RU107551U1

RU107551U1 - ROLLER-VAN ENGINE WITH EXTERNAL HEAT SUPPLY

Info

Publication number: RU107551U1
Application number: RU2011107071/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Педан
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Агентство Инноваций "Голубой Океан"
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2011-08-20

Abstract

1. Ролико-лопастной двигатель с внешним подводом тепла, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащий расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящим и отводящим трубопроводами через охладительную систему, регенератор и нагреватель, отличающийся тем, что в корпусе рабочих цилиндров установлены выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации, а соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров, кроме того лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора. ! 2. Ролико-лопастной двигатель с внешним подводом теплоты по п.1, отличающийся тем, что в подводящих трубопроводах установлен регулирующий клапанный механизм. 1. A rotary vane engine with an external supply of heat, with a working fluid under excess pressure in it, comprising at least two working cylinders with different working volumes and rotors located on the shaft and connected to each other by supply and exhaust pipes through a cooling pipe a system, a regenerator and a heater, characterized in that in the housing of the working cylinders mounted separator rollers made with grooves, kinematically connected to the shaft by a synchronization mechanism, and coaxially located on the shaft Orae working cylinders are provided with blades, creating with the housing of the working cylinder, rotor and comma-roller working volumes of the working cylinders, besides one rotor blade are arranged with an angular offset relative to the other rotor blades. ! 2. A rotary vane engine with an external supply of heat according to claim 1, characterized in that a control valve mechanism is installed in the supply pipelines.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям с внешним подводом тепла, и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в механическую в приводах различных механизмов, в частности для привода электрогенераторов микро- и мини-ТЭЦ.The utility model relates to mechanical engineering, namely to heat engines with external heat supply, and can be used to convert thermal energy into mechanical energy in drives of various mechanisms, in particular, to drive electric generators of micro- and mini-thermal power plants.

Известен роторно-поршневой двигатель с внешним подводом тепла (патент РФ №2387844, МПК F01C 1/077, F02G 1/044, опубл.27.04.2010 г.), содержащий два рабочих узла, каждый из которых имеет цилиндр, внутри которого установлены с возможностью вращения два подвижных ротора. Каждый ротор содержит выходной вал и два поршня, при этом между поршнями образованны четыре рабочих камеры. Роторы вращаются неравномерно, а именно по закону, задаваемому кулачковым механизмом. Такт сжатия и расширения в рабочей камере происходит между поршнями роторов в момент сближения или удаления поршней друг от друга.Known rotary piston engine with external heat supply (RF patent No. 2387844, IPC F01C 1/077, F02G 1/044, published April 27, 2010), containing two working units, each of which has a cylinder inside which are installed with the possibility of rotation of two movable rotors. Each rotor contains an output shaft and two pistons, while four working chambers are formed between the pistons. The rotors rotate unevenly, namely according to the law specified by the cam mechanism. The compression and expansion stroke in the working chamber occurs between the pistons of the rotors at the moment of approach or removal of the pistons from each other.

Недостатком такой конструкции является наличие сложной системы преобразования колебательного движения ротора во вращательное движение вала.The disadvantage of this design is the presence of a complex system for converting the oscillatory motion of the rotor into rotational motion of the shaft.

Известен роторный двигатель с внешнем подводом теплоты (патент РФ №2255235, МПК F02G 1/04, опубл.27.06.2005 г.) с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащий, по меньшей мере, два рабочих цилиндра, в каждом из которых размещен ротор. Роторы расположены на одном эксцентриковом валу и снабжены разделительными пластинами. Двигатель также имеет нагреватель, холодильник и теплообменник. Рабочие цилиндры имеют разные по величине рабочие объемы и соединены между собой соответствующим образом каналами. При этом полость нагнетания малого цилиндра соединена каналом с полостью расширения большого цилиндра через теплообменник и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра соединена каналом с полостью нагнетания большого цилиндра через теплообменник и охладитель.Known rotary engine with an external supply of heat (RF patent No. 225235, IPC F02G 1/04, publ. June 27, 2005) with a working fluid located in it under excessive pressure, containing at least two working cylinders, each of which the rotor is placed. The rotors are located on the same eccentric shaft and are equipped with dividing plates. The engine also has a heater, a refrigerator and a heat exchanger. The working cylinders have different working volumes and are interconnected by appropriate channels. In this case, the injection cavity of the small cylinder is connected by a channel to the expansion cavity of the large cylinder through the heat exchanger and heater, and the expansion cavity of the small cylinder is connected by the channel to the injection cavity of the large cylinder through the heat exchanger and cooler.

