RU116908U1

RU116908U1 - STEAM ROTARY-VAN ENGINE

Info

Publication number: RU116908U1
Application number: RU2011142994/06U
Authority: RU
Inventors: Федор Камильевич Глумов
Original assignee: Федор Камильевич Глумов
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2012-06-10

Abstract

1. Паровой роторно-лопастной двигатель, содержащий неподвижный полый корпус, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической, ротор, который установлен в корпусе и в котором выполнены радиальные пазы, расположенные равномерно по окружности ротора, лопасти, установленные в указанных пазах с возможностью перемещения в этих пазах и скольжения своими рабочими гранями по внутренней рабочей поверхности корпуса в процессе вращения ротора, источник пара, элементы подачи пара, расположенные в стенке корпуса и соединенные с источником пара, и элементы отвода пара, расположенные в корпусе, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере одно сопло Лаваля, которое соединено с источником пара и установлено в стенке корпуса наклонно к радиусу ротора. ! 2. Паровой роторно-лопастной двигатель по п.1, характеризующийся тем, что источник пара выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора, водяного бака, генератора пара высокого давления, ресивера и управляемого контроллером распределительного клапана, при этом к выходам распределительного клапана подсоединены элементы подачи пара и сопла Лаваля, а к входам конденсатора подсоединены элементы отвода. ! 3. Паровой роторно-лопастной двигатель по п.2, характеризующийся тем, что генератор пара высокого давления содержит корпус с по крайней мере одной топочной камерой, по крайней мере один водонагреватель, расположенный в топочной камере, и по крайней мере одно горелочное устройство, установленное с возможностью нагрева воды в водонагревателе, при этом горелочное устройство представляет собой сопло Лаваля, работающее на водяном топливе. ! 4. Паров 1. A rotary vane steam engine containing a stationary hollow body, the inner working surface of which is cylindrical, a rotor, which is installed in the body and in which radial grooves are made, located evenly around the circumference of the rotor, blades installed in these grooves with the ability to move in these grooves and sliding with their working edges along the inner working surface of the housing during the rotation of the rotor, a steam source, steam supply elements located in the housing wall and connected to the steam source, and steam removal elements located in the housing, characterized in that it contains at least at least one Laval nozzle, which is connected to the steam source and installed in the wall of the housing obliquely to the radius of the rotor. ! 2. A rotary vane steam engine according to claim 1, characterized in that the steam source is made in the form of a series-connected condenser, a water tank, a high-pressure steam generator, a receiver and a control valve controlled by a controller, and steam supply elements are connected to the outputs of the control valve and Laval nozzles, and drain elements are connected to the condenser inputs. ! 3. A rotary vane steam engine according to claim 2, characterized in that the high pressure steam generator comprises a body with at least one combustion chamber, at least one water heater located in the combustion chamber, and at least one burner installed with the possibility of heating water in a water heater, while the burner device is a Laval nozzle operating on water fuel. ! 4. Steam

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к роторно-лопастным двигателям, и может быть использовано в энергомашиностроении, тепловозостроении, судостроении, авиации и тракторо- и автомобилестроении.The utility model relates to the field of engine building, namely, to rotary vane engines, and can be used in power engineering, diesel locomotive, shipbuilding, aviation, and tractor and car manufacturing.

