the radial plane, but vice versa with the engine variant (by rotating the rotor, the blades intersect the reference plane. first with the contact lines with the stator shirt and then the pallets).
Pentru a se înțelege mai bine în ce fel această mașină termică este regenerativă, se arată în Fig. 1-7 niște instalații de utilizare care includ motorul Q:To better understand how this thermal machine is regenerative, it is shown in Fig. 1-7 some installations of use that include the Q motor:
- agentul termodinamic exterior de încălzire care circulă prin schimbătorul de căldură încorporat pentru introducerea căldurii în mașina termică este introdus la o temperatură ti prin racordul tur și este evacuat la o temperatură t2 mai mică prin racordul retur; agentul cedează căldură în echivalent energetic egal cu suma dintre- the external thermodynamic heating agent circulating through the built-in heat exchanger for introducing heat into the thermal machine is introduced at a temperature ti through the flow connection and is discharged at a lower temperature t2 through the return connection; the agent gives off heat in an energy equivalent equal to the sum of
^^013-00533-î 4 -08- 2013 căldura introdusă în mașina termică închisă și pierderile de căldură în mediul ambiant; motorul o transformă în lucru mecanic util livrat la arborele motorului și acoperă pierderile prin frecare și în mediul (prin arbore), iar diferența este evacuată ca și căldură reziduală prin cel de-al doilea schimbător de căldură încorporat de către agentul termodinamic de răcire, care este introdus prin racordul tur la o temperatură t3 și este evacuat prin retur la o temperatură tț, mai mare;^^ 013-00533-Î 4-08- 2013 the heat introduced in the closed thermal machine and the heat losses in the environment; the engine transforms it into useful mechanical work delivered to the motor shaft and covers losses by friction and in the environment (through the shaft), and the difference is evacuated as residual heat by the second heat exchanger incorporated by the thermodynamic cooling agent, which it is introduced through the flow connection at a temperature t 3 and is evacuated by return at a higher temperature t;
- conform Fig. 1, dacă se înseriază returul schimbătorului de căldură încorporat pentru evacuarea căldurii reziduale cu returul unui schimbător de căldură exterior pentru încălzire (spre ex. un captator solar), turul captatorului cu turul schimbătorului de căldură încorporat pentru introducerea căldurii în sistem, returul schimbătorului încorporat se înseriază cu un schimbător de căldură exterior de răcire care evacuează căldura în mediul exterior, iar din turul acestuia o pompă închide circuitul asigurând circulația agentului termodinamic exterior în circuit, se obține un circuit închis, care schimbă căldură și lucru mecanic util cu mediul exterior; se observă că trebuie asigurată numai căldura necesară aducerii temperaturii la care este evacuat agentul din schimbătorul încorporat de evacuare, la temperatura prescrisă la care este introdus agentul termodinamic în schimbătorul încorporat de încălzire; astfel toată căldura reziduală a motorului este recuperată și utilizată.- according to Fig. 1, if the return of the built-in heat exchanger for the evacuation of the residual heat with the return of an external heat exchanger for heating (eg a solar collector), the collector's lap with the built-in heat exchanger's return for the introduction of heat into the system, the return of the built-in heat exchanger entangles with an external cooling heat exchanger which discharges the heat to the external environment, and from its flow a pump closes the circuit ensuring the circulation of the external thermodynamic agent in the circuit, a closed circuit is obtained, which exchanges heat and mechanically useful work with the external environment; it is noted that only the heat required to bring the temperature to which the agent is discharged from the built-in exhaust changer, to the prescribed temperature at which the thermodynamic agent is introduced into the built-in heat exchanger, must be provided; so all the residual heat of the engine is recovered and used.
Deoarece căldura reziduală evacuată poate fi integral recuperată și reutilizată, prin montarea schimbătoarelor de căldură încorporate într-un circuit închis în serie cu alte două schimbătoare de căldură exterioare nespecificate și o pompă de circulație nespecificată a unui agent termodinamic care să asigure transportul căldurii între schimbătoarele de căldură menționate, ca în Fig. 1, motorul este regenerativ. Această particularitate a motorului Q permite utilizărea surselor de căldură reziduale, geotermale și energii regenerabile cu un randament general mare deoarece trebuie introdusă căldura în echivalent energetic al lucrului mecanic util produs și pentru acoperirea pierderilor către mediul ambiant, indiferent de randamentul propriu zis al transformării căldurii introduse în motor în lucru mecanic util; această capabilitate determină o eficiență energetică maximă, caracteristică ciclului termodinamic regenerativ Ericsson. în Fig. 2 se prezintă o instalație de captare a energiei solare sub formă de căldură și utilizarea acesteia prin cogenerare pentru producerea de lucru mecanic util (spre ex. pentru producerea de energie electrică) și prepararea apei calde menajere, utilizând căldura reziduală a motorului Q; se observă că la fel ca în Fig. 1, radiația solară ridică temperatura agentului termodinamic exterior în captator de la cea rezultată la ieșirea din serpentina boilerului, la temperatura necesară introducerii în mașina termică. în Fig. 3 se prezintă o instalație care permite recuperarea exergiei pierdute de motoarele cu ardere internă cu piston, turbine cu gaze, cazane energetice, etc. , prin gazele evacuate, sau din alte surse de căldură reziduale cu temperaturi relativ mari, cu o instalație termică închisă formată din n motoare Q în serie cu un schimbător de căldură extern prin care se recuperează căldura reziduală externă, pompe de circulație și n schimbătoare de căldură care constituie „sursele reci” (fiecare motor Q are propria „sursă rece”), primul motor Q primind căldură de la schimbătorul de căldură extern, al doilea motor Q utilizează căldura evacuată de primul schimbător de căldură, iar căldura reziduală evacuată aBecause the residual heat discharged can be fully recovered and reused, by mounting the heat exchangers incorporated in a closed circuit in series with two other unspecified external heat exchangers and an unspecified circulation pump of a thermodynamic agent to provide heat transport between the exchangers. heat mentioned, as in Fig. 1, the engine is regenerative. This particularity of the Q engine allows the use of waste heat, geothermal and renewable energy sources with a high overall efficiency because heat must be introduced in the energy equivalent of the useful mechanical work produced and to cover losses to the environment, regardless of the actual heat conversion efficiency introduced. in the engine in mechanically useful work; this capability determines maximum energy efficiency, characteristic of the Ericsson regenerative thermodynamic cycle. in FIG. 2 presents a solar energy capture plant and its use by cogeneration for the production of useful mechanical work (eg for the production of electricity) and the preparation of domestic hot water, using the residual heat of the Q engine; it is observed that as in Fig. 1, the solar radiation raises the temperature of the external thermodynamic agent in the collector from the resultant to the exit of the coil coil, at the temperature required to be introduced into the thermal machine. in FIG. 3 presents an installation that allows the recovery of the exergy lost by the internal combustion piston engines, gas turbines, energy boilers, etc. , through the exhaust gases, or from other residual heat sources with relatively high temperatures, with a closed thermal installation consisting of n Q motors in series with an external heat exchanger which recovers the external waste heat, circulation pumps and n heat exchangers. heat constituting "cold sources" (each Q motor has its own "cold source"), the first Q motor receiving heat from the external heat exchanger, the second Q motor utilizing the heat discharged by the first heat exchanger, and the residual heat discharged from it.
