RU167604U1

RU167604U1 - MULTI PISTON ENGINE

Info

Publication number: RU167604U1
Application number: RU2016122691U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосипович Новицкий
Original assignee: Юрий Иосипович Новицкий
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-01-10

Abstract

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания с вращающимися роторами. Двигатель состоит из корпуса с полостью, в которой размещен наружный ротор с радиальными пазами, пластинами, цилиндрами, поршнями и шатунами. В наружном роторе также выполнена полость, в которой размещен внутренний ротор со смещением оси относительно наружного ротора. Полость в корпусе разделена пластинами на рабочие камеры, которые в совокупности составляют проточную часть двигателя. В наружном роторе цилиндры размещены, по меньшей мере, в двухярусном исполнении в радиальном направлении. Поршни в разных ярусах соединены между собой штоками в радиальном направлении, причем в верхнем ярусе поршни соединены с пластинами, в нижнем ярусе штоки соединены шарнирно с шатунами. Полный цикл в данном двигателе осуществляется за 180°, что эквивалентно по мощности в четыре раза большему числу цилиндров в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, двигатель работает по циклу Брайтона с регенерацией. Двигатель способен работать в качестве компрессора, также предусмотрена работа по перекачке газа.The utility model relates to internal combustion engines with rotating rotors. The engine consists of a housing with a cavity in which an external rotor with radial grooves, plates, cylinders, pistons and connecting rods is placed. A cavity is also made in the outer rotor, in which the inner rotor is placed with an axis offset relative to the outer rotor. The cavity in the housing is divided by plates into working chambers, which together constitute the flow part of the engine. In the outer rotor, the cylinders are arranged in at least a two-tier design in the radial direction. Pistons in different tiers are connected to each other by rods in a radial direction, and in the upper tier the pistons are connected to the plates, in the lower tier the rods are hinged to the connecting rods. A full cycle in this engine is carried out for 180 °, which is equivalent in power to four times the number of cylinders in a four-stroke internal combustion engine, the engine runs on a Brighton cycle with regeneration. The engine is able to operate as a compressor, gas pumping is also provided.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с вращающимися роторами.The utility model relates to engine building, namely to internal combustion engines with rotating rotors.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, в корпусе которого размещен ротор со смещением по отношению к оси корпуса двигателя (патент США №4688531). В роторе данного двигателя выполнены радиальные расточки, в которых размещены гильзы цилиндров с возможностью скольжения в радиальном направлении. При работе данного двигателя гильзы движутся вместе с ротором в окружном направлении и также возвратно-поступательно в радиальных расточках ротора. Поршни размещены в гильзах цилиндра и движутся только в окружном направлении вместе с ротором. Изменение объема между поверхностью поршня и поверхностью гильзы цилиндра происходит в результате радиального перемещения гильз цилиндра и обеспечивает всасывание горючей смеси через входное окно, затем сжатие в цилиндре и выпуск в рабочие камеры, которые образованы внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью ротора в радиальном направлении. В окружном направлении рабочие камеры ограничены наружной поверхностью двух соседних гильз и в осевом направлении ограничены боковыми крышками. Сгорание топлива происходит в рабочих камерах. Разность давлений в рабочих камерах вызывает вращение ротора. Процесс сжатия происходит частично в рабочих камерах и частично в гильзах цилиндров. Процесс расширения также осуществляется частично в рабочих камерах и частично в гильзах цилиндров. Для выхлопа отработавших газов предусмотрены выхлопные и продувочные отверстия. Воздух в продувочные отверстия подается вентилятором.Known rotary internal combustion engine, in the housing of which is placed the rotor with an offset relative to the axis of the engine housing (US patent No. 4688531). Radial bores are made in the rotor of this engine, in which cylinder liners are placed with the possibility of sliding in the radial direction. During the operation of this engine, the sleeves move with the rotor in the circumferential direction and also reciprocally in the radial bores of the rotor. Pistons are placed in cylinder liners and move only in the circumferential direction together with the rotor. The change in volume between the piston surface and the surface of the cylinder liner occurs as a result of radial movement of the cylinder liners and ensures the intake of the combustible mixture through the inlet window, then compression in the cylinder and release into the working chambers, which are formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the rotor in the radial direction. In the circumferential direction, the working chambers are limited by the outer surface of two adjacent sleeves and in the axial direction are limited by the side covers. The combustion of fuel occurs in the working chambers. The pressure difference in the working chambers causes the rotor to rotate. The compression process takes place partly in the working chambers and partly in the cylinder liners. The expansion process is also carried out partly in the working chambers and partly in the cylinder liners. Exhaust and purge openings are provided for exhaust exhaust. Air is supplied to the purge openings by a fan.

