RU2041360C1

RU2041360C1 - Rotary engine

Info

Publication number: RU2041360C1
Authority: RU
Inventors: Порфирий Сергеевич Владимиров
Original assignee: Порфирий Сергеевич Владимиров
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: surface, water and air transport. SUBSTANCE: arranged in housing are drive and driven rotors inserted one in other; rotors are engageable through internal engagement, the difference in teeth numbers is one tooth. Made in housing opposite chambers of maximum working volume at beginning of compression duct are high-pressure intake and exhaust ports which are connected with heater inlet. Made at beginning of expansion duct are high-pressure intake ports which are connected with heater outlet. EFFECT: enhanced efficiency. 19 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, конкретнее к турбокомпрессорным двигателям с турбиной и компрессором объемного расширения и сжатия. Предлагаемое устройство имеет широкую область применения: двигатели наземного, водного и воздушного транспорта, стационарные установки, наземные и космические энергетические гелиостанции, агрегаты с ядерными источниками тепла. The invention relates to power engineering, and more particularly to turbocharged engines with a turbine and a compressor for volume expansion and compression. The proposed device has a wide range of applications: engines of land, water and air transport, stationary installations, ground and space power solar stations, units with nuclear heat sources.

Известна роторно-поршневая машина, содержащая корпус и расположенные в нем с взаимным эксцентриситетом один в другом два ротора, внутренний и наружный, с криволинейными выступами и впадинами, сопряженными между собой с возможностью образования рабочих камер. Known rotary piston machine containing a housing and located in it with mutual eccentricity, one in the other two rotors, internal and external, with curved protrusions and depressions, interconnected with the possibility of the formation of working chambers.

Указанное устройство работоспособно в качестве роторного двигателя, например, объемной расширительной турбиной, но в этом качестве оно имеет ряд недостатков:
не обладает автономностью действия, поскольку нуждается в источнике газа высокого давления,
при автономном действии требуется два агрегата,
компрессор и турбина, соединенные камерой нагрева, что усложняет конструкцию, ухудшает массогабаритные характеристики,
ограниченная быстроходность и удельная мощность, поскольку роторы не разгружены от сил давления газа,
значительные потери на трение и утечки рабочего тела, низкий КПД.The specified device is operable as a rotary engine, for example, a volumetric expansion turbine, but in this capacity it has several disadvantages:
does not have an autonomy of action, because it needs a source of high pressure gas,
with autonomous action, two units are required,
a compressor and a turbine connected by a heating chamber, which complicates the design, worsens the overall dimensions,
limited speed and specific power, since the rotors are not unloaded from gas pressure forces,
significant losses due to friction and leakage of the working fluid, low efficiency.

Технической задачей изобретения является многоцелевой двигатель, свободный от указанных выше недостатков, т.е. легкий, компактный, экономичный, многотопливный силовой агрегат. An object of the invention is a multi-purpose engine, free from the above disadvantages, i.e. lightweight, compact, economical, multi-fuel power unit.

Технический результат достигается совмещением в одном агрегате компрессора и турбины путем исполнения в тракте сжатия впускных и выпускных продувочных окон, выпускных окон в конце тракта сжатия и впускных окон в начале тракта расширения, соединенных между собой через нагреватель, а также рациональными конструктивными схемами машин с цилиндрическими или коническими зубчатыми роторами. The technical result is achieved by combining the compressor and turbine in one unit by executing inlet and outlet purge windows, outlet windows at the end of the compression path and inlet windows at the beginning of the expansion path connected to each other through a heater, as well as rational structural designs of machines with cylindrical or bevel gear rotors.

На фиг.1 изображен двигатель в осевом разрезе А-А на фиг.2; на фиг.2 разрез В-В на фиг.1; на фиг.3 схема соединений силового агрегата с теплообменными устройствами при замкнутом цикле работы; на фиг.4 осевой разрез машины с коническими зубчатыми роторами; на фиг.5 камера нагрева в разрезе Е-Е на фиг.4; на фиг.6 камера с лучевым нагревом. Figure 1 shows the engine in axial section aa in figure 2; figure 2 section bb in figure 1; figure 3 diagram of the connections of the power unit with heat exchangers with a closed cycle of operation; figure 4 is an axial section of a machine with bevel gears; in Fig.5 heating chamber in the context of EE in Fig.4; Fig.6 camera with radiation heating.