^-29 1 5 - 0 0 5 9 3 -1 4 -08- 2013 ultimului motor Q este recuperată și agentul termodinamic reintrodus în schimbătorul de căldură extern și ciclul se repetă; fiecare motor Q este proiectat pentru condițiile de funcționare și putere specifice, iar numărul motarelor înseriate se determină din calcule tehnico-economice; practic în acest fel se poate transforma exergia recuperată din diverse surse de căldură reziduale cu temperaturi relativ mari, în lucru mecanic util, cu maxim randament posibil. în fig. 4 se prezintă o instalație de utilizare a căldurii apei geotermale în sistem de cogenerare, pentru producerea de lucru mecanic util (care se poate transforma în energie electrică) și apă caldă menajeră. în Fig. 5 și 6 se prezintă exemple de instalații de recuperare a unei părți din căldura reziduală evacuată de către un cazan de încălzire centrală și respectiv de către o mașină de gătit (spre ex. cu lemne), prin schimbătoare de căldură nespecificate și transformarea acesteia în sistem de cogenerare, pentru producerea de lucru mecanic util (energie electrică) și apă caldă menajeră. în Fig. 7 este prezentată o instalație complexă de asigurare a unei locuințe cu energie electrică, încălzirea spațiilor și prepararea apei calde menajere, utilizând ca sursă energia geotermală. în Fig. 8-10 sunt prezentate diverse utilizări ale generatorului Q; astfel în Fig. 8 acesta funcționează ca și pompă de căldură utilizînd căldura conținută de mediul ambiant pentru prepararea apei calde menajere (se poate utiliza ca și sursă de căldură o apă curgătoare, apa freatică, etc.). în Fig. 9 se prezintă o instalație de condiționare a aerului, iar în Fig. 10, o pompă de căldură utilizată pentru încălzirea unor spații. în Fig. 11 se prezintă o instalație care utilizează un grup Motor Q - Generator Q pentru condiționarea aerului și producerea apei calde menajere, folosind ca sursă de energie, energia solară.^ -29 1 5 - 0 0 5 9 3 -1 4 -08- 2013 the last Q motor is recovered and the thermodynamic agent reintroduced into the external heat exchanger and the cycle is repeated; each Q engine is designed for specific operating and power conditions, and the number of series engines is determined from technical-economic calculations; practically this way, the exergy recovered from various residual heat sources with relatively high temperatures can be transformed into mechanically useful work, with maximum possible yield. in FIG. 4 presents an installation for the use of the geothermal water heat in the cogeneration system, for the production of useful mechanical work (which can be transformed into electricity) and domestic hot water. in FIG. 5 and 6 are examples of installations for recovering part of the residual heat discharged by a central heating boiler and a cooking machine (eg wood), by unspecified heat exchangers and its transformation into a system of cogeneration, for the production of useful mechanical work (electricity) and domestic hot water. in FIG. 7 is presented a complex installation to provide a home with electricity, space heating and domestic hot water, using geothermal energy as a source. in FIG. 8-10 are presented various uses of the Q generator; thus in FIG. 8 it functions as a heat pump using the heat contained in the environment for the preparation of domestic hot water (it can be used as a heat source for running water, ground water, etc.). in FIG. 9 shows an air conditioning installation, and in Fig. 10, a heat pump used to heat certain spaces. in FIG. 11 presents an installation that uses a Motor Q - Generator Q group for air conditioning and domestic hot water production, using solar energy as a source of energy.
Mașinile termice închise, rotative, regenerative și reversibile propuse prin prezenta invenție pot fi realizate în mai multe variante:The closed, rotary, regenerative and reversible thermal machines proposed by the present invention can be made in several variants:
a) mașini termice motoare (reversibile) având cămașa statorului cilindrică și simetrică față de planul de referință care include axele rotorului și statorului; cele două drepte care rezultă prin intersectarea cilindrului care alcătuiește cămașa interioară a statorului de către acest plan, se numesc drepte de referință și sunt fixe; se menționează două subcategorii de astfel de mașini termice:a) thermal (reversible) motor machines having the cylindrical and symmetrical stator shirt with respect to the reference plane which includes the rotor and stator axes; the two straight lines that result from the intersection of the cylinder that makes up the stator inner shirt by this plane, are called reference lines and are fixed; two sub-categories of such thermal machines are mentioned:
a1. având cămașa statorului de secțiune transversală circulară, caracterizate de o realizare practică mai simplă și de posibilitatea rotirii secvențiale a planului de referință include axul arborelui motor după axul statorului, ceea ce permite realizarea de mașini cu racordul de admisie a agentului de încălzire în diferite poziții; permite turații ceva mai mari, cu vibrații de mai mică amplitudine;a1. having the circular cross-section stator shirt, characterized by a simpler practical embodiment and the possibility of sequential rotation of the reference plane, includes the shaft of the motor shaft after the axis of the stator, which makes it possible to make machines with the inlet connection of the heating agent in different positions; it allows slightly higher speeds, with lower amplitude vibrations;
a2. având cămașa statorului în secțiune, o curbă închisă, formată din două jumătăți de brațe de spirală (a lui Arhimede); generarea suprafeței cilindrice interioare a cămășii statorului se realizează astfel: dreapta generatoare este chiar prima dreaptă de referință, rezultată prin intersecția suprafeței exterioare a rotorul cu planul de referință și prin translația acesteia, într-un plan de rotație perpendicular pe axul rotorului și având ca ax de rotație, axul rotorului, după o curbă sub formă de spirală (a lui Arhimede), a cărei rază inițială este egală cu a rotorului; rotirea planului se realizează în sens orar, iar creșterea razei spiralei este pentru π radiani egală cu de două ori excentricitatea dorită; se constată că după o rotire a planului cu π radiani, ^-2013-00593-- J ί 4 -08- 2013 dreapta generatoare translatată se găsește în planul de referință, iar în continuarea translației, raza spiralei se micșorează cu aceași rată, astfel încât după 2 π radiani dreapta generatoare ajunge iarăși pe suprafața rotorului de unde a început deplasarea, generând o suprafață cilindrică închisă. în acest caz, axul statorului este situat la jumătatea distanței dintre dreptele de referință care rezultă prin intersectarea planului de referință cu suprafața interioară a statorului. Prin rotirea practică a planului care conține axele rotorului și statorului în jurul axului statorului, se realizează reglarea distanței minime dintre rotor și stator, începând de la 0 (când planul determinat de cele două axe este planul de referință inițial) și limitată la excentricitatea maximă a rotorului (când planul rotit este perpendicular pe planul de referință inițial). Se observă că la radiani axul rotorului se găsește la distanțe egale față de cele două drepte de referință fixe și în acest caz, cuplul motor devine 0, iar dacă se continuă rotirea planului, cuplul motor se inversează și motorul se rotește invers. După cum se poate constata, această variantă permite realizarea de motoare termice cu turație (și moment) variabile și inversarea sensului de rotație în timpul funcționării; pentru această variantă de