RU186793U1 - Водокольцевой роторный вакуумный двигатель внешнего сгорания - Google Patents
Водокольцевой роторный вакуумный двигатель внешнего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU186793U1 RU186793U1 RU2018136726U RU2018136726U RU186793U1 RU 186793 U1 RU186793 U1 RU 186793U1 RU 2018136726 U RU2018136726 U RU 2018136726U RU 2018136726 U RU2018136726 U RU 2018136726U RU 186793 U1 RU186793 U1 RU 186793U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid ring
- combustion engine
- rotor
- external combustion
- rotary vacuum
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C7/00—Rotary-piston machines or engines with fluid ring or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, а именно к утилизации тепла топочных газов в двигателе. Техническим результатом является уменьшение потерь тепла. Сущность полезной модели заключается в том, что двигатель содержит ротор с жидкостным кольцом, в котором реализуется перепад давления на лопастях ротора в механическую работу при утилизации тепла топочных газов, поступающих из внешнего источника. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, а именно к альтернативным двигателям и энергетическим установкам.
Предлагается новое применение известной конструкции водокольцевого нагнетателя обычно используемого в качестве вакуум-насоса. Идея предложенной модели заключается в развитии и совершенствовании устройств именуемых «Вакуумными двигателями Стерлинга» или «Огнеедами» работающих по принципу получения механической работы не при расширении, а при охлаждении и сжатии газа нагретого во внешнем источнике тепла. Из открытых интернет-источников достаточно известны их поршневые варианты исполнения:
https://www.youtube.com/watch?v=7p_1QO1iG9M
https://www.youtube.com/watch?v=V_FREdzp-SM
https://www.youtube.com/watch?v=zSV504s7fi0
Данные конструкции привлекательны возможностью сравнительно просто использовать тепло от сгорания любого, в т.ч. сравнительно недорогого и доступного топлива, преобразовывая его в механическую работу. Но они имеют ряд серьезных недостатков:
- возвратно-поступательный характер работы цилиндропоршневой группы и связанные с этим потери;
- малая удельная мощность которую трудно увеличить повышением оборотов (т.к. кроме возрастания инерционных нагрузок, топочные газы поступившие в цилиндр просто не будут успевать охлаждаться) или рабочего объема («закон куба-квадрата»: при увеличении линейных размеров - возрастание рабочего объема (газов) в кубе, рост оболочки (поверхности охлаждения) лишь в квадрате), что также ведет в тупик.
- трудность организации надежной смазки значительных трущихся поверхностей, и особенно с учетом того, что в топочных газах от сжигания твердого топлива присутствует значительное количество абразивных частиц.
Устранение вышеперечисленных недостатков в той или иной мере возможно решить перейдя к роторной схеме.
Известны следующие конструкции предлагающие решение подобных задач в этой области:
- патент RU 2625071 «Роторный двигатель Стерлинга»;
- патент RU 2451811 «Роторный двигатель внешнего сгорания»;
- патент RU 2449149 «Двигатель внешнего сгорания Потапова»;
- патент RU 2402687 «Универсальный двигатель внешнего сгорания»;
Недостатками вышеперечисленных устройств мне видится сложность их исполнения конструктивно, в частности, по организации эффективного теплообмена и уплотнения зазоров, а также наличие пар трения.
Задачей создания предлагаемой полезной модели создание устройства обеспечивающее эффективный теплообмен для охлаждения газа в рабочем объеме и совершения механической работы, при минимуме пар трения и потерь в уплотнениях, не требовательность к составу, в т.ч. по механическим примесям к топочным газам потребляемым от внешнего источника тепла.
Поставленная задача решается применением известной конструкции водокольцевых нагнетателей (вакуум-насосов) производимых серийно как отечественной так и иностранной промышленностью, в качестве водокольцевых роторных вакуумных двигателей внешнего сгорания для привода электрогенераторов мини-теплоэлектростанций.
Конструкция предлагаемой к реализации идеи полезной модели описана на Фиг. 1: в цилиндрическом корпусе 1 эксцентрично расположен ротор с лопастями 2, установленный на подшипниках с уплотнениями в боковых фланцах. Под действием центробежных сил от вращением ротора 2 жидкость заполняющая корпус 1 образует кольцо 3 с радиальным уровнем ограниченным внешними кромками входного 4 и выпускного 6 окон расположенных в боковых фланцах. Ротор 2 с лопастями погруженными в водяное кольцо 3 и боковыми фланцами образуют по окружности замкнутые ячейки объем которых при вращении ротора циклически изменяется от нулевого до максимального. В боковом фланце с окнами 4 и 6 выполнены каналы: впускной 5 - соединенный с окном 4 и выпускной 7 -соединенный с окном 6. В боковом фланце имеется также канал подачи воды (на схеме условно не показан) во внутреннюю полость двигателя с окном 8 расположенным радиально ближе газовых окон 4 и 6 к оси вращения. Поступающая вода под действием центробежных сил от вращения ротора 2 пленочно перетекает по поверхности бокового фланца и уплотняя осевые зазоры между ротором и фланцами, пополняет уровень жидкостного кольца, излишки из которого сбрасываются через выпускное окно 6 и канал 7. Циркуляция (приток)воды через окно 8 обеспечивается наличием постоянного разрежения в полости двигателя при его работе.