Уровень техникиState of the art

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена в виде прямого кругового цилиндра с двумя торцевыми крышками, ротор, эксцентрично установленный в корпусе и имеющий радиальные пазы, в которых установлены лопасти с возможностью перемещения в этих пазах и скольжения своими рабочими гранями по внутренней рабочей поверхности корпуса в процессе вращения ротора, а также системы топливоподачи и газообмена, при этом ротор и корпус выполнены сплошными из волокнистого углерод-углеродного композита или термостойкой керамики, лопасти - в виде пакета пластин из углеграфитовой композиции, а в теле ротора между пазами выполнены камеры сгорания в виде цилиндрических или сферических углублений (Патент RU №2011866 С1, М. кл. F02B 53/00, опубликовано 1990.04.30).Known rotary vane internal combustion engine containing a housing, the inner working surface of which is made in the form of a direct circular cylinder with two end caps, a rotor eccentrically mounted in the housing and having radial grooves in which the blades are mounted to move in these grooves and slide their working faces along the inner working surface of the housing during the rotation of the rotor, as well as the fuel supply and gas exchange systems, while the rotor and the housing are made of continuous fiber carbon-carbon composite or heat-resistant ceramics, the blades are in the form of a package of plates of carbon-graphite composition, and in the body of the rotor between the grooves there are combustion chambers in the form of cylindrical or spherical recesses (Patent RU No. 20111866 C1, M. class. F02B 53/00, published 1990.04.30).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии цилиндрического корпуса, ротора с радиальными пазами, установленного в корпусе с возможностью вращения, и лопастей, установленных в радиальных пазах ротора с возможностью перемещения в этих пазах и скольжения своими рабочими гранями по внутренней рабочей поверхности корпуса в процессе вращения ротора, а также в наличии расположенных в стенке корпуса элементов подачи рабочего тела и элементов газообмена.Signs that are common to the known and claimed solutions are the presence of a cylindrical housing, a rotor with radial grooves mounted in the housing for rotation, and blades mounted in radial grooves of the rotor with the ability to move in these grooves and slide their working faces along the inner working the surface of the housing during the rotation of the rotor, as well as the presence of the working fluid supply elements and gas exchange elements located in the housing wall.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в том, что внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде прямого кругового цилиндра, а ротор установлен с эксцентриситетом относительно оси симметрии внутренней рабочей поверхности корпуса, что является причиной существенной неуравновешенности внутренних сил двигателя.The reason that prevents obtaining the required technical result in a known technical solution is that the inner working surface of the housing is made in the form of a straight circular cylinder, and the rotor is mounted with an eccentricity relative to the axis of symmetry of the inner working surface of the housing, which causes a significant imbalance in the internal forces of the engine.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является паровой роторно-лопастной двигатель, который содержит неподвижный полый корпус, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической, ротор с радиальными пазами, установленный в корпусе соосно с внутренней рабочей поверхностью корпуса, при этом в роторе выполнены пазы, которые расположены равномерно по окружности ротора, лопасти, установленные в радиальных пазах ротора с возможностью перемещения в этих пазах и скольжения своими рабочими гранями по внутренней рабочей поверхности корпуса в процессе вращения ротора, а также элементы подачи пара и элементы отвода пара, расположенные в стенке корпуса (Описание изобретения к патенту RU №2361089 С1, М. кл. F01C 1/32, F02B 53/02, F02B 55/08, F02B 55/16, опубликовано 10.07.2009).The closest analogue (prototype) is a steam rotor-vane engine, which contains a stationary hollow casing, the inner working surface of which is cylindrical, a rotor with radial grooves installed in the casing coaxially with the inner working surface of the casing, while the rotor has grooves that are located uniformly around the circumference of the rotor, the blades mounted in the radial grooves of the rotor with the ability to move in these grooves and slide their working faces along the inner working surface the spine of the body during rotation of the rotor, as well as steam supply elements and steam removal elements located in the wall of the housing (Description of the invention to patent RU No. 2361089 C1, M. CL F01C 1/32, F02B 53/02, F02B 55/08, F02B 55/16, published July 10, 2009).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии корпуса, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической, установленного в корпусе ротора, в котором выполнены радиальные пазы, расположенные равномерно по окружности ротора, лопастей, установленных в пазах с возможностью перемещения в этих пазах и скольжения своими рабочими гранями по внутренней рабочей поверхности корпуса в процессе вращения ротора, источника пара, а также расположенных в стенке корпуса элементов подачи пара, соединенные с источником пара, и расположенных в корпусе элементы отвода пара.Signs that are common to the known and claimed solutions are the presence of a housing, the inner working surface of which is cylindrical, installed in the rotor housing, in which radial grooves are made, arranged uniformly around the circumference of the rotor, of blades mounted in grooves with the possibility of movement in these grooves and sliding with its working faces along the inner working surface of the housing during rotation of the rotor, the steam source, as well as steam supply elements located in the housing wall, with integrated with the steam source, and located in the housing elements of the steam outlet.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в том, что элементы подачи пара установлены радиально, вследствие чего подаваемый через них пар не создает турбинного эффекта (т.е. двигатель не работает как турбина).The reason that prevents obtaining the required technical result in a known technical solution is that the steam supply elements are installed radially, as a result of which the steam supplied through them does not create a turbine effect (i.e. the engine does not work like a turbine).

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в увеличении мощности двигателя на высоких скоростях вращения ротора.The problem the utility model aims to solve is to increase engine power at high rotor speeds.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в подаче дополнительного пара с высокой скоростью потока в направлении касательной к цилиндрической поверхности ротора.The technical result that mediates the solution of this problem is to supply additional steam with a high flow rate in the direction tangent to the cylindrical surface of the rotor.

Достигается технический результат тем, что роторно-лопастной двигатель содержит неподвижный полый корпус, внутренняя рабочая поверхность которого выполнена цилиндрической, ротор, который установлен в корпусе и в котором выполнены радиальные пазы, расположенные равномерно по окружности ротора, лопасти, установленные в указанных пазах с возможностью перемещения в этих пазах и скольжения своими рабочими гранями по внутренней рабочей поверхности корпуса в процессе вращения ротора, источник пара, элементы подачи пара, расположенные в стенке корпуса и соединенные с источником пара, элементы отвода пара, расположенные в корпусе, а также по крайней мере одно сопло Лаваля, которое соединено с источником пара и установлено в стенке корпуса наклонно к радиусу ротора.The technical result is achieved by the fact that the rotary vane engine contains a stationary hollow body, the inner working surface of which is cylindrical, a rotor which is installed in the body and in which radial grooves are arranged uniformly around the circumference of the rotor, the blades mounted in these grooves with the ability to move in these grooves and sliding with their working faces along the inner working surface of the housing during the rotation of the rotor, a steam source, steam supply elements located in the housing and coupled to the steam source, steam removal elements located in the housing, as well as at least one Laval nozzle, which is connected to the steam source and installed in the wall of the housing inclined to the radius of the rotor.