motor, planurile paletelor trebuie să fie radiale (să treacă prin axul rotorului);a2. having the stator's shirt in section, a closed curve, consisting of two halves of spiral arms (of Archimedes); the generation of the inner cylindrical surface of the stator shaft is made as follows: the generating right is even the first reference line, resulting from the intersection of the outer surface of the rotor with the reference plane and by its translation, in a plane of rotation perpendicular to the axis of the rotor and having as axis. of rotation, the axis of the rotor, after a curve in the form of a spiral (of Archimedes), whose initial radius is equal to that of the rotor; the rotation of the plane is done clockwise, and the increase of the radius of the spiral is for π radians equal to twice the desired eccentricity; it is found that after a rotation of the plane with π radians, ^ -2013-00593-- J ί 4 -08- 2013 the translational generator right is found in the reference plane, and in the continuation of the translation, the radius of the spiral decreases with the same rate, thus that after 2 π radians the right generator reaches again on the surface of the rotor from where the displacement began, generating a closed cylindrical surface. In this case, the stator axis is located halfway between the reference rights resulting from the intersection of the reference plane with the interior surface of the stator. By practically rotating the plane containing the rotor and stator axes around the stator axis, the minimum distance between the rotor and the stator is adjusted, starting from 0 (when the plane determined by the two axes is the initial reference plane) and limited to the maximum eccentricity of the rotor (when the rotated plane is perpendicular to the initial reference plane). It is observed that at radians the axis of the rotor is at distances equal to the two fixed reference lines and in this case, the motor torque becomes 0, and if the plane rotates further, the motor torque is reversed and the motor rotates inversely. As can be seen, this variant allows the production of variable speed (and momentum) thermal motors and the reversing of the rotation direction during operation; for this engine variant, the pallet planes must be radial (to pass through the rotor shaft);
b) mașini termice generatoare (reversibile), având suprafața cilindrică interioară a statorului asimetrică; se menționează o variantă în care secțiunea cămășii este generată asemănător cu varianta a2, dar dreapta generatoare este translatată după o curbă spirală mai mult de π radiani, spre ex. |π radiani (unghiul exact rezultă din calcule, pentru condițiile de funcționare date), iar curba spirală care este generată în continuare trebuie să aibă rata de descreștere astfel încât la 2π radiani dreapta generatoare să ajungă în aceeași poziție de unde a început translația; această configurație permite realizarea de schimbătoare de căldură cu suprafețe de schimb de căldură inegale, dar cu fluxuri termice egale (pentru diferențe de temperaturi medii diferite și coeficienți de transfer termic specifici aproximativ egali, rezultă suprafețe de schimb de căldură diferite pentru un flux termic dat aproximativ egal pentru cele două schimbătoare, care funcționează în serie: unul extrage căldura dintr-un mediu și celălalt o transferă în alt mediu).b) thermal generating machines (reversible), having the inner cylindrical surface of the asymmetric stator; there is mentioned a variant in which the section of the shirt is generated similar to variant a2, but the right generator is translated after a spiral curve more than π radians, for example. | π radians (the exact angle results from calculations, for the given operating conditions), and the spiral curve that is generated below must have the rate of decrease so that at 2π radians the generating right reaches the same position from where the translation started; this configuration allows the realization of heat exchangers with unequal heat exchange surfaces, but with equal thermal fluxes (for differences of different average temperatures and approximately equal specific heat transfer coefficients, different heat exchange surfaces result for a given thermal flow equal to the two exchangers, which operate in series: one extracts heat from one environment and the other transfers it to another environment).
Instalațiile și mașiniile termice închise, rotative, regenerative și reversibile, alcătuind un bloc funcționar unitar, denumite în această documentație mașini termice, motorul Q sau generatorul Q, care fac obiectul invenției, sunt alcătuite din aceleași subsisteme și blocuri funcționale, care pot fi realizate diferit în funcție de parametrii funcționali impuși, condițiile de utilizare și de alte cerințe de proiectare. Un exemplu de realizare a unui motor termic, având cămașa statorului de secțiune circulară, pentru surse de căldură cu temperaturi diferite și diverși agenți termodinamci (cercetări de laborator) este prezentat în figurile 12-78:Closed, rotating, regenerative and reversible thermal installations and machines, forming a unitary functional unit, referred to in this documentation as thermal machines, the Q motor or the Q generator, which are the subject of the invention, are made up of the same subsystems and functional blocks, which can be realized differently. depending on the functional parameters imposed, the conditions of use and other design requirements. An example of a thermal motor, having the circular section stator shirt, for heat sources with different temperatures and various thermodynamic agents (laboratory research) is shown in figures 12-78:
fig. 12: vedere laterală I - I, dinspre racordurile tur 46 ale sursei calde și retur 50 ale sursei reci;Fig. 12: side view I - I, from the flow connections 46 of the hot source and return 50 of the cold source;
fig. 13: vedere II - II, dinspre arborele motor 1, care se rotește în sens orar;Fig. 13: view II - II, from the motor shaft 1, which rotates clockwise;
fig. 14: secțiune longitudinală lll-lll;Fig. 14: longitudinal section III-III;
V (- y ι o - u U 5 9 3 - i 4 -08- 2013 fig. 15: secțiune transversală IV - IV;V (- y ι o - u U 5 9 3 - i 4 -08- 2013 fig. 15: cross section IV - IV;
fig. 16 - 17: vederi ale arborelui motor 1, cu canelurile 2, canale de pană 3 și găuri filetate 4;Fig. 16 - 17: views of the motor shaft 1, with grooves 2, wedge channels 3 and threaded holes 4;
fig. 18 - secțiune longitudinală (III - III) prin rotor;Fig. 18 - longitudinal section (III - III) through the rotor;
fig. 19-23: vederi ale reperelor din care este alcătuit rotorul: elementele 5, 6, 7 și 8, îmbinate între ele cu prezoanele 12 și și piulițele de mare rezistență 13; în rotor sunt prevăzute canelurile 9 pentru fixarea pe arborele 1, umerii de etanșare 10 și canalele pentru palete 14;Fig. 19-23: views of the parts of which the rotor is made: the elements 5, 6, 7 and 8, joined together with the bolts 12 and also the nuts of high strength 13; In the rotor are provided the grooves 9 for fixing to the shaft 1, the sealing shoulders 10 and the grooves for the blades 14;
fig. 24 - 25: paletele 15, realizate din materiale de mare rezistență antifricțiune; fig. 26 - 29: vederi și secțiuni prin arcurile 16 comprimate și destinse (semicircular e) care mențin paletele în contact cu cămașa statorului;Fig. 24 - 25: pallets 15, made of high friction resistance materials; Fig. 26 - 29: views and sections through compressed and recessed arcs 16 (semicircular e) that keep the blades in contact with the stator's shirt;