Двигатель содержит корпус с обечайкой 1, двумя торцевыми крышками 2 и золотниковыми дисками 3, в котором на подшипниках 4 установлен ведущий ротор 5 с тремя разнесенными по длине зубчатыми венцами, двумя крайними 6 и 7 и средним 8, который примерно вдвое длиннее крайних. Венцы 6, 7, 8 выполнены или за одно целое с валом (в этом варианте диски 3 исполняются с разъемом в диаметральной плоскости) или венцы 6 и 7 устанавливаются на валу ротора посредством, например, шпоночного соединения. Рабочая полость корпуса разделена дисками 3 на три отсека, в цилиндрических расточках крайних отсеков расположены ведомые роторы 9, 10, в среднем отсеке средний ведомый ротор 11. Ведущие и ведомые роторы находятся в циклоидальном внутреннем зацеплении, при этом числа зубьев венцов ведомых роторов на один больше чисел зубьев в венцах ведущего ротора, оси ведомых роторов смещены по обе стороны от оси ведущего ротора и расположены с ней в одной плоскости. Выступы зубьев крайних и среднего зубчатых венцов ведущего ротора расположены оппозитно, т.е. диаметрально противоположно, для чего при четном числе зубьев профили расположены синфазно, т. е. идентично, а при нечетном числе зубья развернуты в окружном направлении относительно друг друга на полшага. Профили зубьев ведущего ротора выполнены по эквидистанте от эпициклойды, впадины зубьев ведомых роторов образованы огибающими гипоциклойд (или в упрощенном варианте, сопряжением двух-трех цилиндрических поверхностей, приближенных к ней), выступы зубьев имеют цилиндрическую форму. Целесообразно исполнение выступов зубьев в виде сменных вкладышей 12, имеющих износостойкое покрытие, например, твердосплавное или керамическое и запрессованных в канавки ротора. Рабочие поверхности зубьев ведущего ротора имеют оптимальную твердость и твердосмазочное покрытие, например, на основе дисульфида молибдена. На внешних поверхностях ведомых роторов вблизи плоскости симметрии зубьев напротив их впадин выполнены продольные канавки или неглубокие карманы 13, соединенные дросселирующими отверстиями 14 с рабочими камерами во впадинах зубьев. Геометрия канавок и диаметр отверстий 14 выбираются из условия равенства радиальной силы давления рабочего тела в рабочей камере и реакции газостатического подшипника, образованного внешней поверхностью ротора и расточкой корпуса. На сопряженных торцевых поверхностях ведомых роторов и корпусных деталей тоже возможно исполнение распределительных канавок и карманов с дросселирующими отверстиями, соединенными с источником газа повышенного давления и образующими газостатические подшипники. Во впадинах зубьев среднего ведомого ротора 11 выполнены отверстия 15, соединенные в фазе выпуска газа высокого давления через канавки 16 и каналы 17 с выпускными патрубками 18, а в фазе впуска газа высокого давления через канавки 19 и каналы 20, сообщенные с впускным патрубком 21. В торцевых поверхностях крышек 2 и дисков 3 имеются выпускные окна высокого давления 22 и впускные окна высокого давления 23, тоже соединенные с выпускными и впускными патрубками 18, 21, а также впускные 24, 25 и выпускные 26 продувочные окна, соединенные соответственно с впускными 27 и выпускными 28 продувочными патрубками. Сумму углов фаз выпуска и впуска высокого давления рекомендуется принимать кратной угловому шагу зубьев ведущего ротора. Подвод газа к окнам 25 осуществляется через отверстия 29, 30, 31 в валу ведущего ротора. Поверхности корпусных деталей в тракте расширения имеют структуру из элементов лабиринтных уплотнений, например, в виде сотовых ячеек, объем и размеры которых выбираются из условия равенства расхода газа из камер через зазоры бесконтактных уплотнений в процессе расширения вперед по ходу роторов и возврата газа ячейками лабиринтной структуры обратно в камеры. На конце вала ротора со стороны впускного патрубка 27 установлена крыльчатка 32, на другом конце маховик 33, на периферии которого закреплены пластины из магнитомягкого материала или постоянные магниты 34, напротив которых за герметичной крышкой 35 расположены постоянные магниты 36, закрепленные на диске 37 с выходным валом 38, установленным на подшипниках 39, 40. На выходном валу закреплена крыльчатка (вентилятор) 41, создающая избыточное давление воздуха в улитке 42. The engine comprises a housing with a shell 1, two end caps 2 and spool disks 3, in which a driving rotor 5 with three spaced apart gears, two extreme 6 and 7 and middle 8, which is approximately twice as long as extreme, is mounted on bearings 4. The crowns 6, 7, 8 are made either integrally with the shaft (in this embodiment, the disks 3 are executed with a connector in the diametrical plane) or the crowns 6 and 7 are mounted on the rotor shaft by, for example, keyway connection. The working cavity of the case is divided by disks 3 into three compartments, in the cylindrical bores of the outer compartments there are driven rotors 9, 10, in the middle compartment there is a middle driven rotor 11. The driven and driven rotors are in cycloidal internal engagement, while the number of teeth of the crowns of the driven rotors is one more the number of teeth in the crowns of the driving rotor, the axis of the driven rotors are offset on both sides of the axis of the driving rotor and are located in the same plane with it. The protrusions of the teeth of the extreme and middle gears of the driving rotor are opposite, i.e. diametrically opposite, for which, with an even number of teeth, the profiles are in phase, that is, identical, and with an odd number of teeth, the teeth are rotated in the circumferential direction relative to each other by half a step. The tooth rotor tooth profiles are made equidistant from the epicycloid, the tooth cavities of the driven rotors are formed by the envelopes of the hypocycloid (or, in a simplified version, by mating two or three cylindrical surfaces close to it), the tooth protrusions are cylindrical. It is advisable to perform the protrusions of the teeth in the form of interchangeable inserts 12 having a wear-resistant coating, for example, carbide or ceramic and pressed into the grooves of the rotor. The working surfaces of the teeth of the driving rotor have optimal hardness and a solid lubricant coating, for example, based on molybdenum disulfide. On the outer surfaces of the driven rotors near the plane of symmetry of the teeth opposite their cavities, longitudinal grooves or shallow pockets 13 are made, connected by throttling holes 14 to the working chambers in the tooth cavities. The geometry of the grooves and the diameter of the holes 14 are selected from the condition of equality of the radial pressure force of the working fluid in the working chamber and the reaction of the gas-static bearing formed by the outer surface of the rotor and the bore of the housing. On the mating end surfaces of the driven rotors and body parts, it is also possible to make distribution grooves and pockets with throttling holes connected to a high-pressure gas source and forming gas-static bearings. In the tooth cavities of the middle driven rotor 11, holes 15 are made, connected in the phase of high-pressure gas discharge through grooves 16 and channels 17 with exhaust pipes 18, and in the phase of high-pressure gas inlet through grooves 19 and channels 20 in communication with inlet pipe 21. B the end surfaces of the covers 2 and disks 3 have high-pressure outlet windows 22 and high-pressure inlet windows 23, also connected to the outlet and inlet pipes 18, 21, as well as inlet 24, 25 and outlet 26 purge windows connected respectively to the inlet and 27 and exhaust 28 purge nozzles. The sum of the angles of the phases of the outlet and the high pressure inlet is recommended to be a multiple of the angular pitch of the teeth of the driving rotor. The gas supply to the windows 25 is through the holes 29, 30, 31 in the shaft of the driving rotor. The surfaces of the body parts in the expansion path have a structure of labyrinth seal elements, for example, in the form of honeycomb cells, the volume and dimensions of which are selected from the condition of equal gas flow from the chambers through the contactless seal gaps during expansion along the rotors and gas return by the labyrinth structure cells back into the cameras. An impeller 32 is mounted on the end of the rotor shaft on the inlet pipe 27 side, and a flywheel 33 is mounted on the other end, on the periphery of which are plates made of soft magnetic material or permanent magnets 34, opposite which permanent magnets 36 are located behind the sealed cover 35, mounted on the disk 37 with the output shaft 38 mounted on bearings 39, 40. An impeller (fan) 41 is mounted on the output shaft, creating excessive air pressure in the cochlea 42.