Достигается технический результат также тем, что источник пара выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора, водяного бака, генератора пара высокого давления, ресивера и управляемого контроллером распределительного клапана, при этом к выходам распределительного клапана подсоединены элементы подачи пара и сопла Лаваля, а к входам конденсатора подсоединены элементы отвода пара.The technical result is also achieved in that the steam source is made in the form of a series-connected condenser, a water tank, a high-pressure steam generator, a receiver and a control valve controlled by the controller, while the steam supply elements and the Laval nozzle are connected to the outputs of the distribution valve, and connected to the condenser inputs steam extraction elements.

Достигается технический результат также тем, что генератор пара высокого давления содержит корпус с по крайней мере одной топочной камерой, по крайней мере один водонагреватель, расположенный в топочной камере, и по крайней мере одно горелочное устройство, установленное с возможностью нагрева воды в водонагревателе, при этом горелочное устройство представляет собой сопло Лаваля, работающее на водяном топливе.The technical result is also achieved in that the high-pressure steam generator comprises a housing with at least one combustion chamber, at least one water heater located in the combustion chamber, and at least one burner device installed with the possibility of heating water in the water heater, the burner device is a Laval nozzle operating on water fuel.

Достигается технический результат также тем, что на входе горелочного устройства установлена форсунка для подачи в него воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды.The technical result is also achieved by the fact that at the inlet of the burner device there is a nozzle for supplying water or water vapor to it and electrodes to create an electric arc designed to dissociate this water.

Достигается технический результат также тем, что горелочное устройство содержит по крайней мере одно дополнительное сопло Лаваля, образующее с упомянутым соплом, являющимся основным, линейную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло является первым и в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входом одного последующего сопла цепи, так что геометрические размеры последующего сопла цепи превышают геометрические размеры предыдущего сопла цепи.The technical result is also achieved by the fact that the burner device contains at least one additional Laval nozzle, forming with the said nozzle, which is the main, a linear chain of Laval nozzles, in which the main nozzle is the first and in which the output of the previous nozzle of the circuit is connected to the input of one subsequent nozzle chain, so that the geometric dimensions of the subsequent nozzle of the chain exceed the geometric dimensions of the previous nozzle of the chain.

Достигается технический результат также тем, что горелочное устройство содержит по крайней мере два дополнительных сопла Лаваля, образующих с упомянутым соплом, являющимся основным, разветвленную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло является первым и в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входами двух последующих сопел цепи.The technical result is also achieved by the fact that the burner device contains at least two additional Laval nozzles, forming with the said nozzle, which is the main, a branched chain of Laval nozzles, in which the main nozzle is the first and in which the output of the previous nozzle of the circuit is connected to the inputs of the two subsequent nozzles chains.

Новые признаки заявленного технического решения заключаются в том, что двигатель содержит по крайней мере одно сопло Лаваля, которое соединено с источником пара и установлено в стенке корпуса наклонно к радиусу ротора.New features of the claimed technical solution are that the engine contains at least one Laval nozzle, which is connected to a steam source and installed in the housing wall inclined to the radius of the rotor.

Новые признаки также заключаются в том, что упомянутый источник пара содержит последовательно соединенные конденсатор, водяной бак, генератор пара высокого давления, ресивер и управляемый контроллером распределительный клапан, к выходам которого подсоединены элементы подачи пара и сопла Лаваля, а элементы отвода пара соединены с входами конденсатора.The new features also include the fact that the mentioned steam source contains a series-connected condenser, a water tank, a high-pressure steam generator, a receiver and a control valve controlled by a controller, to the outputs of which steam supply elements and Laval nozzles are connected, and the steam removal elements are connected to the condenser inlets .

Новые признаки также заключаются в том, что генератора пара высокого давления содержит корпус с по крайней мере одной топочной камерой, по крайней мере один водонагреватель, расположенный в топочной камере, и по крайней мере одно горелочное устройство, установленное с возможностью нагрева воды в водонагревателе, при этом горелочное устройство представляет собой сопло Лаваля, работающее на водяном топливе и содержащее установленную на входе форсунку для подачи воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды.New features also lie in the fact that the high-pressure steam generator contains a housing with at least one furnace chamber, at least one water heater located in the furnace chamber, and at least one burner device installed with the possibility of heating water in the water heater, this burner device is a Laval nozzle that runs on water fuel and contains installed at the inlet nozzle for supplying water or water vapor and electrodes to create an electric arc, intended chennoy for the dissociation of water.

Новые признаки также заключаются в том, что горелочное устройство содержит по крайней мере одно дополнительное сопло Лаваля, образующее с упомянутым соплом, являющимся основным, линейную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло является первым и в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входом одного последующего сопла цепи, так что геометрические размеры последующего сопла цепи превышают геометрические размеры предыдущего сопла цепи.New features also lie in the fact that the burner device contains at least one additional Laval nozzle, which forms, with the mentioned nozzle, the main one, a linear chain of Laval nozzles, in which the main nozzle is the first and in which the output of the previous nozzle of the circuit is connected to the input of one subsequent nozzles of the chain, so that the geometric dimensions of the subsequent nozzle of the chain exceed the geometric dimensions of the previous nozzle of the chain.