Недостатком данного двигателя является низкая надежность, поскольку во время работы наружная поверхность гильзы цилиндра нагревается до высокой температуры в рабочих камерах, где происходит сгорание топлива, и контактирует с ротором в радиальных расточках. В зоне контакта гильз и ротора возникает большое трение, поскольку в радиальных расточках ротора возникает усилие, вызывающее вращение ротора. Недостатком также является необходимость применения вентилятора для поступления свежего воздуха.The disadvantage of this engine is its low reliability, since during operation the outer surface of the cylinder liner is heated to a high temperature in the working chambers where the fuel is burned and contacts the rotor in radial bores. In the contact zone of the sleeves and the rotor, a large friction occurs, since a force arises in the radial bores of the rotor, causing the rotor to rotate. The disadvantage is the need to use a fan for fresh air.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (патент США US 2003047158), состоящий из корпуса, смещенного относительно оси вращения ротора. Лопатки присоединены к ротору шарнирно и создают отдельные камеры в двигателе. Каждая из камер обладает способностью работать по циклу Отто. Всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп осуществляются за 720 градусов поворота ротора двигателя. Каждая камера обладает свечей зажигания и клапанами впуска и выпуска, которые позволяют всасывать свежую смесь и удалять отработавшие газы.Known rotary internal combustion engine (US patent US 2003047158), consisting of a housing offset from the axis of rotation of the rotor. The blades are pivotally attached to the rotor and create separate chambers in the engine. Each of the cameras has the ability to work on the Otto cycle. Suction, compression, stroke and exhaust are carried out for 720 degrees of rotation of the engine rotor. Each chamber has spark plugs and intake and exhaust valves that allow you to suck in a fresh mixture and remove exhaust gases.

Недостатком двигателя является низкая надежность ввиду того, что шарнирные соединения крепления лопаток находятся в зоне сгорания топлива. Кроме того, сжатие и расширение рабочего тела происходит в одинаковых объемах, что не позволяет обеспечить полное расширение в процессе рабочего хода.The disadvantage of the engine is low reliability due to the fact that the swivel mounting of the blades are in the combustion zone of the fuel. In addition, the compression and expansion of the working fluid occurs in equal volumes, which does not allow for full expansion during the working stroke.

Известен поршневой двигатель по патенту РФ на изобретение №2239068. В данном двигателе применены поршни двустороннего действия, которые во время работы совершают колебательное движение в цилиндрах. Поршни кинематически связаны с качающимся рычагом, установленным на колене коленчатого вала. Колено расположено под углом 5-30° к оси вращения коленчатого вала, что дает возможность преобразовать колебательные движения поршней двустороннего действия во вращательное движение коленчатого вала. Поршни двустороннего действия увеличивают мощность двигателя.Known piston engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2239068. This engine employs double-acting pistons, which during operation make an oscillatory movement in the cylinders. The pistons are kinematically connected to a swing arm mounted on the crankshaft knee. The knee is located at an angle of 5-30 ° to the axis of rotation of the crankshaft, which makes it possible to convert the oscillatory movements of the double-acting pistons into the rotational movement of the crankshaft. Double acting pistons increase engine power.

Недостатком данного двигателя является невозможность расширения рабочего тела до давления, близкого к атмосферному давлению.The disadvantage of this engine is the inability to expand the working fluid to a pressure close to atmospheric pressure.