fig. 30: secțiuni prin simeringurile 17 care au rolul de a etanșa piese în mișcare; fig. 31: rulmenți de serie industriali, dubli, ajustabili (oscilanți) 18;Fig. 30: sections through the seals 17 which have the role of sealing moving parts; Fig. 31: industrial series bearings, double, adjustable (oscillating) 18;
fig. 32 - 33: secțiuni transversală și longitudinală prin cămașa statorului 19;Fig. 32 - 33: cross-sectional and longitudinal sections through the stator shirt 19;
fig. 34: secțiune longitudinală prin platoul autoajustabil stânga, alcătuit din subansamblele: 20, 22, 24, îmbinate cu șuruburile 28 și prevăzut pe contur cu un canal de etanșare 32 în care se prevede un inel de etanșare 23;Fig. 34: longitudinal section through the left self-adjusting plate, consisting of the sub-assemblies: 20, 22, 24, joined with the screws 28 and provided on the contour with a sealing channel 32 in which a sealing ring 23 is provided;
fig. 35: secțiune longitudinală prin platoul din dreapta, alcătuit din subansamblele: 21, 22, 25, îmbinate cu șuruburile 28 și prevăzut pe contur cu un canal de etanșare 32 în care se prevede un inel de etanșare 23;Fig. 35: longitudinal section through the right plate, consisting of the subassemblies: 21, 22, 25, joined with the screws 28 and provided on the contour with a sealing channel 32 in which a sealing ring 23 is provided;
fig. 36 - 37: vederi ale platoului de distribuție și egalizare 20 în care se văd orificiile de ungere și de egalizare a presiunii uleiului 11, canalul de distribuție a uleiului de ungere a paletelor în canale 27, canalele de egalizare a presiunilor agentului termodinamic 26, de umplere a sistemului cu ulei și agent termodinamic 29 (permite și recircularea uleiului și răcirea platourilor autoajustabile și monitorizarea presiunii), de golire a sistemului 30 (permite și recircularea uleiului și răcirea platourilor autoajustabile și monitorizarea presiunii), găurile filetate 31;Fig. 36 - 37: views of the distribution and equalization plate 20, in which the lubrication and oil pressure ports 11 are seen, the distribution channel of the oil of the oil of the pallets in channels 27, the pressure equalization channels of the thermodynamic agent 26, by filling the system with oil and thermodynamic agent 29 (also allows oil recirculation and cooling of adjustable plates and pressure monitoring), draining of system 30 (also allows oil recirculation and cooling of adjustable plates and pressure monitoring), threaded holes 31;
fig. 38 - 39: idem pentru platoul de distribuție și egalizare 21;Fig. 38 - 39: idem for the distribution and equalization plate 21;
fig. 40: bariera termică 22 (o garnitură termoizolantă) în care sunt prevăzute găurile corespondente reperelor 20 și 21 (simetrice);Fig. 40: the thermal barrier 22 (a heat-insulating gasket) in which the holes corresponding to the marks 20 and 21 (symmetrical) are provided;
fig. 41 - 42: vederi ale reperului 24 în care sunt prevăzute găurile corespondente reperului 20;Fig. 41 - 42: views of mark 24 in which the holes corresponding to mark 20 are provided;
fig. 43 - 44: idem, ale reperului 25 în care sunt prevăzute găurile corespondente reperului 21;Fig. 43 - 44: idem, of the reference 25 in which the holes corresponding to the reference 21 are provided;
fig. 45 - 50: secțiuni longitudinale și vederi ale plăcilor de presiune interioare 33 dreapta și 34 stânga (simetrice); sunt prevăzute cu locaș pentru simeringurile 17, umăr de etanșare 10, canal de etanșare 32 în care se prevăd garnituri de etanșare 35, găuri pentru șuruburi 11, găuri filetate 36 și 37 pentru racordurile de încărcare-descărcare (umplere și monitorizare) 58;Fig. 45 - 50: longitudinal sections and views of the inner pressure plates 33 right and 34 left (symmetrical); they are provided with a housing for the seals 17, the sealing shoulder 10, the sealing channel 32, which includes sealing gaskets 35, holes for screws 11, threaded holes 36 and 37 for loading-unloading (filling and monitoring) connections 58;
fig. 51 - 52: vederi ale structurii de rezistență ale carcasei statorului și a celor două schimbătoare de căldură, alcătuite din două subansamble: jumătatea superioară și cea inferioară, separate termic de garniturile 43, amplasate între reperele 38 și 39 ansamblate cu prezoanele de înaltă rezistență 12 și piulițele 13;Fig. 51 - 52: views of the resistance structure of the stator housing and of the two heat exchangers, consisting of two subassemblies: the upper and the lower half, thermally separated by the gaskets 43, located between the markings 38 and 39 assembled with the high resistance 12 and nuts 13;
Ο 1 5 - Ο Ο 5 9 3 - ί 4 -08- 2013 cele două jumătăți sunt alcătuite din câte două elemente de rezistență 38, respectiv 39, pe care sunt sudate semiinelele de capăt 40, de mijloc 41 și intermediare 42, care după ansamblare, funcționează ca o carcasă strânsă pe cămașa statorului 19 și care preia din forțele interne generate în aceasta ca urmare a presiunii agentului termodinamic; în reperele 38, 39, 40, 41 sunt practicate găuri filetate 31, pentru ansamblarea celorlalte repere ale statorului; de asemenea structura de rezistență alcătuită din reperele 38, 39, 40, 41, 42, după ansamblarea pe cămașa 19, se sudează de aceasta, rolul îmbinărilor cu prezoanele de rezistență 12 și a piulițelor 13, fiind acela de a permite montajul, a _ x—---- îx -in ..:iA λο doiyuid U LCIi&iUilC II iitidld III UdlllddCI IO Idl pilii ydl I ULUI iiC ‘TU, OC iii ί 11 ICxLCl iiUAUl termic dintre cele două jumătăți de carcasă (numai prin cămașa 19); prin sudură se asigură contactul termic și etanșarea între cele două structuri metalice: carcasa de rezistență a statorului și a schimbătoarelor de căldură și cămașa statorului 19;Ο 1 5 - Ο Ο 5 9 3 - ί 4 -08-2013 the two halves are made up of two elements of resistance 38, respectively 39, on which are welded the end semi-rings 40, middle 41 and intermediate 42, which after assembly, it functions as a casing tightened on the stator shirt 19 and which takes over from the internal forces generated in it as a result of the pressure of the thermodynamic agent; In the marks 38, 39, 40, 41 are drilled holes 31, for the assembly of the other marks of the stator; also the resistance structure made up of the marks 38, 39, 40, 41, 42, after the assembly on the shirt 19, is welded by it, the role of the joints with the resistance studs 12 and the nuts 13, being that of allowing the assembly, a _ x —---- îx -in ..: i A λο doiyuid U LCIi & iUilC II iitidld III UdlllddCI IO Idl batteries ydl I ULUI iiC 'TU, OC iii ί 11 ICxLCl iiUAUl thermal between the two halves of the housing (only through the shirt 19 ) by welding the thermal contact and the sealing between the two metal structures are ensured: the stator and heat exchanger resistance housing and the stator 19 shirt;
fig- 53 - 54, prezintă modul de realizare a schimbătoarelor de căldură cu minicanale (în acest exemplu) alcătuite din tuburile metalice 44 amplasate pe straturi suprapuse, curbate astfel încât să aibă raza de curbură necesară pentru montarea pe stratul respectiv, între elementele de rezistență 40, 41, 42; aceste tuburi metalice sunt realizate din metale foarte bune conducătoare de căldură și sunt sudate între ele, între ele și reperele 40, 41, 42 și între ele și cămașa statorului 19 prin diferite procedee, astfel încât să se asigure transferul termic maxim între agentul termodinamic și cămașa statorului 19;Figs. 53-54 shows the embodiment of the heat exchangers with minichannels (in this example) made of metal tubes 44 placed on overlapping layers, curved so as to have the radius of curvature required for mounting on the respective layer, between the resistance elements. 40, 41, 42; these metal tubes are made of very good heat conducting metals and are welded to each other, between them and the 40, 41, 42 and between them and the stator shirt 19 by different processes, so as to ensure maximum thermal transfer between the thermodynamic agent and stator shirt 19;