Недостатком такой конструкции является то, что расположение роторов на одном эксцентриковом валу технологически усложняет изготовление такого двигателя, что непосредственно влияет на себестоимость.The disadvantage of this design is that the location of the rotors on one eccentric shaft technologically complicates the manufacture of such an engine, which directly affects the cost.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности и удельной мощности двигателя.The objective of the utility model is to simplify the design, increase the reliability and specific power of the engine.

Это достигается тем, что в ролико-лопастном двигателе с внешним подводом тепла, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащем расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящим и отводящим трубопроводами через охладительную систему, регенератор и нагреватель, в корпусах рабочих цилиндров установлены, выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации, а соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров, снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров, кроме того лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора.This is achieved by the fact that in a roller-vane engine with an external heat supply, with a working fluid under excess pressure in it, containing at least two working cylinders with different working volumes and rotors located on the shaft, interconnected by a supply and the discharge pipelines through the cooling system, the regenerator and the heater, in the bodies of the working cylinders are installed, grooved rollers made with grooves, kinematically connected to the shaft by a synchronization mechanism, and coaxially located on the shaft the rotors of the working cylinders are equipped with blades that create, with the working cylinder body, the rotor and separator rollers, the working volumes of the working cylinders, in addition, the blades of one rotor are angularly shifted relative to the blades of the other rotor.

На фиг.1 представлен общий вид ролико-лопастного двигателя с внешним подводом тепла; на фиг.2 - вид А, (вид справа); на фиг.3 - сечение Б-Б; на фиг.4 - сечение В-В, разрез рабочего цилиндра большего объема; на фиг.5 - сечение Г-Г, разрез рабочего цилиндра меньшего объема.Figure 1 presents a General view of a roller-blade engine with an external supply of heat; figure 2 - view A, (right view); figure 3 is a section bB; figure 4 - section bb, a section of the working cylinder of a larger volume; figure 5 is a cross section GG, a section of the working cylinder of a smaller volume.

Ролико-лопасной двигатель с внешним подводом тепла содержит два с разными объемами рабочих цилиндра 1 и 2 (фиг.1, 3) с роторами 3 и 4, установленными на валу 5 (фиг.3). В рабочем цилиндре большего объема 1 установлены ролики-разделители с пазами 6, 7, 8, 9 (фиг.4), а в рабочем цилиндре меньшего объема установлены ролики-разделители с пазами 10, 11, 12, 13 (фиг.5). Ролики-разделители 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 кинематически связаны с валом 5 механизмом синхронизации 14. Можно применить, например, четырехлопастной ротор. Ротор 3 имеет лопасти 15, 16, 17, 18, а ротор 4 имеет лопасти 19, 20, 21, 22. Лопасти ротора 3 расположены с угловым сдвигом по отношению к лопастям ротора 4. Рабочий объем рабочего цилиндра 1 посредством подводящего трубопровода 23 соединен с нагревателем 24, а посредством отводящего трубопровода 25 через охладительную систему 26 и подводящий трубопровод 27 с рабочим объемом рабочего цилиндра 2. Рабочий объем рабочего цилиндра 2 посредством отводящего трубопровода 28 через регенераторы 29 соединен с нагревателем 24. Кроме того, в подводящих трубопроводах 23 и 27 установлены регулирующие клапанные механизмы 30 и 31.A roller-hazardous engine with an external heat supply contains two with different volumes of working cylinders 1 and 2 (Figs. 1, 3) with rotors 3 and 4 mounted on the shaft 5 (Fig. 3). In the working cylinder of a larger volume 1, separator rollers with grooves 6, 7, 8, 9 are installed (FIG. 4), and in the working cylinder of a smaller volume, separator rollers with grooves 10, 11, 12, 13 are installed (FIG. 5). The separator rollers 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 are kinematically connected with the shaft 5 by the synchronization mechanism 14. You can apply, for example, a four-blade rotor. The rotor 3 has blades 15, 16, 17, 18, and the rotor 4 has blades 19, 20, 21, 22. The blades of the rotor 3 are located with an angular shift with respect to the blades of the rotor 4. The working volume of the working cylinder 1 is connected to the inlet pipe 23 with the heater 24, and by means of a discharge pipe 25 through a cooling system 26 and a supply pipe 27 with a working volume of the working cylinder 2. The working volume of the working cylinder 2 is connected through the regenerators 29 through the regenerators 29 to the heater 24. In addition, in the supply pipes 23 and 27 regulating valve mechanisms 30 and 31 are installed.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При нагреве рабочего тела, например газа, в нагревателе 24 происходит повышение давления в подводящем трубопроводе 23, открываются клапаны регулирующего клапанного механизма 30 и в рабочий цилиндр 1 поступает порция рабочего газа, которая, воздействуя на лопасти 16 и 18 ротора 3, приводит его в движение.When the working fluid, for example gas, is heated in the heater 24, the pressure in the supply pipe 23 increases, the valves of the control valve mechanism 30 open and a portion of the working gas enters the working cylinder 1, which, acting on the blades 16 and 18 of the rotor 3, sets it in motion .