Новые признаки также заключаются в том, что горелочное устройство содержит по крайней мере два дополнительных сопла Лаваля, образующих с упомянутым соплом, являющимся основным, разветвленную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло является первым и в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входами двух последующих сопел цепи.New features also lie in the fact that the burner device contains at least two additional Laval nozzles, forming with the said nozzle being the main, a branched chain of Laval nozzles, in which the main nozzle is the first and in which the output of the previous nozzle of the circuit is connected to the inputs of the next two nozzles chain.

Перечень фигур чертежейList of drawings

На фиг.1 схематично показан заявленный паровой роторно-лопастной двигатель; на фиг.2 вариант выполнения генератора пара высокого давления с двумя горелочными устройствами; на фиг.3 - вариант выполнения генератора пара высокого давления с одним горелочным устройством; на фиг.4 - вариант выполнения используемой в генераторе пара горелки, состоящий из одного сопла Лаваля; на фиг.5 - вариант выполнения используемой в генераторе пара горелки, состоящей из двух сопел Лаваля, соединенных между собой в виде линейной цепи; на фиг.6 - вариант выполнения используемой в генераторе пара горелки, состоящей из трех сопел Лаваля, соединенных между собой в виде разветвленной цепи.Figure 1 schematically shows the claimed steam rotary vane engine; figure 2 an embodiment of a high pressure steam generator with two burner devices; figure 3 is an embodiment of a high pressure steam generator with one burner device; figure 4 is an embodiment of a burner used in a steam generator, consisting of one Laval nozzle; 5 is an embodiment of a burner used in a steam generator, consisting of two Laval nozzles interconnected in a linear circuit; 6 is an embodiment of a burner used in a steam generator, consisting of three Laval nozzles interconnected in the form of a branched chain.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной моделиInformation confirming the feasibility of implementing a utility model

Двигатель содержит: неподвижный полый корпус 1, внутренняя поверхность 2 которого выполнена цилиндрической (с торцов корпус закрыт крышами); ротор 3, который выполнен в виде прямого кругового цилиндра с четырьмя радиальными пазами 4; четыре лопасти 5, установленные в упомянутых пазах 4 с возможностью перемещения в этих пазах и скольжения своими рабочими гранями по внутренней поверхности 2 корпуса 1; два элемента 6 подачи пара, установленные в корпусе радиально (т.е. так, что подаваемый через них пар не создает турбинного эффекта; иными словами, двигатель от подачи этого пара не работает как турбина); два сопла Лаваля 7, установленные в корпусе наклонно к радиусу ротора, так что ось каждого сопла Лаваля ориентирована в направлении соответствующей касательной к цилиндрической поверхности ротора; элементы 8 отвода пара. Кроме того, двигатель содержит соединенные последовательно конденсатор пара 9, водяной бак 10, генератор пара высокого давления 11, ресивер 12 и управляемый контроллером 14 распределитель пара 13. В свою очередь входы конденсатора 9 соединены с выходами элементов 8 отвода пара, а выходы распределителя пара 13 соединены с входами элементов 6 подачи пара и входами сопел Лаваля 7.The engine contains: a stationary hollow body 1, the inner surface 2 of which is cylindrical (the ends are covered by roofs); the rotor 3, which is made in the form of a direct circular cylinder with four radial grooves 4; four blades 5 mounted in said grooves 4 with the possibility of moving in these grooves and sliding with their working faces along the inner surface 2 of the housing 1; two steam supply elements 6 mounted radially in the casing (i.e., so that the steam supplied through them does not create a turbine effect; in other words, the engine from the supply of this steam does not work like a turbine); two Laval nozzles 7 mounted in the housing obliquely to the radius of the rotor, so that the axis of each Laval nozzle is oriented in the direction corresponding to a tangent to the cylindrical surface of the rotor; steam removal elements 8. In addition, the engine contains a series-connected steam condenser 9, a water tank 10, a high-pressure steam generator 11, a receiver 12 and a steam distributor 13 controlled by a controller 14. In turn, the inputs of the condenser 9 are connected to the outputs of the steam removal elements 8, and the outputs of the steam distributor 13 connected to the inputs of the steam supply elements 6 and the inputs of the Laval nozzles 7.