fig. 55 - 56, reprezintă reperele 45 și 48, care sunt elemente de carcasă exterioară ale schimbătoarelor de căldură de introducere și respectiv de extragere a căldurii din sistemul termic prezentat; ele sunt ansamblate cu șuruburile 52 și etanșate cu garniturile 51, de reperele 38, 39, 40, 41, 42; pe elementul de carcasă 45 sunt prevăzute racordurile tur 46 și retur 47 ale schimbătorul de căldură prin care se introduce căldura în sistem, care se îmbină cu flanșele 53 de conductele instalației exterioare de asigurare a agentului termic de încălzire, iar pe reperul 48 sunt prevăzute racordurile tur 49 și retur 50, care se îmbină cu flanșele 53 de instalația exterioară prin care se asigură agentul termic de răcire al motorului;Fig. 55 - 56, represent the markings 45 and 48, which are outer housing elements of the heat exchangers for entering and extracting heat respectively from the presented thermal system; they are assembled with the screws 52 and sealed with the seals 51, by the marks 38, 39, 40, 41, 42; on the housing element 45 are provided the flow connections 46 and return 47 of the heat exchanger through which the heat is introduced into the system, which is combined with the flanges 53 by the pipes of the external heating agent to ensure the heating agent, and on the reference 48 the connections are provided flow 49 and return 50, which is combined with the flanges 53 by the external installation through which the engine cooling agent is provided;
fig. 57 - 62 reprezintă secțiuni longitudinale și vederi ale plăcilor de presiune exterioare 54 - stânga și 55 - dreapta (simetrice) în care se prevăd spre interior locașuri pentru simeringurile 17, canalele de etansare 32 și garniturile 35, prin care se îmbină cu reperele 34 și 33 indirect (prin strângere de prezoanele de mare rezistență 12, cu șaibele 63, piulițele 13 limitat de distanțierii 64, prezentate în fig. 72); spre exterior locașuri pentru rulmenții 18, găurile filetate 31 pentru montarea reperelor 59 (Fig. 65 - 67), care fixează rulmenții 18; pe reperele 59 se prevăd găurile filetate 31 pentru montarea gresoarelor 62 (Fig. 71) și găurile 56, pentru montarea racordurilor de încărcare descărcare 58 (Fig. 64) fixate prin înșurubare de reperele 34 și 33 în găurile 36 și 37 (Fig. 47-50), etanșate cu presetupa 57 și inelele de etanșare 35 (Fig. 63);Fig. 57 - 62 represent longitudinal sections and views of the outer pressure plates 54 - left and 55 - right (symmetrical), in which there are inlets for the seals 17, the sealing channels 32 and the seals 35, through which they join with the markings 34 and 33 indirectly (by tightening the high-strength bolts 12, with the washer 63, the nuts 13 limited by the spacing 64, shown in fig. 72); outwardly places for bearings 18, threaded holes 31 for mounting the parts 59 (Fig. 65 - 67), which secure the bearings 18; on the markings 59 there are provided the threaded holes 31 for the fitting of the greases 62 (Fig. 71) and the holes 56, for the installation of the discharge loading connections 58 (Fig. 64) fixed by screwing of the marks 34 and 33 in the holes 36 and 37 (Fig. 47 -50), sealed with the gland 57 and the sealing rings 35 (Fig. 63);
fig. 63- 67 reprezintă secțiuni și vederi ale reperelor 35, 57, 58 și 59;Fig. 63-67 represent sections and views of items 35, 57, 58 and 59;
ioio
2013'00593ί 4 -08- 2013 fig. 68 - 70 reprezintă o secțiune longitudinală și vederi ale reperelor 61 (capac) și 60 manșetă, care se montează pe reperele 59, cu șuruburile 28;2013'00593ί 4 -08- 2013 fig. 68 - 70 represent a longitudinal section and views of the parts 61 (cover) and 60 cuff, which are mounted on the marks 59, with the screws 28;
fig. 71 reprezintă o vedere a gresorului 62 (niplu de ungere);Fig. 71 is a view of the grease 62 (grease nipple);
fig. 72 reprezintă o secțiune prin prezoanele 12, șaibele 63, piulițele 13 și distanțierii 64, care asigură montajul reperelor 54 și 55, care susțin rotorul și constituie împreună o a doua carcasă exterioară de mare rezistență;Fig. 72 represents a section through the bolts 12, the washer 63, the nuts 13 and the spacer 64, which provide the mounting of the parts 54 and 55, which support the rotor and together constitute a second outer housing of high strength;
fig. 73- 74 reprezintă o secțiune și o vedere a reperelor 65, care sunt elemente de ridicare a motorului; de asemenea pe aceste repere se pot monta diverse aparate, pompe, etc.Fig. 73-74 is a section and a view of the parts 65, which are elements for lifting the engine; also on these parts can be mounted various devices, pumps, etc.
fig. 75 - 78 reprezintă vederi ale reperelor 66, care sunt suporții motorului, care se fixează cu prezoanele 12 și piulițele 13 de reperele 54 și 55;Fig. 75 - 78 are views of the parts 66, which are the motor supports, which are fixed with the bolts 12 and the nuts 13 of the marks 54 and 55;
Alimentarea din exterior cu agent termodinamic de încălzire a schimbătorului de căldură prin care se introduce căldură în mașina termică, se realizează prin racordul 46, îmbinat cu flansa 53 de conducta exterioară prin care agentul pătrunde în prima incintă formată din carcasa exterioară 45 etanșată cu garnitura 51, asamblată cu șuruburile 52 de jumătatea inferioară a structurii de rezistență a carcasei (reperele 39, 40, 41, 42 sudate între ele) și un sector din cămașa 19, de care aceasta este sudată. în interiorul acestei incinte, între semiinelele 40, 41, 42 sunt montate tuburile metalice 44, sudate între ele, între ele și cămașa statorului 19 și între ele și reperele 40, 41, 42 prin diverse procedee. Agentul de încălzire trece prin interiorul acestor tuburi metalice, prin spațiile dintre ele, dintre acestea și cămașa statorului 19 și dintre acestea și reperele 40, 41, 42 și 51 (ultima este izolatoare) și cedează căldura acestei structuri metalice prin convecție și este evacuat prin racordul de retur 47. Căldura se transmite prin conducție între elementele metalice și sectorului respectiv de pe cilindrul 19, de unde se transmite prin convecție și conducție agentului termodinamic din interiorul motorului.The external supply with thermodynamic heating agent of the heat exchanger by which heat is introduced into the thermal machine, is realized by the connection 46, combined with the flange 53 of the external pipe through which the agent enters the first chamber formed by the outer casing 45 sealed with the gasket 51 , assembled with the screws 52 of the lower half of the structure of resistance of the housing (the marks 39, 40, 41, 42 welded between them) and a sector of the shirt 19, from which it is welded. Inside this enclosure, between the semi-rings 40, 41, 42 are mounted the metal tubes 44, welded together, between them and the stator shirt 19 and between them and the marks 40, 41, 42 by various processes. The heating agent passes through the interior of these metal tubes, through the spaces between them, between them and the stator shirt 19 and between them and the marks 40, 41, 42 and 51 (the last one is insulating) and gives off the heat of this metal structure by convection and is evacuated by return connection 47. The heat is transmitted by conduction between the metal elements and the respective sector on cylinder 19, from where it is transmitted by convection and conduction to the thermodynamic agent inside the engine.