При необходимости регулирования степени сжатия и расширения двигателя на режимах частичных нагрузок диск 3 устанавливается в корпусе с возможностью поворота вокруг оси ведущего ротора и снабжается соответствующими приводом, например, в виде червяка, зацепляющегося с зубчатым сектором на диске. Подобным приводом может быть снабжена и обечайка 1. Крышка 35 посредством уплотнений 43 крепится к корпусу винтами 44, крышка и улитка 42 соединены штифтами 45, торцевые крышки 2 стянуты шпильками 46. Схема соединений силового блока двигателя с теплообменными устройствами изображена на фиг.3. Выпускные патрубки высокого давления 18 через регенератор 47 и нагреватель 48 соединены с впускными патрубками 21, выпускные продувочные патрубки 28 через регенератор 47 и холодильник 49 соединены с впускными продувочными патрубками 27. Нагреватель имеет топливную форсунку 50, к которой по трубопроводам 51, 52, пропущенным через выходную часть нагревателя, подведены воздух и топливо, причем воздуховод соединен с выходом улитки 42. Холодильным агентом в холодильнике 49 является воздух, поступающий из улитки. If it is necessary to control the degree of compression and expansion of the engine under partial load conditions, the disk 3 is mounted in the housing with the possibility of rotation around the axis of the driving rotor and is equipped with an appropriate drive, for example, in the form of a worm engaged with the gear sector on the disk. A shell 1 can also be provided with a similar drive. Cover 35 is sealed by screws 44 to seals 43, cover and snail 42 are connected by pins 45, end caps 2 are pulled together by pins 46. The connection diagram of the engine power unit with heat exchangers is shown in FIG. 3. The high-pressure exhaust pipes 18 through the regenerator 47 and the heater 48 are connected to the inlet pipes 21, the exhaust purge pipes 28 through the regenerator 47 and the refrigerator 49 are connected to the inlet purge pipes 27. The heater has a fuel nozzle 50 to which through pipelines 51, 52 passed through the outlet of the heater, air and fuel are supplied, the duct being connected to the outlet of the cochlea 42. The refrigerant in the refrigerator 49 is the air coming from the cochlea.