После того, как лопасти 16 и 18 достигнут канала отвода газа, рабочее тело поступает в отводящие трубопроводы 25 и соответственно в охладительную систему 26, где снижается температура и давление газа.After the blades 16 and 18 reach the gas exhaust channel, the working fluid enters the discharge pipes 25 and, accordingly, into the cooling system 26, where the temperature and pressure of the gas are reduced.

Далее через клапаны регулирующего клапанного механизма 31 газ поступает в рабочий цилиндр 2, выполняющий функцию компрессора, сжимается и через отводящие трубопроводы 28 и регенератор 29 поступает в нагреватель 24. Затем цикл движения рабочего тела по устройству повторяется.Further, through the valves of the control valve mechanism 31, the gas enters the working cylinder 2, which performs the function of a compressor, is compressed and through the discharge pipes 28 and the regenerator 29 enters the heater 24. Then the cycle of movement of the working fluid through the device is repeated.

В каждом рабочем цилиндре образуется два рабочих объема, которые ограничиваются роликами-разделителями, лопастями, ротором и рабочим цилиндром. В четырех рабочих объемах рабочих цилиндров осуществляются все такты термодинамического цикла Стирлинга: впуск, сжатие, подвод тепла, рабочий ход, выпуск, отвод тепла. Из-за разницы в площадях поверхности роторов 3, 4 возникает результирующая силаIn each working cylinder, two working volumes are formed, which are limited by separator rollers, blades, a rotor and a working cylinder. In the four working volumes of the working cylinders, all strokes of the Stirling thermodynamic cycle are carried out: inlet, compression, heat supply, stroke, exhaust, heat removal. Due to the difference in the surface areas of the rotors 3, 4, the resulting force

F=2Δp(S_b-S_m), гдеF = 2Δp (S _b -S _m ), where

F - результирующая сила, действующая на ротор;F is the resulting force acting on the rotor;

Δр - разность давлений в ветвях высокого и низкого давлений;Δр is the pressure difference in the branches of high and low pressure;

S_b - рабочая площадь лопасти большого ротора:S _b - the working area of the blades of the large rotor:

S_m - рабочая площадь лопасти малого ротора.S _m - the working area of the blades of a small rotor.

Эта сила вращает вал 5 с роторами 3 и 4, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему.This force rotates the shaft 5 with the rotors 3 and 4, and the working fluid is continuously circulating, sequentially passing through the whole system.

Частота вращения обеспечивается автоматической системой управления регулирования давления рабочего тела, а полезный рабочий объем двигателя равен разности объемов двух цилиндров, что позволяет задавать требуемую мощность двигателя. Применение регулирующего клапанного механизма позволяет задавать требуемые параметры рабочего процесса.The rotation frequency is provided by an automatic control system for regulating the pressure of the working fluid, and the effective working volume of the engine is equal to the difference in volumes of two cylinders, which allows you to set the required engine power. The use of a control valve mechanism allows you to set the required parameters of the working process.

Claims

1. A rotary vane engine with an external supply of heat, with a working fluid under excess pressure in it, comprising at least two working cylinders with different working volumes and rotors located on the shaft and connected to each other by supply and exhaust pipes through a cooling pipe a system, a regenerator and a heater, characterized in that in the housing of the working cylinders mounted separator rollers made with grooves, kinematically connected to the shaft by a synchronization mechanism, and coaxially located on the shaft Orae working cylinders are provided with blades, creating with the housing of the working cylinder, rotor and comma-roller working volumes of the working cylinders, besides one rotor blade are arranged with an angular offset relative to the other rotor blades.

2. A rotary vane engine with an external supply of heat according to claim 1, characterized in that a control valve mechanism is installed in the supply pipelines.