Evacuarea căldurii reziduale se realizează prin cel de-al doilea schimbător de căldură încorporat, cu un agent termodinamic de răcire (poate fi același agent ca pentru încălzire, dar recirculat prin schimbătoare de căldură exterioare, nespecificate), realizat în același mod ca și schimbătorul de căldură prin care se introduce căldura în sistem. Agentul de răcire este introdus prin racordul 49, îmbinat cu flanșa 53 de conducta exterioară, în prima incintă a schimbătorului de căldură de evacuare a căldurii reziduale, realizată din carcasa exterioară 48 separată termic și etanșată cu garnitura 51 de această incintă, asamblată cu șuruburile 52 de jumătatea superioară a structurii de rezistență a carcasei (reperele 38, 40, 41, 42 sudate între ele) și un sector din cămașa 19, de care carcasa este sudată. în interiorul acestei incinte, între semiinelele 40, 41, 42 sunt montate tuburile metalice 44, sudate între ele, între ele și cămașa statorului 19 și între ele și reperele 40, 41, 42 prin diverse procedee. Agentul de răcire trece prin interiorul acestor tuburi metalice, prin spațiile dintre ele, dintre acestea și cămașa statorului 19 și dintre acestea și reperele 40, 41, 42 și 51 (ultima este izolatoare), preia căldura acestei structuri metalice prin convecție și este evacuat prin racordul de retur 50. Căldura reziduală a agentului termodinamic din interiorul mașinii termice se transmite prin convecție și conducțieThe residual heat evacuation is carried out by the second built-in heat exchanger, with a thermodynamic cooling agent (may be the same agent as for heating, but recirculated by external, unspecified heat exchangers), carried out in the same way as the heat exchanger. heat through which heat is introduced into the system. The cooling agent is introduced by the connection 49, coupled with the flange 53 by the outer pipe, in the first chamber of the heat exchanger to evacuate the residual heat, made from the outer casing 48 thermally separated and sealed with the gasket 51 of this enclosure, assembled with the screws 52 by the upper half of the strength structure of the housing (parts 38, 40, 41, 42 welded together) and a sector of the shirt 19, from which the housing is welded. Inside this enclosure, between the semi-rings 40, 41, 42 are mounted the metal tubes 44, welded together, between them and the stator shirt 19 and between them and the marks 40, 41, 42 by various processes. The cooling agent passes through the interior of these metal tubes, through the spaces between them, between them and the stator shirt 19 and between them and the marks 40, 41, 42 and 51 (the last one is insulating), takes the heat of this metal structure through convection and is evacuated by return connection 50. The residual heat of the thermodynamic agent inside the thermal machine is transmitted by convection and conduction
CC2U13-00593-ί 4 -08- 2013 unui sector de pe cilindrul 19, structurii metalice și tuburilore 44, de unde se transmite prin convecție agentului de răcire. Căldura reziduală evacuată poate fi integral recuperată și utilizată după cum s-a arătat.CC2U13-00593-ί 4 -08- 2013 to a sector on cylinder 19, metal structure and tubes 44, from which it is transmitted by convection to the cooling agent. The residual heat discharged can be fully recovered and used as shown.
Mășina termică (închisă, rotativă, reversibilă și regenerativă), cunoscută în sine ca pompă sau motor hidraulic sau pneumatic rotativ, acționat de diverse fluide sub presiune, este alcătuit din arborele motor 1, pe care este fixat solidar prin caneluri rotorul alcătuit din discurile 5, 6, 7 și 8 ansamblate între ele cu prezoanele 12 și piulițele 13, în care sunt practicate niște canale 14 paralele cu axul arborelului 1, în care sunt montate niște palete 15, împinse spre stator de arcurile 16; subansamblul rotor este montat excentric în prima incintă a statorului, alcătuită din cămașă 19, pe care sunt fixate cu șuruburi de montaj și apoi sudate carcasele de rezistență alcătuite din reperele 38, 39, 40, 41, 42 care constituie scheletul celor două schimbătoare de căldură încorporate, plăcile de presiune interioare 34 și 33 fixate cu șuruburile 28 de semiinelele 40 și etanșate cu garniturile 35 de acestea și de cămașa statorului 19 și cu simeringurile 17 de rotorul 1, iar între plăcile de presiune 34 și respectiv 33 și rotor, se prevăd platourile stratificate alcătuite din reperele 20, 22, 24 (stânga) și respectiv 21, 22, 25 (dreapta), ansamblate între ele cu șuruburile 28, autoajustabile (se pot deplasa axial) și etanșate pe stator prin inelele de etanșare 23 și pe rotor prin simeringurile de diametre diferite 17; această primă incintă se află în interiorul unei a două incinte, alcătuită din plăcile de presiune exterioare 54 și 55 care susțin rotorul 1 prin rulmenții 18, fixate între ele cu prezoanele 12, piulițele 13, șaibele 63, la o distanță dată de distanțierii 64, suporții motorului 66 și elementele de ridicare 65 și care împreună alcătuiesc o carcasă de mare rezistență, capabilă să preia presiunile mari care apar normal în funcționarea motorului și suprapresiunile prin supraâncălzire, care apar la viteze unghiulare mici (când momentele de rotație sunt mari). între plăcile de presiune interioare 34 și 33 și exterioare 54 și 55, se introduce unsoare consistentă sub presiune prin gresoarele 62, montate în plăcile 54 și 55, unsoare prin care se distribuie o parte din tensiunile din plăciilor interioare 34 și 33 și căldura.The thermal machine (closed, rotary, reversible and regenerative), known in itself as a pump or hydraulic or pneumatic rotary motor, driven by various pressurized fluids, is made up of the motor shaft 1, which is fixedly fixed by grooves to the rotor formed by the disks 5 , 6, 7 and 8 assembled together with the bolts 12 and the nuts 13, in which channels 14 parallel to the shaft of the shaft 1 are practiced, in which some blades 15 are mounted, pushed towards the stator by the springs 16; the rotor subassembly is mounted eccentrically in the first stator enclosure, made up of a shirt 19, on which they are fastened with mounting screws and then welded to the resistance enclosures made up of the marks 38, 39, 40, 41, 42 which constitute the skeleton of the two heat exchangers incorporated, the inner pressure plates 34 and 33 fixed with the screws 28 of the semi-rings 40 and sealed with the gaskets 35 thereof and the stator shirt 19 and with the seals 17 of the rotor 1, and between the pressure plates 34 and respectively 33 and the rotor, are provided the stratified plates consisting of the marks 20, 22, 24 (left) and 21, 22, 25 (right) respectively, assembled with the screws 28, self-adjusting (can be moved axially) and sealed on the stator by the sealing rings 23 and the rotor through the seals of different diameters 17; this first enclosure is inside a second enclosure, made up of the outer pressure plates 54 and 55 which support the rotor 1 through the bearings 18, fixed between them with the bolts 12, nuts 13, washers 63, at a distance given by the spacers 64, the supports 66 of the engine 66 and the lifting elements 65 and which together make up a housing of high strength, capable of taking over the high pressures that normally appear in the operation of the engine and the overpressures by overheating, which occur at low angular speeds (when the rotational moments are high). Between the internal pressure plates 34 and 33 and the outer 54 and 55, a constant pressure grease is introduced through the greases 62, mounted in the plates 54 and 55, greases through which a part of the voltages in the inner plates 34 and 33 is distributed and the heat.