В примере, показанном на прилагаемой фигуре 1, ротор 3 установлен в корпусе 1 соосно с его внутренней цилиндрической поверхностью 2. Пазы 4 и, соответственно, лопасти 5 расположены равномерно по окружности поперечного сечения ротора 3. Минимальное число лопастей четыре. В этом случае угол между любыми двумя смежными лопастями составляет 90°, а угол между противоположными лопастями составляет 180°. Элементы 6 подачи пара установлены в корпусе 1 в вершинах малой оси эллипса рабочей поверхности 2. Сопла Лаваля 7 установлены в корпусе 1 со смещением от элементов 6 на угол, не превышающий 45° в направлении вращения ротора 3. Элементы 8 отвода пара установлены в корпусе 1 со смещением от элементов 6 на угол, не превышающий 45° в направлении, противоположном вращению ротора 3 (направление вращения показано на фиг. дугообразной стрелкой). Кроме того, элементы подачи пара 6 установлены радиально, т.е. с возможностью радиальной подачи пара, так что подаваемый пар не создает динамического (турбинного) эффекта, а сопла Лаваля 7 своими осями установлены наклонно к радиусам ротора, так что ось каждого сопла Лаваля ориентирована в направлении соответствующей касательно к цилиндрической поверхности ротора 3 для создания динамического (турбинного) эффекта, когда от подаваемого через эти сопла пара двигатель работает как турбина. Количество лопастей 5 может быть больше четырех, но обязательно четным.In the example shown in the attached figure 1, the rotor 3 is mounted in the housing 1 coaxially with its inner cylindrical surface 2. The grooves 4 and, accordingly, the blades 5 are evenly spaced around the circumference of the rotor 3. The minimum number of blades is four. In this case, the angle between any two adjacent blades is 90 °, and the angle between the opposite blades is 180 °. Steam supply elements 6 are installed in the housing 1 at the vertices of the minor axis of the ellipse of the working surface 2. Laval nozzles 7 are installed in the housing 1 with an offset from the elements 6 by an angle not exceeding 45 ° in the direction of rotation of the rotor 3. The steam exhaust elements 8 are installed in the housing 1 with an offset from the elements 6 by an angle not exceeding 45 ° in the direction opposite to the rotation of the rotor 3 (the direction of rotation is shown in Fig. by an arched arrow). In addition, the steam supply elements 6 are mounted radially, i.e. with the possibility of radial steam supply, so that the supplied steam does not create a dynamic (turbine) effect, and the Laval nozzles 7 are mounted with their axes obliquely to the radii of the rotor, so that the axis of each Laval nozzle is oriented in the direction corresponding to the cylindrical surface of the rotor 3 to create a dynamic ( turbine) effect when the engine works as a turbine from the steam supplied through these nozzles. The number of blades 5 may be more than four, but always even.

Лопасти 5 должны располагаться равномерно по окружности поперечного сечения ротора 3. При этом лопасти 5 установлены в пазах 4 с подпружиниванием в направлении от оси ротора. Данное подпружинивание обеспечивается установкой в пазах 4 соответствующих пружин (не показаны) и/или подачей в пазы 4 газа под давлением.The blades 5 should be evenly spaced around the circumference of the cross section of the rotor 3. In this case, the blades 5 are installed in the grooves 4 with springing in the direction from the axis of the rotor. This springing is ensured by installing in the grooves 4 of the corresponding springs (not shown) and / or supplying gas grooves 4 under pressure.

Представленный выше пример парового роторно-лопастного двигателя характеризуется выполнением внутренней рабочей поверхности корпуса цилиндрической с образующей в виде эллипса. При этом ротор установлен соосно с корпусом, что обеспечивает сбалансированность сил. Однако такой вариант двигателя не является единственно возможным в объеме заявленной формулы. Возможен, например, вариант, в котором внутренняя рабочая поверхность корпуса (статора) выполнена в виде кругового цилиндра, а ротор установлен со смещением его оси относительно оси корпуса. Возможно также выполнение внутренней рабочей поверхности корпуса со сложной направляющей, как это представлено в описании изобретения по упомянутому выше патенту RU №2361089.The above example of a steam rotor-vane engine is characterized by the execution of the inner working surface of the housing is cylindrical with a generatrix in the form of an ellipse. In this case, the rotor is mounted coaxially with the housing, which ensures a balance of forces. However, this version of the engine is not the only possible in the scope of the claimed formula. For example, a variant is possible in which the inner working surface of the housing (stator) is made in the form of a circular cylinder, and the rotor is mounted with an offset of its axis relative to the axis of the housing. It is also possible execution of the inner working surface of the housing with a complex guide, as presented in the description of the invention according to the aforementioned patent RU No. 2361089.

В двигателе используется генератор пара высокого давления 11, который содержит корпус 15 и две топочные камеры 16 и 17 (фиг.2). В топочной камере 16 установлен водонагреватель 18, выполненный в виде змеевика, горелочное устройство 19 и предохранительный клапан 20. В топочной камере 17 установлен водонагреватель 21, выполненный в виде бака, и горелочное устройство 22. При этом выход водонагревателя 21 посредством трубопровода соединен с входом змеевика 18, предназначенного для генерирования водяного пара высокого давления.The engine uses a high-pressure steam generator 11, which contains a housing 15 and two combustion chambers 16 and 17 (figure 2). In the combustion chamber 16, a water heater 18 is installed, made in the form of a coil, a burner device 19 and a safety valve 20. In the combustion chamber 17, a water heater 21, made in the form of a tank, and a burner device 22 are installed. In this case, the outlet of the water heater 21 is connected via a pipe to the inlet of the coil 18, designed to generate high pressure water vapor.