За прототип принят ротационный двигатель по авторскому свидетельству СССР №1183691, который содержит корпус с овальной полостью, в которую помещен наружный ротор с радиальными прорезями. В прорезях наружного ротора размещены пластины, на внутреннем конце которых закреплены поршни. На пластинах помещаются перфорированные футляры. На одной оси с наружным ротором размещен внутренний ротор, в котором выполнены цилиндры и в цилиндрах размещены поршни. В цилиндрах и в корпусе выполнены впускные и выпускные окна, также в корпусе выполнены пазы для возвратно-поступательного перемещения пластин вместе с поршнями в радиальном направлении. Пластины в полости корпуса образуют рабочие камеры между стенками корпуса и наружного ротора. При работе ротационного двигателя свежий воздух поступает в цилиндры и после сжатия направляется в камеру сгорания, в которой происходит сгорание топлива. Рабочее тело по каналу из камеры сгорания поступает в рабочие камеры. Разность давления в рабочих камерах вызывает вращение наружного и внутреннего ротора.According to the USSR author's certificate No. 1183691, the rotary engine was adopted as a prototype, which contains a body with an oval cavity in which an outer rotor with radial slots is placed. Plates are placed in the slots of the outer rotor, the pistons are fixed at the inner end of which. Perforated cases are placed on the plates. On the same axis as the outer rotor, an inner rotor is placed in which cylinders are made and pistons are placed in the cylinders. Inlet and outlet windows are made in the cylinders and in the housing, and grooves for reciprocating movement of the plates along with the pistons in the radial direction are also made in the housing. The plates in the cavity of the housing form the working chamber between the walls of the housing and the outer rotor. When the rotary engine is running, fresh air enters the cylinders and, after compression, is directed to the combustion chamber, in which the fuel is burned. The working fluid through the channel from the combustion chamber enters the working chamber. The pressure difference in the working chambers causes the rotation of the outer and inner rotor.

Преимуществом ротационного двигателя является то, что процесс сжатия и процесс расширения происходят в разных объемах, что позволяет расширить продукты сгорания до низкого давления.The advantage of a rotary engine is that the compression process and the expansion process occur in different volumes, which allows you to expand the combustion products to low pressure.

Недостатком прототипа является применение поршней одностороннего действия, что уменьшает мощность двигателя.The disadvantage of the prototype is the use of single-acting pistons, which reduces engine power.

Задачей настоящей полезной модели является создание двигателя, обладающего большой мощностью.The objective of this utility model is to create an engine with high power.

Поставленная задача решается тем, что многопоршневой двигатель состоит из корпуса с полостью, впускных и выпускных окон, наружного ротора с радиальными прорезями и с размещенными в них пластинами, образующими между стенками корпуса и наружного ротора рабочие камеры переменного объема. Рабочие камеры выполнены сообщающимися с камерой сгорания и образующими в совокупности в зоне расширения рабочего тела проточную часть двигателя. Также двигатель состоит из выполненных в наружном роторе цилиндров и с размещенными в них поршнями, кроме того, из помещенного в полость наружного ротора внутреннего ротора, ось которого параллельна и смещена относительно оси наружного ротора. Кроме того, цилиндры размещены в наружном роторе, по меньшей мере, в двухярусном исполнении в радиальном направлении. Также поршни в разных ярусах соединены между собой штоками в радиальном направлении, причем в верхнем ярусе поршни соединены с пластинами, кроме того, в нижнем ярусе штоки соединены шарнирно с шатунами. Также каждый цилиндр двигателя снабжен окнами, размещенными в верхней и нижней части цилиндра по разные стороны от поршня в радиальном направлении, кроме того, выполненными со способностью к соединению с впускными и выпускными окнами в корпусе. Также в корпусе и в цилиндрах окна выполнены с возможностью предотвращения перетекания воздуха между впускными и выпускными окнами в корпусе. Причем, цилиндры, размещенные на разных ярусах, выполнены с одинаковыми величинами диаметра или различающимися по величине диаметра в большую или меньшую сторону. Кроме того, выпускные окна на корпусе двигателя в каждом ярусе выполнены со смещением в окружном направлении по отношению к другим выпускным окнам на корпусе в данном ярусе, также со смещением к выпускным окнам на корпусе в другом ярусе. Причем, внутренние и внешние стенки цилиндров в радиальном направлении выполнены с возможностью обеспечения герметичности, кроме того, выполнены с возможностью обеспечения свободного прохода штоков и пластин. Также на трубопроводе подвода сжатого воздуха в камеру сгорания размещен трубопровод с запорным устройством, выполненный с возможностью соединения с потребителем сжатого воздуха. Кроме того, часть впускных окон выполнена с возможностью соединения с источником газа, причем, соответствующая данным впускным окнам часть выпускных окон, выполнена с возможностью соединения с потребителем газа.The problem is solved in that the multi-piston engine consists of a housing with a cavity, inlet and outlet windows, an outer rotor with radial slots and with plates placed in them, forming working chambers of variable volume between the walls of the housing and the outer rotor. The working chambers are made communicating with the combustion chamber and forming in the aggregate in the expansion zone of the working fluid the engine flow part. The engine also consists of cylinders made in the outer rotor and with the pistons placed in them, in addition, from the inner rotor placed in the cavity of the outer rotor, the axis of which is parallel and offset from the axis of the outer rotor. In addition, the cylinders are placed in the outer rotor in at least a two-tier design in the radial direction. Also, pistons in different tiers are connected to each other by rods in a radial direction, and in the upper tier the pistons are connected to the plates, in addition, in the lower tier, the rods are pivotally connected to the connecting rods. Also, each engine cylinder is equipped with windows located in the upper and lower parts of the cylinder on different sides of the piston in the radial direction, in addition, made with the ability to connect with inlet and outlet windows in the housing. Also in the housing and in the cylinders, the windows are configured to prevent air from flowing between the inlet and outlet windows in the housing. Moreover, the cylinders placed on different tiers are made with the same diameter or differing in diameter in a larger or smaller direction. In addition, the exhaust windows on the engine casing in each tier are offset in the circumferential direction with respect to the other exhaust windows on the casing in this tier, also offset to the exhaust windows on the casing in the other tier. Moreover, the inner and outer walls of the cylinders in the radial direction are made with the possibility of ensuring tightness, in addition, are made with the possibility of providing free passage of the rods and plates. Also on the pipeline for supplying compressed air to the combustion chamber there is a pipeline with a shut-off device, made with the possibility of connection with the consumer of compressed air. In addition, part of the inlet windows is configured to connect to a gas source, and, corresponding to these inlet windows, part of the outlet windows is configured to connect to a gas consumer.