Pentru asigurarea funcționării normale a mașinii termice, trebuie asigurate simultan următoarele funcțiuni:In order to ensure the normal operation of the thermal machine, the following functions must be ensured simultaneously:
- introducerea și respectiv extragerea căldurii din mașina termică, care fiind regenerativă, cu o masă importantă de acumulare a căldurii, se poate realiza (în anumite cazuri) alternativ sau cu intermitențe, cu scăderea corespunzătoare a puterii efective la arbore, a motorului;- the introduction and respectively the extraction of heat from the thermal machine, which being regenerative, with an important mass of heat accumulation, can be realized (in certain cases) alternatively or intermittently, with the corresponding decrease of the effective power at the shaft, of the engine;
- Introducerea lichidului lubrifiant (și a metalului lichid, dacă este cazul) și a agentului termodinamic se realizează prin racordurile 58, înșurubate în găurile filetate 36 din reperele 34 și 33, etanșate la trecerea prin platourile 54 și 55 cu presetupele 57 și garniturile 35, care au la capătul exterior câte un robinet de umplere, o supapă de siguranță cu arc și un manometru (montate în derivație), nespecificate;- The lubricating fluid (and the liquid metal, if applicable) and the thermodynamic agent are introduced by the connections 58, screwed into the threaded holes 36 of the marks 34 and 33, sealed at the passage through the plates 54 and 55 with the glands 57 and the seals 35, having at the outer end a filling valve, a safety valve with spring and a manometer (mounted on the bypass), unspecified;
- purjarea și golirea de fluidele din mașina termică se realizează prin racordurile 58 înșurubate în găurile filetate 37 din reperele 34 și 33, etanșate la trecerea prin- the purging and draining of the fluids from the thermal machine is realized by the connections 58 screwed in the threaded holes 37 of the marks 34 and 33, sealed at the passage through
V 2 Ο 1 3 - Ο Ο 5 9 3 - Î 4 -Ofl- 2013 platourile 54 și 55 cu presetupele 57 și garniturile 35, având la capetele exterioare un robinet de golire și un manometru (montate în derivație), nespecificate;V 2 Ο 1 3 - Ο Ο 5 9 3 - Î 4 -Of- 2013 plates 54 and 55 with gland 57 and gaskets 35, having at the outer ends a drain valve and a manometer (mounted on the bypass), not specified;
asigurarea lubrifierii paletelor în canale, se realizează concomitent cu egalizarea presiunilor în spațiile dintre paletele 15 și fundul canalelor din rotor 14 (unde sunt montate arcurile 16), asigurarea unei presiuni suplimentare de ulei între plăcile interioare de presiune 34 și 33 și platourile autoajustabile alcătuite din reperele 20, 22, 24, 28 și respectiv 21, 22, 25, 28, precum și răcirea acestora, se realizează prin asigurarea unei circulații de ulei (care trebuie să fie mai dens decât agentul termodinamic utilizat și din acest motiv, sub acțiunea forțelor centripete, împins spre cămășa 19) determinată de presiunea uleiului asigurată de rotirea rotorului în zona de presiune maximă, pe traseul: incintă de presiune, canalele 30 din cele două platouri autoajustabile, spațiile dintre reperele 34 și 24 și respectiv 33 și 25, orificiile 11, care trec prin cele două platouri, canalele de ungere 27 din reperele 20 și 22, spațiile libere din canalele 14 delimitate de paletele 15 (aceste spații sunt tot timpul pline cu ulei, volumul total este aproximativ constant, iar paletele acționează ca niște pistoane care intră și ies din canale, determinând evacuarea și respectiv umplerea alternativă cu ulei a unora dintre ele prin canalele laterale 27, iar completarea cu uleiul care scapă printre palete și pereții canalelor în incintele de mică presiune se realizează prin găurile 11); restul uleiului este introdus prin canalele 29 în incintele determinate de palete de la partea superioară a motorului; astfel se asigură o circulație permanentă a uleiului, o răcire a platourilor laterale și a plăcilor de presiune și o presiune nu prea mare dar constantă între plăcile de presiune interioare și cele două platouri autoajustabile;ensuring the lubrication of the blades in the channels, is carried out simultaneously with the equalization of the pressures in the spaces between the blades 15 and the bottom of the channels in the rotor 14 (where the springs 16 are mounted), ensuring an additional oil pressure between the inner pressure plates 34 and 33 and the self-adjusting plates made of marks 20, 22, 24, 28 and 21, 22, 25, 28 respectively, as well as their cooling, are achieved by ensuring an oil circulation (which must be denser than the thermodynamic agent used and for this reason, under the action of the forces centripetal, pushed to the shirt 19) determined by the oil pressure provided by the rotation of the rotor in the zone of maximum pressure, on the route: pressure chamber, channels 30 of the two self-adjusting plates, the spaces between the marks 34 and 24 and respectively 33 and 25, the holes 11 , which pass through the two plateaus, the lubrication channels 27 of landmarks 20 and 22, the free spaces of the channels 14 delimited by the blades 15 (these spaces are always filled with oil, the total volume is approximately constant, and the blades act as pistons entering and exiting the channels, causing the oil to be evacuated and alternatively filling some of them through the lateral channels 27 , and the filling with the oil that escapes between the pallets and the walls of the channels in the low pressure enclosures is made through the holes 11); the rest of the oil is introduced through the channels 29 in the enclosures determined by blades at the top of the engine; this ensures a permanent circulation of the oil, a cooling of the side plates and the pressure plates and a not too high but constant pressure between the inner pressure plates and the two self-adjusting plates;
asigurarea etanșării rotorului și a incintelor create de paletele glisante, corpul rotorului, cămașa interioară și platourile laterale autoajustabile se realizează prin următoarele mecanisme:ensuring the sealing of the rotor and the enclosures created by the sliding pallets, the rotor body, the inner jacket and the self-adjusting side plates are achieved by the following mechanisms:
o paletele sunt împinse spre exterior de arcurile 16 și forța centripetă (redusă) și de componenta radială a presiunii agentului termodinamic din incinte care acționează pe paleta montată cu un anumit unghi față de planul radial, forță îndreptată spre exteriorul incintei; etanșarea se realizează și cu ajutorul filmului de ulei lubrifiant, care aderă la suprafețele componentelor metalice;o the blades are pushed outwards by the springs 16 and the centripetal (reduced) force and by the radial component of the pressure of the thermodynamic agent in the enclosures that act on the pallet mounted at a certain angle to the radial plane, force directed outward from the enclosure; the sealing is also done with the aid of the lubricating oil film, which adheres to the surfaces of the metal components;
o sunt prevăzute simeringurile 17, care asigură împreună cu filmul de ulei lubrifiant etanșarea pieselor în mișcare: umerii de etanșare 10 de pe reperele rotorului 5 și 6 cu prin platourile autoajustabile 20, 22 și 24 (stînga) și 21, 22 și 25 (dreapta), arborele motor 1 la trecerea prin plăcile de presiune interioare 34 (stânga) și 33 (dreapta) și prin plăcile exterioare 54 (stânga) și 55 (dreapta);o the seals 17 are provided, which together with the lubricating oil film seals the moving parts: the sealing shoulders 10 on the rotor parts 5 and 6 with self-adjusting plates 20, 22 and 24 (left) and 21, 22 and 25 (right ), the motor shaft 1 when passing through the inner pressure plates 34 (left) and 33 (right) and through the outer plates 54 (left) and 55 (right);
o platourile autoajustabile compuse alcătuite din reperele 20, 22, și 24 (stânga) și 21, 22, și 25 (dreapta), montate în interiorul cămășii statorului 19 și etanșate față de acesta cu inelele de etanșare 23, montate în canalele 10 și cu simeringurile 17, față de rotor (câte două de fiecare platou), sunt în contact direct cu paletele în rotație 14 și cu fețele laterale ale reperelor 5 și 6 din rotorul cu structură compusă și asigură cu ajutorul filmului de ulei lubrifiant etanșarea cu aceste piese în mișcare; aceaste platouri se pot deplasa axial între anumite limite (nu se pot roti datorită excentricității rotorului) și sunt împinse spre interioro the self-adjusting plates made up of the markings 20, 22, and 24 (left) and 21, 22, and 25 (right), mounted inside the stator shirt 19 and sealed therewith with the sealing rings 23, mounted in the channels 10 and with The seals 17, relative to the rotor (two each from each plate), are in direct contact with the rotating blades 14 and the lateral faces of the parts 5 and 6 of the rotor with compound structure and ensure with the help of the film of lubricating oil the sealing with these parts in motion; these plates can move axially between certain limits (they cannot rotate due to the eccentricity of the rotor) and are pushed inwards
ο - U υ 3 y J - - .ο - U υ 3 y J - -.
4 -08- 2013 datorită diferențelor între forțele de presiune care acționează pe suprafețele exterioare și interioare ale platourilor, presiune ceva mai mare spre exterior, dar pe suprafețe diferite: rezultanta este axială și îndreptată spre interior.4 -08- 2013 due to the differences between the pressure forces acting on the outer and inner surfaces of the plates, slightly higher pressure outwards, but on different surfaces: the result is axial and inward-facing.