Фиксированное секторальное положение выпускного окна 6 обеспечивает своевременный выпуск охлажденного до равновесного удельного объема только при расчетной температуре входящих топочных газов, которая в реальности может изменяться в широких пределах и в результате:
- при температуре топочного газа на входе ниже расчетной его объем при охлаждении и совершении им работы в секторе Б самопроизвольно уменьшится менее расчетной, и далее давление в нем начнет расти по причине принудительного сжатия, что приведет к потере мощности и снижению КПД;
- при температуре выше расчетной - совершающие работу охлажденные объемы будут достигать окна 6 не отработав полностью потенциал вакуумирования, что также приведет к потерям мощности и снижению КПД;
Для обеспечения стабильной работы устройства в широком диапазоне температур поступающих в канал 5 топочных газов, в секторе вращения ротора Б размещен секторальный набор обратных клапанов примерная конструкция которых показана на Фиг. 2. Данные обратные клапаны, расположенные до выпускного окна 6 секторально вращению ротора, нормально закрыты под действием разрежения, но как только давление газа в ячейках образуемых лопастями начинает расти -открываются и сбрасывают излишек газов.
В динамике предлагаемое устройство работает следующим образом: При вращении ротора 2 в расширяющихся объемах образуемых барабаном, лопастями ротора, боковыми фланцами и водяным кольцом 3, в секторе вращения ротора А создается разрежение, под действием которого горячие топочные газы от внешнего источника по каналу 5 через окно 4 поступают в рабочую полость устройства, при этом контактируют с поверхностью водяного кольца и охлаждаемыми им ротором 2 и боковыми фланцами. В результате газ интенсивно охлаждается в секторе Б и сжимаясь образует перепад давления на лопастях ротора 2 между секторами А и Б и преобразуется в крутящий момент на валу ротора 2. Далее, охлажденный до температуры соизмеримой с температурой охлаждающей жидкости, газ занимает соответствующий равновесный удельный объем и, вместе с некоторым излишком воды с поверхности водяного кольца, удаляется через выпускные обратные клапаны сектора Б окно 6 и канал 7.
Возможность осуществления заявляемой полезной модели показано опытом эксплуатации и характеристиками общеизвестных водокольцевых нагнетателей:
- обеспечивающих охлаждаемого сжатие, близкое к изотермическому;
- допустимость применения к перекачке агрессивных, пожаро-взрывоопасных и запыленных газов;
- самообеспечение принудительной циркуляции охлаждающей жидкости; Предлагаемая полезная модель включающая известную конструкцию
водокольцевого нагнетателя предназначенная для откачки и сжатия газов, отличающаяся тем, что она используется в качестве роторного вакуумного двигателя внешнего сгорания основанного на получении механической работы путем реализации перепада давления на лопастях ротора при утилизации тепла топочных газов поступающих из внешнего источника.
Предлагаемая полезная модель наиболее актуальна к использованию в комплексе с электрогенераторами постоянного тока (которые могут использоваться в качестве стартера при запуске) в качестве мобильных электростанций (в комплексе с конвертором, аккумуляторами и инвертором) утилизирующих тепло различных топочных устройств с линейкой в широком диапазоне мощностей: от палаточных печек - для подзарядки мобильных телефонов и освещения, до котельных энергообеспечивающих удаленные населенные пункты или предприятия. Причем источником тепла может быть даже мусоросжигательный завод. При чем можно использовать топочное устройство как полностью предназначенное для питания предлагаемой полезной модели, так и предназначенное для отопления помещения или населенного пункта. Дополнительными аргументом в пользу применения предлагаемой полезной модели является то что для обеспечения тяги в топочных устройствах вынужденно применяется дымовая труба значительной высоты и температура топочных газов на выходе не менее 200°С, что ведет к существенным тепловым потерям. Предлагаемое устройство способно выполнять функцию тягодутьевого устройства позволит отказаться от громоздкой дымовой трубы и почти полностью реализовать преобразовать названные потери тепла в электроэнергию, тем самым существенно повысив КПД топочного устройства(котельной). Особенно это актуально для набирающих все большую популярность пиролизных отопительных котлов длительного горения требующих наличие принудительного тягодутьевого устройства.