Конструкция двигателя на фиг. 4 базируется на известном изобретении "Роторная машина", которая содержит корпус 53 с двумя сферическими полостями, в котором на подшипниках 54 установлен один ведущий ротор 55 с двумя зубчатыми венцами на торцах, сопряженными с зубьями двух ведомых роторов 56, опертых на торцевые шайбы 57, которые снабжены зубчатыми секторами 58, сопряженными с червяками 59. Зубья ведущего ротора очерчены эквидистантной от пространственной эпициклойды и расположены оппозитно, профили зубьев ведомых роторов образованы огибающей гипоциклойд, причем впадины зубьев отверстиями 60 и канавками 61 сообщены с зазором опорного подшипника, что обеспечивает его газостатическую разгрузку. В сферической стенке корпуса выполнены продувочные окна с впускными патрубками 62, соединенными с источником продувочного воздуха, и выпускной патрубок 63, в конце тракта сжатия выполнены выпускные окна высокого давления 64, в начале тракта расширения впускные окна высокого давления 65, упомянутыми окнами рабочие камеры соединены с камерой сгорания 66 с топливной форсункой 67. Впускные продувочные окна могут быть выполнены в торцевых стенках ведомых роторов и наклонных шайб. В корпусе установлены уплотнения 68, 69, между которыми имеется кольцевая полость 70, соединенная трубопроводом 21 со входом воздуха в двигатель. Возможно также исполнение с тремя уплотнениями и двумя расположенными между ними полостями, одна из которых (ближняя к концу вала) сообщена со входом воздуха в двигатель, а другая соединена с источником блокирующего газа высокого давления, которым, в частности, может быть газообразное топливо двигателя, например, водород, пропан и др. The engine structure of FIG. 4 is based on the well-known invention "Rotary machine", which contains a housing 53 with two spherical cavities, in which the bearings 54 have one driving rotor 55 with two gear rims at the ends, mating with the teeth of two driven rotors 56, supported on the end washers 57, which are equipped with toothed sectors 58, conjugated with worms 59. The teeth of the driving rotor are outlined equidistant from the spatial epicycloid and located opposite, the tooth profiles of the driven rotors are formed by the envelope of the hypocycloid, and the dents ev holes 60 and grooves 61 communicated with the clearance of the support bearing, which ensures its gas-static unloading. In the spherical wall of the casing, purge windows with inlet pipes 62 connected to a purge air source and an outlet pipe 63 are made, high-pressure outlet windows 64 are made at the end of the compression path, high-pressure inlet windows 65 are at the beginning of the expansion path, said working chambers are connected to a combustion chamber 66 with a fuel injector 67. Inlet purge windows can be made in the end walls of the driven rotors and inclined washers. Seals 68, 69 are installed in the housing, between which there is an annular cavity 70 connected by a pipe 21 to the air inlet to the engine. It is also possible to design with three seals and two cavities located between them, one of which (closest to the shaft end) is in communication with the air inlet to the engine, and the other is connected to a source of high pressure blocking gas, which, in particular, can be gaseous fuel of the engine, e.g. hydrogen, propane, etc.