Генератор, показанный на фиг.3, отличается от генератора на фиг.2 тем, что содержит канал 23, связывающий топочные камеры 16 и 17 между собой; при этом генератор содержит только одно горелочное устройство 19.The generator shown in FIG. 3 differs from the generator in FIG. 2 in that it comprises a channel 23 connecting the combustion chambers 16 and 17 to each other; however, the generator contains only one burner device 19.

Каждое горелочное устройство (19 и 22) имеет три варианта исполнения.Each burner device (19 and 22) has three versions.

В первом варианте исполнения (фиг.4) горелочное устройство представляет собой сопло Лаваля 24 (основное сопло), работающее на водяном топливе. При этом на входе (на входном торце) сопла 24 уставлена форсунка 25 для подачи воды или водяного пара, а также установлены электроды 26 (катод, анод), предназначенные для их подключения к источнику тока высокого напряжения (источник тока не показан).In the first embodiment (Fig. 4), the burner device is a Laval nozzle 24 (main nozzle) running on water fuel. At the same time, at the inlet (at the inlet end) of the nozzle 24, a nozzle 25 for supplying water or water vapor is installed, and electrodes 26 (cathode, anode) are installed for connecting them to a high voltage current source (current source not shown).

Во втором варианте исполнения (фиг.5) горелочное устройство содержит упомянутое основное сопло 24 и, по крайней мере, одно дополнительное сопло Лаваля 27, образующее с основным соплом 24 линейную цепь сопел Лаваля. В этой цепи основное сопло 24 является первым, причем выход предыдущего сопла (в данном случае сопла 24) соединен с входом одного последующего сопла (в данном случае сопла 27), так что геометрические размеры последующего сопла превышают геометрические размеры предыдущего сопла. При этом дополнительное сопло 27 содержит форсунку 28 для подачи в него дополнительной воды или водяного пара.In the second embodiment (FIG. 5), the burner device comprises said main nozzle 24 and at least one additional Laval nozzle 27, forming a linear chain of Laval nozzles with the main nozzle 24. In this circuit, the main nozzle 24 is the first, and the output of the previous nozzle (in this case, the nozzle 24) is connected to the input of one subsequent nozzle (in this case, the nozzle 27), so that the geometric dimensions of the subsequent nozzle exceed the geometric dimensions of the previous nozzle. While the additional nozzle 27 contains a nozzle 28 for supplying additional water or water vapor.

В третьем варианте исполнения (фиг.6) горелочное устройство содержит основное сопло 24 с разделителем 29 для разделения выхода этого сопла на два выходных канала и, по крайней мере, два дополнительных сопла Лаваля 27 (левое и правое), образующих с основным соплом 24 разветвленную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло 24 является первым и в которой выходные каналы предыдущего сопла (в данном случае сопла 24) соединены с входами двух последующих сопел 27, левым и правым). При этом каждое дополнительное сопло 27 содержит соответствующую форсунку 28 для подачи дополнительной воды или водяного пара.In the third embodiment (Fig. 6), the burner device comprises a main nozzle 24 with a separator 29 for dividing the output of this nozzle into two output channels and at least two additional Laval nozzles 27 (left and right) forming a branched nozzle 24 a chain of Laval nozzles, in which the main nozzle 24 is the first and in which the output channels of the previous nozzle (in this case, the nozzle 24) are connected to the inputs of the two subsequent nozzles 27, left and right). Moreover, each additional nozzle 27 contains a corresponding nozzle 28 for supplying additional water or water vapor.

Работа двигателя заключается в следующем.The operation of the engine is as follows.

В исходном положении ротора 3 (как показано на фиг.1) его противоположно направленные лопасти должны располагаться между соответствующими элементами 6 подачи пара и соответствующими элементами 8 отвода пара, так чтобы элементы 6 находились между соответствующими смежными лопастями 5, а элементы отвода пара 8 при этом не должны находиться между теми же соответствующими смежными лопастями. При этом пространство между смежными лопастями 5 образует одну рабочую камеру (назовем ее первой), а пространство между другими смежными лопастями 5 образует другую рабочую камеру. Если указанное условие начального расположения лопастей в момент пуска двигателя не выполнено, то стартером (не показан) обеспечивается принудительный поворот ротора 3 для обеспечения упомянутого расположения лопастей. В таком положении ротора 3 посредством элементов 6 осуществляют радиальную подачу пара во внутреннюю полость корпуса 1 с двух сторон этого корпуса в два рабочих пространства.In the initial position of the rotor 3 (as shown in figure 1), its oppositely directed blades should be located between the respective steam supply elements 6 and the corresponding steam exhaust elements 8, so that the elements 6 are between the adjacent adjacent blades 5, and the steam removal elements 8 must not be between the same corresponding adjacent vanes. Moreover, the space between adjacent blades 5 forms one working chamber (let's call it first), and the space between other adjacent blades 5 forms another working chamber. If the specified condition for the initial location of the blades at the time of starting the engine is not fulfilled, then the starter (not shown) provides for the forced rotation of the rotor 3 to ensure the mentioned location of the blades. In this position of the rotor 3 by means of the elements 6 radial steam is supplied into the internal cavity of the housing 1 from two sides of this housing into two working spaces.