На Фиг. 1 изображен многопоршневой двигатель.In FIG. 1 shows a multi-piston engine.

На Фиг. 2 изображено сечение А-А данного двигателя.In FIG. 2 shows a section AA of this engine.

Многопоршневой двигатель на Фиг. 1 и 2 содержит корпус 1, в полости корпуса, размещен наружный ротор 2, в полости 3 которого размещен внутренний ротор 4. Ось 5 внутреннего ротора выполнена параллельно и со смещением относительно оси 6 наружного ротора. Буквой В обозначено смещение между осями. В наружном роторе выполнены цилиндры нижнего яруса 7 и цилиндры верхнего яруса 8, в которых размещены поршни нижнего яруса 9 и поршни верхнего яруса 10 с возможностью перемещения в радиальном направлении. В полости корпуса размещены пластины 11, которые крепятся к наружной поверхности поршней верхнего яруса и размещены в радиальных прорезях наружного ротора с возможностью перемещения в радиальном направлении и с возможностью герметизации цилиндра. Пластины делят полость корпуса в окружном направлении на рабочие камеры 12. Каждая рабочая камера ограничена в окружном направлении пластинами, в радиальном направлении стенками наружного ротора и корпуса двигателя и в осевом направлении ограничена боковыми стенками корпуса. Объем последней по ходу расширения рабочего тела рабочей камеры выполнен со способностью обеспечения величины давления рабочего тела, близкой к величине атмосферного давления. Совокупность рабочих камер в зоне расширения рабочего тела составляет проточную часть двигателя. Внутренняя поверхность корпуса в проточной части выполнена максимально приближенной к линии движения конечной точки каждой из пластин. В данном двигателе выполнено четыре рабочих камеры, которые расположены в полости корпуса отточки K до точки C, в направлении стрелки M. Предусмотрено в двигателе и другое количество рабочих камер. К каждому поршню крепятся в радиальном направлении штоки 13, которые соединяют между собой поршни нижнего и верхнего яруса через отверстия, выполненные в стенках цилиндров с возможностью сохранения герметичности. Для сохранения герметичности предусмотрены также наружные направляющие элементы 14, установленные между цилиндрами нижнего и верхнего яруса и внутренние направляющие элементы 15, установленные на внутренней стенке каждого цилиндра внутреннего яруса. Цилиндры, размещенные на разных ярусах, выполнены с одинаковыми диаметрами или отличающимися по величине диаметра в большую или меньшую сторону. Причем уменьшение диаметра цилиндра возможно вплоть до нуля, в этом случае двигатель становится одноярусным с поршнем двойного действия. Увеличение диаметра цилиндра на каждом ярусе ограничено размерами наружного ротора. Соответственно, на верхнем ярусе возможно применение цилиндров с большим по величине диаметром, чем на нижнем ярусе. К каждому внутреннему штоку посредством шарнирных соединений 16 присоединен шатун 17. Свободным концом шатуны посредством шарнирных соединений 18 прикреплены к внутреннему ротору. Шарнирные соединения выполнены с возможностью обеспечения смазки. В корпусе выполнены впускные окна нижнего яруса 19, 20 и впускные окна для внешнего яруса 21, 22. Также в корпусе выполнены выпускные окна 23, 24 для сжатого воздуха в цилиндрах нижнего яруса и выпускные окна 25, 26 для сжатого воздуха в цилиндрах верхнего яруса. Окна выполнены с возможностью предотвращения перетекания воздуха между впускными и выпускными окнами в корпусе. К каждому выпускному окну присоединен трубопровод сжатого воздуха 27, к которому присоединен ресивер 28. В выхлопном патрубке 29 размещен регенератор 30, входной конец которого соединен с ресивером, и выходной конец соединен с камерой сгорания 31. Для предотвращения утечек из камеры сгорания служат уплотнения 32, в радиальных прорезях наружного ротора размещены уплотнения 33, которые выполнены с возможностью обеспечения свободного прохода пластин также, при необходимости, выполняет функции направляющего элемента. Стрелка T показывает направление движения рабочего тела из камеры сгорания данного двигателя. Трубопровод сжатого воздуха соединен трубопроводом 34 посредством задвижки 35 с потребителем сжатого воздуха, (на чертеже не показан). В каждом цилиндре нижнего яруса выполнены окна 36, 37 и в цилиндрах верхнего яруса выполнены окна 38, 39 для подвода свежего воздуха в цилиндры, которые также служат для отвода сжатого воздуха. Наружный и внутренний ротор размещен в корпусе двигателя на подшипниках 40.The