Așa cum s-a arătat, motorul este închis, adică schimbă cu exteriorul numai căldură (prin cămașa statorului 19) și lucru mecanic (prin arborele motor 1). Pentru pornirea motorului se introduc agenții termodinamici exteriori de încălzire și respectiv răcire prin cele două schimbătoare de căldură încorporate, producându-se încălzirea simultană a unor incinte și răcirea celorlalte, generând o creștere a presiunii în primele și o scădere a presiunii în cele răcite și o diferență de presiune între sectoare, ceea ce determină apariția unui cuplu motor și rotirea rotorului. Datorită rotirii, fiecare incintă ajunge în zonele de comprimare, încălzire, destindere și răcire, iar momentul motor rezultant crește în intervalul de timp în care se stabilizează temperaturile și presiunile, deoarece apare compresia agentului, se produc transformările termodinamice și crește diferența de presiune dintre sectoare. în concluzie, momentul motor se naște după ce apare o diferență de temperatură între cele două schimbătoare de căldură încorporate (cu alte cuvinte, pornește de pe loc, fără rotire inițială ca la motoarele cu ardere internă) și după rotirea rotorului încep transformările termodinamice menționate.As it turned out, the engine is closed, ie it exchanges only heat (through the stator shirt 19) and mechanical work (through the motor shaft 1). For starting the engine, the thermodynamic external heating and cooling agents are introduced through the two built-in heat exchangers, producing simultaneous heating of some enclosures and cooling of the others, generating an increase of the pressure in the first and a decrease of the pressure in the cooled and a pressure difference between sectors, which causes the occurrence of a motor torque and the rotation of the rotor. Due to the rotation, each enclosure reaches the compression, heating, relaxation and cooling zones, and the resulting motor moment increases during the time when temperatures and pressures are stabilized, as compression of the agent occurs, thermodynamic transformations occur and the pressure difference between sectors increases . In conclusion, the motor moment is born after a temperature difference appears between the two built-in heat exchangers (in other words, it starts from the spot, without initial rotation as in internal combustion engines) and after the rotation of the rotor, the thermodynamic transformations mentioned begin.
Dacă arborele motor este rotit de un motor exterior oarecare, agentul termodinamic parcurge următoarele etape:If the motor shaft is rotated by any external motor, the thermodynamic agent goes through the following steps:
- comprimarea agentului termodinamic la o presiune superioară și încălzirea acestuia datorită comprimării, concomitent cu cedarea de căldură în exterior prin schimbătorul încorporat de evacuare a căldurii; lucrul mecanic este transformat în căldură, în echivalent energetic egal cu căldura cedată și pierderile prin carcasă;- the compression of the thermodynamic agent at a higher pressure and its heating due to the compression, at the same time with the heat transfer in the outside by the built-in heat evacuation exchanger; the mechanical work is transformed into heat, in an energy equivalent equal to the heat transferred and the losses through the housing;
- destinderea și răcirea agentului termodinamic concomitent cu introducerea de căldură din exterior prin schimbătorul încorporat de introducere a căldurii și ciclul se reia; produce lucru mecanic în echivalent energetic egal cu căldura introdusă din care se scad pierderile prin frecare și de căldură prin arborele motor;- the relaxation and cooling of the thermodynamic agent concomitantly with the introduction of heat from the outside through the built-in heat exchanger and the cycle is resumed; produces mechanical work in an energy equivalent equal to the heat introduced from which the friction and heat losses through the motor shaft are reduced;
- se observă că trebuie introdus din exterior lucru mecanic egal cu diferența dintre căldura cedată mediului cald și suma dintre căldura primită de la mediul rece și pierderile prin frecare și de căldură; dacă căldura primită este egală cu cea cedată, lucrul mecanic total necesar este egal cu pierderile prin frecare, de căldură și lucrul mecanic utilizat pentru circularea agenților termodinamici exteriori și funcționarea ventilatoarelor exterioare.- it is observed that mechanical work must be introduced from the outside, equal to the difference between the heat transferred to the hot environment and the amount between the heat received from the cold environment and the losses due to friction and heat; if the heat received is equal to the one given, the total mechanical work required is equal to the losses by friction, heat and mechanical work used to circulate the external thermodynamic agents and the operation of the external fans.
în acest caz, mașina termică este generatoare, funcționează ca o pompă de căldură și regenerativă, transformând o parte a căldurii introduse în lucru mecanic.In this case, the thermal machine is a generator, it functions as a heat pump and regenerates, transforming some of the heat introduced into mechanical work.
în funcționarea acestor mașini termice paletele au un rol foarte important prin aceea că ele înlătură prin răzuire în mare parte stratul limită de lichid, îmbunătățind coeficientul de transfer termic dintre agentul termodinamic din mașină și cămașa statorului 19, barbotează uleiul de ungere (sau metalul lichid) care apoi schimbă căldură cu agentul termodinamic și având un contact termic foarte bun cu cilindrul 19, preiau din căldura transmisă de acesta și o transmite în continuare prin conducție și convecție agentului termodinamic.In the operation of these thermal machines, the blades play a very important role in that they remove by a large part the scraping of the liquid boundary, improving the coefficient of thermal transfer between the thermodynamic agent in the machine and the stator 19 shirt, bubbling the oil (or liquid metal) which then exchanges heat with the thermodynamic agent and having a very good thermal contact with the cylinder 19, they take from the heat transmitted by it and further transmit it by conduction and convection to the thermodynamic agent.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300598A RO129102A0 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Regenerative and reversible closed heat engine and installation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300598A RO129102A0 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Regenerative and reversible closed heat engine and installation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO129102A0 true RO129102A0 (en) | 2013-12-30 |
Family
ID=49769848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201300598A RO129102A0 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Regenerative and reversible closed heat engine and installation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO129102A0 (en) |
-
2013
- 2013-08-14 RO ROA201300598A patent/RO129102A0/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1492940B1 (en) | Scroll-type expander having heating structure and steam engine employing the expander | |
| CA2937831C (en) | A drive unit with its drive transmission system and connected operating heat cycles and functional configurations | |
| US20130017111A1 (en) | Scroll device for compression or expansion | |
| US9086013B2 (en) | Gerotor rotary Stirling cycle engine | |
| US20110217197A1 (en) | Rotary compressor-expander systems and associated methods of use and manufacture, including two-lobed rotor systems | |
| JP2014517189A (en) | Hot air engine | |
| JP5878132B2 (en) | Energy converter using Stirling cycle | |
| CN103925006A (en) | Rotor negative-pressure power device and acting method thereof | |
| JP6503514B2 (en) | Rotary Stirling cycle apparatus and method | |
| RO129102A0 (en) | Regenerative and reversible closed heat engine and installation | |
| EP2744989B1 (en) | Compression and energy-recovery unit | |
| RU2636638C2 (en) | Method and device for supply of working body to engine heater | |
| EP2748433B1 (en) | Bladed expander | |
| JP2010255547A (en) | Vane rotary type heating and cooling device | |
| WO2012047124A1 (en) | A pistonless rotary stirling engine | |
| US10233788B1 (en) | Method and apparatus utilizing thermally conductive pumps for conversion of thermal energy to mechanical energy | |
| RU2661418C1 (en) | Turbocharger thermal machine operating on a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery | |
| RU2582373C2 (en) | Turbo machine with flow section heating | |
| JP7513142B1 (en) | Waste heat recovery assembly and waste heat recovery system | |
| WO2014000072A1 (en) | Heat engine operating in accordance with carnot's thermodynamic cycle and control process | |
| PL247462B1 (en) | Double-acting Stirling vane engine | |
| CN102588233B (en) | Power generation system of solar di-functional blade engine | |
| RU2358113C2 (en) | Impeller machine | |
| WO2025202120A1 (en) | Waste heat recovery with rotative compressor-expander assembly | |
| US20200277958A1 (en) | Continuously variable turbine |