Пар, находящийся под высоким давлением в первой и второй рабочих камерах, оказывает разное давление на смежные лопасти каждой рабочей камеры благодаря эллиптической форме поверхности 2 в ее поперечном сечении и по этой причине разной выдвинутости смежных лопастей. Возникающие в результате этого разности давлений заставляют ротор вращаться по часовой стрелке. При повороте ротора 3 на угол 90° первая по ходу вращения лопасть каждой рабочей камеры переходит точку расположения соответствующего элемента отвода пара 8, вследствие чего пар из каждой рабочей камеры свободно выходит через элементы отвода 8 и поступает в конденсатор 9. Далее цикл повторяется. При этом в конденсаторе пар конденсируется, а образовавшаяся таким образом вода поступает в водяной бак 10, в котором она накапливается. Из бака 10 вода поступает в генератор пара высокого давления 11, из которого образовавшийся там пар поступает в ресивер 12, где он накапливается под большим давлением. Из ресивера пар поступает в управляемый контроллером 14 распределитель пара 13, выходы которого соединены с соответствующим элементами подачи 6 и соплами Лаваля 7. В зависимости от необходимого режима работы двигателя контроллер 14 обеспечивает подачу пара либо только в элементы подачи 6 (обеспечение необходимой мощности двигателя при работе на малых оборотах), либо только в сопла Лаваля 7 (обеспечение необходимой мощности двигателя при работе на больших оборотах за счет турбинного эффекта, когда двигатель работает как турбина), либо одновременно в элементы подачи бив сопла Лаваля 7 для дополнительного увеличения мощности двигателя.The steam under high pressure in the first and second working chambers exerts different pressure on the adjacent blades of each working chamber due to the elliptical shape of the surface 2 in its cross section and, for this reason, different extension of adjacent blades. The resulting pressure differences cause the rotor to rotate clockwise. When the rotor 3 is rotated through an angle of 90 °, the first blade of each working chamber passes the point of location of the corresponding steam exhaust element 8, as a result of which steam from each working chamber freely leaves through the exhaust elements 8 and enters the condenser 9. Then the cycle repeats. In this case, the steam condenses in the condenser, and the water thus formed enters the water tank 10, in which it accumulates. From the tank 10, water enters the high-pressure steam generator 11, from which the steam formed there enters the receiver 12, where it accumulates under high pressure. Steam is supplied from the receiver to the steam distributor 13 controlled by the controller 14, the outputs of which are connected to the corresponding supply elements 6 and Laval nozzles 7. Depending on the required operating mode of the engine, the controller 14 provides steam supply or only to the supply elements 6 (ensuring the necessary engine power during operation at low speeds), or only to Laval nozzles 7 (ensuring the necessary engine power when working at high speeds due to the turbine effect when the engine works like a turbine), or at the same time By changing the feed elements of the Laval nozzle 7 to further increase engine power.

Работа генератора пара заключается в следующем.The operation of the steam generator is as follows.

Вода (конденсат) непрерывно поступает в водонагреватель (бак) 21, где она нагревается при помощи горелочного устройства 22. Далее вода по внутреннему трубопроводу генератора пара поступает в змеевик 18, где она нагревается при помощи горелочного устройства 19, превращаясь тем самым в пар (фиг.2). В варианте генератора пара, представленного на фиг.3, нагревание воды в баке 21 и в змеевике 18 осуществляется при помощи одного горелочного устройства 19.Water (condensate) continuously enters the water heater (tank) 21, where it is heated using the burner device 22. Next, the water through the internal pipe of the steam generator enters the coil 18, where it is heated using the burner device 19, thereby turning into steam (Fig. .2). In the embodiment of the steam generator shown in figure 3, the heating of water in the tank 21 and in the coil 18 is carried out using a single burner device 19.

Каждое горелочное устройство (19 и 22) выполнено в виде сопла Лаваля. При этом в каждое сопло 24 при помощи форсунки 25 подают воду или водяной пар (фиг.4). Электроды 26 подключают к источнику тока высокого напряжения (не показан). В результате прохождения тока в сопле 24 происходит разложение воды на водород и кислород и последующее сгорание водорода с образованием плазмы, температура которой достигает 6000°С. Образующаяся в сопле 24 плазма поступает в соответствующую топочную камеру 16 и 17, где осуществляется нагрев этой плазмой водонагревателя (бака) 21, а также водонагревателя (змеевика) 18. В результате этого на выходе змеевика 18 образуется водяной пар. Клапан 20 осуществляет сброс лишнего давления из топочных камер.Each burner device (19 and 22) is made in the form of a Laval nozzle. In this case, each nozzle 24 using the nozzle 25 serves water or water vapor (figure 4). The electrodes 26 are connected to a high voltage current source (not shown). As a result of the passage of current in the nozzle 24, water decomposes into hydrogen and oxygen and the subsequent combustion of hydrogen with the formation of a plasma, the temperature of which reaches 6000 ° C. The plasma formed in the nozzle 24 enters the corresponding combustion chamber 16 and 17, where the plasma heats the tank (tank) 21 and the water heater (coil) 18. This results in the formation of water vapor at the outlet of the coil 18. Valve 20 relieves excess pressure from the combustion chambers.