multi-piston engine of FIG. 1 and 2 comprises a housing 1, in the cavity of the housing, an outer rotor 2 is placed, in the cavity 3 of which an inner rotor 4 is placed. The axis 5 of the inner rotor is parallel and offset relative to the axis 6 of the outer rotor. The letter B indicates the offset between the axes. In the outer rotor, cylinders of the lower tier 7 and cylinders of the upper tier 8 are made, in which the pistons of the lower tier 9 and the pistons of the upper tier 10 are placed with the possibility of movement in the radial direction. Plates 11 are placed in the body cavity, which are attached to the outer surface of the pistons of the upper tier and are placed in the radial slots of the outer rotor with the possibility of moving in the radial direction and with the possibility of sealing the cylinder. The plates divide the cavity of the casing in the circumferential direction into the working chambers 12. Each working chamber is bounded in the circumferential direction by the plates, in the radial direction by the walls of the outer rotor and the motor casing, and in the axial direction is limited by the side walls of the casing. The volume of the latter along the expansion of the working fluid of the working chamber is made with the ability to provide a pressure of the working fluid close to the value of atmospheric pressure. The set of working chambers in the expansion zone of the working fluid is the flow part of the engine. The inner surface of the housing in the flow part is made as close as possible to the line of movement of the end point of each of the plates. In this engine, four working chambers are made, which are located in the cavity of the body of the point K up to point C, in the direction of arrow M. There are another number of working chambers in the engine. To each piston, rods 13 are mounted in a radial direction, which connect the pistons of the lower and upper tiers through openings made in the walls of the cylinders with the possibility of maintaining tightness. To maintain the tightness, external guide elements 14 are also installed, which are installed between the cylinders of the lower and upper tiers, and internal guide elements 15, mounted on the inner wall of each cylinder of the internal tier. Cylinders placed on different tiers are made with the same diameters or differing in diameter in a larger or smaller direction. Moreover, the reduction of the cylinder diameter is possible up to zero, in this case the engine becomes single-tier with a double-acting piston. The increase in cylinder diameter on each tier is limited by the size of the outer rotor. Accordingly, it is possible to use cylinders with a larger diameter in the upper tier than in the lower tier. A connecting rod 17 is connected to each inner rod by means of swivel joints 16. The free end of the connecting rods is attached to the inner rotor by means of swivel joints 18. Swivel joints are designed to provide lubrication. In the housing there are made inlet windows of the lower tier 19, 20 and inlet windows for the outer tier 21, 22. Also in the case are made exhaust ports 23, 24 for compressed air in the cylinders of the lower tier and exhaust windows 25, 26 for compressed air in the cylinders of the upper tier. Windows are configured to prevent air from flowing between inlet and outlet windows in the housing. A compressed air pipe 27 is connected to each exhaust window, to which a receiver 28 is connected. In the exhaust pipe 29 there is a regenerator 30, the inlet end of which is connected to the receiver, and the outlet end is connected to the combustion chamber 31. To prevent leaks from the combustion chamber, seals 32, in the radial slots of the outer rotor are seals 33, which are made with the possibility of ensuring free passage of the plates also, if necessary, serves as a guide element. Arrow T shows the direction of movement of the working fluid from the combustion chamber of the engine. The compressed air pipe is connected by a pipe 34 through a valve 35 with a consumer of compressed air (not shown in the drawing). Windows 36, 37 are made in each cylinder of the lower tier, and windows 38, 39 are made in the cylinders of the upper tier for supplying fresh air to the cylinders, which also serve to discharge compressed air. The outer and inner rotor is placed in the motor housing on bearings 40.