Очевидно, возможен вариант этого двигателя, впускные, выпускные и продувочные окна которого соединены по замкнутому циклу с теплообменными устройствами согласно фиг.3. Obviously, a variant of this engine is possible, the inlet, outlet and purge windows of which are connected in a closed cycle to the heat exchange devices according to Fig. 3.

Вариант камеры нагрева на фиг.6 содержит светопрозрачный иллюминатор 72, выполненный из жаропрочного материала (кварцевого стекла, ситалла и др.) и соединенный с источником достаточно интенсивного светового излучения (например, в фокусе параболического солнечного концентратора), при этом в камере нагрева размещается пакет светопоглощающих теплообменных пластин или в рабочее тело вводятся светопоглощающие примеси, например, тонкодисперсный углерод (графитовая смазка, сажа, дымообразующие компоненты). Для увеличения проходного сечения впускные и выпускные окна 64, 65 могут быть объединены в одно окно по контуру 73. Рабочий тракт двигателя с замкнутым циклом согласно фиг. 3 заполнен сжатым газом, например, гелием под давлением порядка 100 бар с примесью жидкой или сыпучей смазки. The embodiment of the heating chamber in FIG. 6 contains a translucent porthole 72 made of heat-resistant material (quartz glass, glass, etc.) and connected to a source of sufficiently intense light radiation (for example, in the focus of a parabolic solar concentrator), while a packet is placed in the heating chamber light-absorbing heat exchange plates or light-absorbing impurities, for example, finely dispersed carbon (graphite grease, soot, smoke-forming components), are introduced into the working fluid. To increase the bore, the inlet and outlet windows 64, 65 can be combined into a single window along the circuit 73. The working path of the closed-cycle engine according to FIG. 3 is filled with compressed gas, for example, helium under a pressure of about 100 bar with an admixture of liquid or bulk lubricant.

Предпочтительно использование в качестве рабочего тела непосредственно топлива, в частности, водорода, пропана, этана, п-бутана; возможно применение углекислого газа и др. В качестве элементов холодильника целесообразно использовать развитые оболочки транспортных машин: кузов автомобилей, крыльев самолетов и т.п. It is preferable to use directly fuel as a working fluid, in particular hydrogen, propane, ethane, p-butane; it is possible to use carbon dioxide, etc. It is advisable to use developed shells of transport vehicles as elements of a refrigerator: car bodies, airplane wings, etc.

Действие двигателя (см. фиг.1, 2, 3) осуществляется следующим образом, в фазе поворота роторов, соответствующей максимальному объему рабочих камер (10, 20^о до "нижней мертвой точки" и в начале тракта сжатия) происходит прямоточная продувка камер, выпускные газы с повышенной температурой через патрубки 28 поступают в регенератор 47, затем охлаждаются воздухом из улитки 42 с крыльчаткой 41 в холодильнике 49 и подаются снова в патрубок 27, а свежий заряд сжимается в камерах роторов и в конце тракта сжатия через выпускные окна высокого давления 22, отверстия 15, канавки 16, каналы 17 и патрубки 18 подается в регенератор 47, где подогревается теплом выпускных газов и поступает в нагреватель 48 с последующим повышением температуры примерно до 1000^оК, затем через патрубки 21, каналы 20, канавки 19, отверстия 15, впускные окна высокого давления 23 поступает в тракт расширения и совершает полезную работу на вал ротора 5.The action of the engine (see figures 1, 2, 3) is as follows, in the phase of rotation of the rotors corresponding to the maximum volume of the working chambers (10, 20 ^about to the "bottom dead center" and at the beginning of the compression path), there is a direct-flow purge of the chambers, exhaust gases with increased temperature through the nozzles 28 enter the regenerator 47, then are cooled by air from the cochlea 42 with the impeller 41 in the refrigerator 49 and are supplied again to the nozzle 27, and the fresh charge is compressed in the rotor chambers and at the end of the compression path through the high-pressure outlet ports 22, holes I 15, channels 16, channels 17 and nozzles 18 is supplied to the regenerator 47, where it is heated with heat of exhaust gases and is supplied to the heater 48, followed by raising the temperature to about ^1,000 ° K, and then through fittings 21, channels 20, grooves 19, openings 15 high pressure inlets 23 enters the expansion path and does useful work on the rotor shaft 5.