Для увеличения мощности горелочное устройство (позиции 19, 22 на фиг.2 и 3) может быть выполнено в виде линейной (фиг.5) или разветвленной (фиг.6) цепи сопел Лаваля.To increase power, the burner device (positions 19, 22 in FIGS. 2 and 3) can be made in the form of a linear (FIG. 5) or branched (FIG. 6) chain of Laval nozzles.

Работа горелочного устройства в вариантах, показанных на фиг.5 и 6. заключается в следующем.The operation of the burner device in the variants shown in figures 5 and 6. is as follows.

Плазма, образующаяся в сопле Лаваля 24, поступает в следующее сопло 27 цепи сопел (фиг.5) или, будучи разделена на два потока разделителем 29, одновременно в два следующих сопла 27, левое и правое (фиг.6). В это следующее сопло (или два сопла) при помощи форсунки (или форсунок) 28 поступает дополнительная вода (или водяной пар), которая под действием плазмы из сопла 24 разлагается на водород и кислород; при этом вновь образовавшийся водород также сгорает. В результате во втором сопле образуется дополнительная плазма, увеличивающая общий объем генерируемой плазмы. Таким образом, при небольших габаритах горелочное устройство позволяет на основе воды генерировать значительную тепловую мощность.The plasma generated in the Laval nozzle 24 enters the next nozzle 27 of the nozzle chain (FIG. 5) or, being divided into two streams by a separator 29, simultaneously into the next two nozzles 27, left and right (FIG. 6). In this next nozzle (or two nozzles) with the help of a nozzle (or nozzles) 28, additional water (or water vapor) enters, which, under the action of the plasma, decomposes from the nozzle 24 into hydrogen and oxygen; in this case, the newly formed hydrogen also burns. As a result, an additional plasma is formed in the second nozzle, increasing the total volume of the generated plasma. Thus, with small dimensions, the burner device allows the generation of significant thermal power based on water.

Claims

1. A steam rotor-vane engine containing a stationary hollow body, the inner working surface of which is cylindrical, a rotor which is installed in the body and in which radial grooves are arranged uniformly around the circumference of the rotor, the blades mounted in these grooves with the possibility of movement in these grooves and sliding with their working faces along the inner working surface of the housing during rotation of the rotor, a steam source, steam supply elements located in the housing wall and connected to the source a steam device, and steam removal elements located in the housing, characterized in that it contains at least one Laval nozzle, which is connected to a steam source and installed in the housing wall inclined to the radius of the rotor.

2. The steam rotary vane engine according to claim 1, characterized in that the steam source is made in the form of a series-connected capacitor, water tank, high-pressure steam generator, receiver and a control valve controlled by the controller, while steam supply elements are connected to the outputs of the distribution valve and Laval nozzles, and tap elements are connected to the condenser inputs.

3. The steam rotor-blade engine according to claim 2, characterized in that the high-pressure steam generator comprises a housing with at least one combustion chamber, at least one water heater located in the combustion chamber, and at least one burner device installed with the possibility of heating the water in the water heater, while the burner device is a Laval nozzle running on water fuel.

4. The steam rotor-vane engine according to claim 3, characterized in that an nozzle is installed at the inlet of the burner device to supply water or water vapor to it and electrodes to create an electric arc designed to dissociate this water.

5. The steam rotor-vane engine according to claim 3, characterized in that the burner device comprises at least one additional Laval nozzle, which forms, with said nozzle, the main one, a linear chain of Laval nozzles, in which the main nozzle is the first and in which the outlet the previous nozzle of the circuit is connected to the input of one subsequent nozzle of the circuit, so that the geometric dimensions of the subsequent nozzle of the circuit exceed the geometric dimensions of the previous nozzle of the chain.

6. The steam rotor-vane engine according to claim 5, characterized in that at the inlet of the main nozzle of the circuit there is a nozzle for supplying water or water vapor to it and electrodes for creating an electric arc designed to dissociate this water, and each additional nozzle of the circuit contains nozzle for supplying additional water or water vapor to it.

7. The steam rotor-blade engine according to claim 3, characterized in that the burner device comprises at least two additional Laval nozzles, which form with said nozzle the main, branched chain of Laval nozzles, in which the main nozzle is the first and in which the outlet the previous nozzle of the circuit is connected to the inputs of the two subsequent nozzles of the circuit.

8. The steam rotor-vane engine according to claim 7, characterized in that at the inlet of the main nozzle of the circuit there is a nozzle for supplying water or water vapor to it and electrodes to create an electric arc designed to dissociate this water, and each additional nozzle of the circuit contains nozzle for supplying additional water or water vapor to it.