Многопоршневой двигатель работает следующим образом. В камере сгорания 31 осуществляется сгорание топлива, рабочее тело поступает по стрелке Т в рабочие камеры 12, размещенные в полости корпуса 1. Разность давлений в рабочих камерах вызывает вращение наружного ротора 2 по стрелке M. В результате вращения ротора происходит увеличение объема рабочих камер, и давление в рабочих камерах снижается. Максимальное давление рабочего тела в точке K, которая размещена в первой по ходу расширения рабочей камере. В последней по ходу расширения рабочего тела рабочей камере, в точке C, давление, близкое к атмосферному. Совокупность всех рабочих камер в зоне расширения рабочего тела составляет проточную часть двигателя. Внутренняя поверхность корпуса двигателя в проточной части выполнена максимально близкой к траектории движения конечной точки пластин 11, что позволяет снизить потери от утечек. Смещение B осевой линии 6 наружного ротора относительно осевой линии 5 внутреннего ротора 4 вынуждает каждую из пластин совместно с поршнем верхнего яруса 10 совершать возвратно-поступательное движение посредством шатунов 17 и шарнирных соединений 16 шатунов со штоками 13, а также с помощью шарнирных соединений 18 шатунов с внутренним ротором. Усилие, вызывающее вращение наружного ротора, возникает в месте контакта штока с наружными направляющими элементами 14 и в месте контакта штока с внутренними направляющими элементами 15. Поскольку контакт происходит вдали от проточной части, температура в местах контакта сравнительно невысока, это позволяет обеспечить смазку и повышает надежность работы двигателя. При этом отверстие для штока в наружных и внутренних направляющих элементах выполнено с обеспечением герметичности цилиндров. Поступление воздуха в цилиндры осуществляется через впускные окна в корпусе двигателя для цилиндров нижнего яруса это - впускные окна 19 и 20, для цилиндров верхнего яруса это - впускные окна в корпусе 21 и 22. В каждом цилиндре нижнего яруса выполнены окна 36, 37 и в цилиндрах верхнего яруса выполнены окна 38, 39 для подвода свежего воздуха в цилиндры, которые также служат окнами для отвода сжатого воздуха. Во время работы данного двигателя в каждом цилиндре происходит подвод свежего воздуха в одну половину цилиндра и сжатие воздуха в другой половине цилиндра. Сжатый воздух выходит из цилиндров при контакте окон в цилиндре с выпускными окнами 23, 24, выполненными в корпусе для цилиндров нижнего яруса и с выпускными окнами 25, 26, выполненными в корпусе для цилиндров верхнего яруса. Сжатый воздух через трубопровод 27 и ресивер 28 поступает в регенератор 30, установленный в выхлопном патрубке 29. Из регенератора воздух поступает в камеру сгорания 31, куда подается топливо, и продукты сгорания направляются в проточную часть двигателя. Для предотвращения утечек из камеры сгорания служат уплотнения 32. Для предотвращения утечек из проточной части служат уплотнения 33, которые также, при необходимости, выполняют функции направляющего элемента. Полный цикл в данном двигателе осуществляется за 180°, что эквивалентно по мощности в четыре раза большему числу цилиндров в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания. В данном двигателе достаточно компактно в два яруса размещено 16 цилиндров. Для получения примерно такой же мощности в четырехтактном двигателе при аналогичных параметрах необходимо иметь 64 цилиндра. Кроме того, в данном двигателе при размещении во внешнем ярусе цилиндров большего диаметра, чем у цилиндров на внутреннем ярусе, мощность дополнительно увеличится. Также предусмотрена установка дополнительных ярусов с цилиндрами. Процесс сгорания в камере сгорания при работе данного двигателя непрерывен, это упрощает систему зажигания и топливную систему, ресивер сглаживает пульсации сжатого воздуха. Кроме того, выпускные окна на корпусе двигателя в каждом ярусе выполнены со смещением в окружном направлении по отношению к другим выпускным окнам на корпусе в данном ярусе, также со смещением к выпускным окнам в другом ярусе, что дополнительно сглаживает пульсации сжатого воздуха.Multi-piston engine operates as follows. In the combustion chamber 31, fuel