Claims (1)
- Водокольцевой роторный вакуумный двигатель внешнего сгорания, на основе известной конструкции водокольцевого нагнетателя предназначенной для откачки и сжатия газов, отличающаяся тем, что она используется в качестве роторного вакуумного двигателя внешнего сгорания основанного на получении механической работы путем реализации перепада давления на лопастях ротора при утилизации тепла топочных газов поступающих из внешнего источника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136726U RU186793U1 (ru) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Водокольцевой роторный вакуумный двигатель внешнего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136726U RU186793U1 (ru) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Водокольцевой роторный вакуумный двигатель внешнего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU186793U1 true RU186793U1 (ru) | 2019-02-04 |
Family
ID=65270003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018136726U RU186793U1 (ru) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Водокольцевой роторный вакуумный двигатель внешнего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU186793U1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2605423A1 (de) * | 1976-02-12 | 1977-08-25 | Ewald Josef Ing Grad Doerr | Kaltgasmaschine (waermepumpe) |
JPS58113749U (ja) * | 1982-01-25 | 1983-08-03 | 日本鉱業株式会社 | 排ガス・ブロワの軸封装置 |
WO1993020333A1 (de) * | 1992-04-06 | 1993-10-14 | Ingenieurschule Bern Htl | Flüssigkeitsring-maschine |
RU2142056C1 (ru) * | 1997-12-30 | 1999-11-27 | Деев Александр Васильевич | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
RU2286462C2 (ru) * | 2004-06-28 | 2006-10-27 | Владимир Николаевич Костюков | Газогидравлическая турбомашина |
RU2289039C2 (ru) * | 2001-03-06 | 2006-12-10 | Владимир Николаевич Костюков | Центробежная гидропневматическая машина |
-
2018
- 2018-10-17 RU RU2018136726U patent/RU186793U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2605423A1 (de) * | 1976-02-12 | 1977-08-25 | Ewald Josef Ing Grad Doerr | Kaltgasmaschine (waermepumpe) |
JPS58113749U (ja) * | 1982-01-25 | 1983-08-03 | 日本鉱業株式会社 | 排ガス・ブロワの軸封装置 |
WO1993020333A1 (de) * | 1992-04-06 | 1993-10-14 | Ingenieurschule Bern Htl | Flüssigkeitsring-maschine |
RU2142056C1 (ru) * | 1997-12-30 | 1999-11-27 | Деев Александр Васильевич | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
RU2289039C2 (ru) * | 2001-03-06 | 2006-12-10 | Владимир Николаевич Костюков | Центробежная гидропневматическая машина |
RU2286462C2 (ru) * | 2004-06-28 | 2006-10-27 | Владимир Николаевич Костюков | Газогидравлическая турбомашина |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017160910A (ja) | 熱空気機関 | |
US3250260A (en) | Rotary engines | |
US9726046B2 (en) | Rotor high-and-low pressure power apparatus and working method thereof | |
US9945321B2 (en) | Hot gas engine | |
CN203892009U (zh) | 一种转子负压动力设备 | |
RU186793U1 (ru) | Водокольцевой роторный вакуумный двигатель внешнего сгорания | |
CN103925006A (zh) | 一种转子负压动力设备及其做功方法 | |
US3040530A (en) | Rotary external combustion engine | |
RU2745153C1 (ru) | Паророторная электрогенерирующая установка | |
RU2403414C2 (ru) | Способ повышения кпд двигателей с помощью сложного теплового цикла, роторно-поршневой двигатель для осуществления указанного способа и регулятор оборотов вала роторно-поршневого двигателя | |
RU196232U1 (ru) | Комбинированное уплотнение в турбомашинах | |
Zhang | Experimental study on the performance of single screw expander with 195 mm diameter screw | |
RU125624U1 (ru) | Турбина романова | |
CN203891947U (zh) | 一种转子高低压动力设备 | |
CN103174543A (zh) | 转子式斯特林发动机 | |
CN203892047U (zh) | 一种热能转子动力设备 | |
RU132840U1 (ru) | Газотурбинная установка | |
RU2362881C2 (ru) | Многоцилиндровая турбина объемного расширения | |
CN209671072U (zh) | 发动机新结构 | |
CN204511650U (zh) | 基于椭圆定子的叶片式风冷柴油发动机 | |
Lang et al. | LAYOUT AND MECHANICS DEVELOPMENT OF A NOVEL PISTON-TYPE EXPANSION ENGINE FOR WASTE HEAT RECOVERY | |
RU2820046C1 (ru) | Способ получения пара из воды в паровой машине | |
RU118690U1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
KR101244108B1 (ko) | 일체형 피드 펌프 스크롤 팽창기 | |
RU115414U1 (ru) | Роторно-поршневая машина |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191018 |