is burned, the working fluid flows along the arrow T into the working chambers 12 located in the cavity of the housing 1. The pressure difference in the working chambers causes the outer rotor 2 to rotate along the arrow M. As a result of the rotor rotation, the volume of the working chambers increases, and pressure in working chambers decreases. The maximum pressure of the working fluid at point K, which is located in the first working chamber along the expansion. In the latter, along the expansion of the working fluid of the working chamber, at point C, pressure is close to atmospheric. The set of all working chambers in the expansion zone of the working fluid is the flow part of the engine. The inner surface of the engine housing in the flow part is made as close as possible to the trajectory of the end point of the plates 11, which allows to reduce losses from leaks. The offset B of the axial line 6 of the outer rotor relative to the axial line 5 of the inner rotor 4 forces each of the plates together with the piston of the upper tier 10 to reciprocate by means of the connecting rods 17 and the articulated joints 16 of the connecting rods with rods 13, as well as by the articulated joints 18 of the connecting rods with internal rotor. The force causing the rotation of the outer rotor occurs at the point of contact of the rod with the outer guide elements 14 and at the point of contact of the rod with the inner guide elements 15. Since the contact is far from the flow part, the temperature at the contact point is relatively low, this allows lubrication and increases reliability engine operation. In this case, the hole for the rod in the outer and inner guide elements is made to ensure the tightness of the cylinders. Air enters the cylinders through the inlet windows in the engine casing for the lower tier cylinders - these are the inlet windows 19 and 20, for the upper tier cylinders these are the inlet windows in the casing 21 and 22. Windows 36, 37 and in the cylinders are made in each cylinder of the lower tier windows 38, 39 are made for the top tier for supplying fresh air to the cylinders, which also serve as windows for the discharge of compressed air. During operation of this engine, in each cylinder, fresh air is supplied to one half of the cylinder and air is compressed in the other half of the cylinder. Compressed air leaves the cylinders when the windows in the cylinder come in contact with the exhaust windows 23, 24 made in the housing for the lower tier cylinders and with the exhaust windows 25, 26 made in the housing for the upper tier cylinders. Compressed air through the pipe 27 and the receiver 28 enters the regenerator 30 installed in the exhaust pipe 29. From the regenerator, the air enters the combustion chamber 31, where fuel is supplied, and the combustion products are sent to the flow part of the engine. Seals 32 are used to prevent leaks from the combustion chamber. Seals 33 are used to prevent leaks from the flow part, which also, if necessary, serve as a guide element. A full cycle in this engine is carried out for 180 °, which is equivalent in power to four times the number of cylinders in a four-stroke internal combustion engine. In this engine, 16 cylinders are compact enough in two tiers. To get about the same power in a four-stroke engine with similar parameters, you must have 64 cylinders. In addition, in this engine, when cylinders of a larger diameter are placed in the outer tier than the cylinders in the inner tier, the power will increase further. Installation of additional tiers with cylinders is also provided. The combustion process in the combustion chamber during the operation of this engine is continuous, this simplifies the ignition system and the fuel system, the receiver smoothes out the pulsations of compressed air. In addition, the exhaust windows on the engine casing in each tier are offset in the circumferential direction with respect to the other exhaust windows on the casing in this tier, also offset to the exhaust windows in the other tier, which additionally smoothes out the pulsations of compressed air.

Предусмотрена также возможность использования данного двигателя в качестве компрессора. Для этого на трубопроводе 34, который связан с потребителем сжатого воздуха, открывают задвижку 35.It is also possible to use this engine as a compressor. To do this, on the pipeline 34, which is connected with the consumer of compressed air, open the valve 35.

Также предусмотрено, что часть впускных окон соединена с источником газа, причем соответствующая данным впускным окнам часть выпускных окон соединена с потребителем газа, то есть предусмотрена перекачка газа.It is also provided that a part of the inlet windows is connected to a gas source, wherein a part of the outlet windows corresponding to these inlet windows is connected to a gas consumer, that is, gas transfer is provided.

В данном двигателе происходит расширение рабочего тела практически до величины атмосферного давления, это означает, что данный двигатель работает по циклу Брайтона с регенерацией, то есть по тому циклу, по которому работают газотурбинные установки (ГТУ) с регенерацией. Причем данный двигатель имеет ряд преимуществ перед ГТУ. Например, в двигателе нет необходимости соблюдать определенное соотношение между скоростью потока в осевом направлении и окружной скоростью ротора. Также в данном двигателе вместо большого количества сложных по форме и дорогих по цене рабочих и направляющих лопаток применено всего несколько пластин, причем каждая пластина, находящаяся в проточной части двигателя, заменяет в ГТУ ступень, состоящую из направляющих и рабочих лопаток. Кроме того, при работе двигателя не может возникнуть помпаж на нерасчетных режимах, также при работе двигателя происходит естественным образом охлаждение пластин и ротора, что упрощает систему охлаждения.In this engine, the working fluid expands to almost atmospheric pressure, which means that this engine works according to the Brighton cycle with regeneration, that is, the cycle by which gas turbine units (GTU) operate with regeneration. Moreover, this engine has several advantages over gas turbines. For example, in a motor there is no need to observe a certain relationship between the axial flow rate and the rotor peripheral speed. Also, in this engine, instead of a large number of complex and expensive and expensive vanes and guide vanes, only a few plates are used, and each plate located in the engine flow section replaces a stage consisting of guide and vanes in the gas turbine engine. In addition, when the engine is running, surge cannot occur in off-design modes, and when the engine is running, the plates and rotor are naturally cooled, which simplifies the cooling system.

Claims

1. A multi-piston engine, consisting of a housing with a cavity, inlet and outlet windows, an outer rotor with radial slots and with plates placed in them, forming working chambers of variable volume between the walls of the housing and the outer rotor, communicating with the combustion chamber and forming together in the zone the expansion of the working fluid the engine’s flowing part, also with cylinders made in the outer rotor and with the pistons placed in them, in addition, with the axis of the inner rotor placed in the cavity of the outer rotor parallel and offset relative to the axis of the outer rotor, characterized in that the cylinders are placed in the outer rotor in at least two tier versions in the radial direction, moreover, the pistons in different tiers are connected to each other by rods in the radial direction, in addition, in the upper tier the pistons connected to the plates, and in the lower tier, the rods are pivotally connected to the connecting rods.

2. A multi-piston engine according to claim 1, characterized in that each engine cylinder is provided with windows located in the upper and lower parts of the cylinder on opposite sides of the piston in the radial direction, also made with the ability to connect with inlet and outlet windows in the housing, the windows in the housing and in the cylinders are configured to prevent air from flowing between the inlet and outlet windows in the housing.

3. A multi-piston engine according to claim 1, characterized in that the cylinders placed on different tiers are made with the same diameter or varying in diameter in a larger or smaller direction.

4. A multi-piston engine according to claim 1, characterized in that the exhaust windows on the engine housing in each tier are offset in the circumferential direction with respect to the other exhaust windows on the housing in this tier and also offset to the exhaust windows on the housing in another tier.

5. A multi-piston engine according to claim 1, characterized in that the inner and outer walls of the cylinders in the radial direction are configured to provide tightness, in addition, are configured to provide free passage of rods and plates.

6. A multi-piston engine according to claim 1, characterized in that a pipeline with a shut-off device arranged to connect with a consumer of compressed air is placed on the pipeline for supplying compressed air to the combustion chamber.

7. The multi-piston engine according to claim 1, characterized in that the part of the inlet windows is configured to connect to a gas source, and the part of the outlet windows corresponding to these inlet windows is configured to connect to a gas consumer.