Крутящий момент с вала ротора через магнитопроводы 34 на маховике 33 и герметичную крышку 35 посредством магнитного взаимодействия с постоянными магнитами 36 на диске 37 передается выходному валу 38. Нагреватель функционирует от форсунки 50, топливо и воздух к которой предварительно подогревается выпускными газами нагревателя. The torque from the rotor shaft through the magnetic circuits 34 on the flywheel 33 and the sealed cover 35 is transmitted through the magnetic interaction with the permanent magnets 36 on the disk 37 to the output shaft 38. The heater operates from the nozzle 50, the fuel and air of which are preheated by the heater exhaust gases.

Действие двигателя с коническими роторами (см. фиг.4) может осуществляться подобно описанному выше, если его окна и патрубки соединены согласно фиг.3. Кроме того, возможен вариант действия с разомкнутым циклом, характеризующийся продувкой камер через патрубки 62, 63, сжатым воздухом и вытеснением его через окна 64 в камеру сгорания 66, распылением топлива через непрерывно действующую форсунку 67, сгоранием топливно-воздушной смеси, наполнением рабочих камер через окна 65 и последующим расширением продуктов сгорания в тракте расширения. Объединение окон 64, 65 в одно окно по контуру 73 позволяет увеличить их проходные сечения, уменьшить дросселирование, повысить быстроходность и мощность. The action of the engine with conical rotors (see figure 4) can be carried out similarly as described above, if its windows and nozzles are connected according to figure 3. In addition, an open-loop action option is possible, characterized by purging the chambers through nozzles 62, 63, compressed air and displacing it through windows 64 into the combustion chamber 66, spraying fuel through a continuously operating nozzle 67, burning the fuel-air mixture, filling the working chambers through Windows 65 and the subsequent expansion of the combustion products in the expansion path. The combination of windows 64, 65 into one window along the path 73 allows you to increase their bore sections, reduce throttling, increase speed and power.

Возможно исполнение камеры сгорания отдельно от корпуса, при этом окна 64, 65 соединяются с камерой посредством впускных и выпускных патрубков. It is possible to execute the combustion chamber separately from the housing, while the windows 64, 65 are connected to the chamber by means of inlet and outlet pipes.

Вариант на фиг.6 не нуждается в топливе: нагрев осуществляется поглощением лучевой энергии через иллюминатор 72 светопоглощающими примесями рабочего тела с последующей передачей тепла газу контактным путем. The variant in Fig. 6 does not need fuel: heating is carried out by absorbing radiation energy through the porthole 72 by light-absorbing impurities of the working fluid, followed by heat transfer to the gas by contact.

Работа двигателя на частичных нагрузках требует изменения соотношения фаз выпуска и впуска газа высокого давления; что достигается поворотом торцевых шайб 57 (или дисков 3 и обечайки 1 на фиг.1) посредством червячной передачи 58, 59 при этом фаза минимального объема камер ("верхняя мертвая точка") смещается из положения 74 в положение 75 и уменьшается относительно величины фазы впуска. Partial load engine operation requires a change in the ratio of the phases of the outlet and inlet of the high pressure gas; what is achieved by turning the end washers 57 (or disks 3 and shell 1 in FIG. 1) by means of a worm gear 58, 59 wherein the phase of the minimum chamber volume (“top dead center”) is shifted from position 74 to position 75 and decreases relative to the size of the intake phase .

Максимальный крутящий момент, приложенный к ведущему ротору при сжатии, соответствует началу фазы выпуска газа высокого давления, при расширении совпадает с концом фазы впуска. При сумме фаз впуска и выпуска, кратной шагу зубьев ведущего ротора, указанные моменты совпадают во времени и, имея разный знак (противоположное направление) обеспечивают снижение максимального суммарного крутящего момента, повышение его равномерности. The maximum torque applied to the driving rotor during compression corresponds to the beginning of the high-pressure gas exhaust phase, and when expanding, it coincides with the end of the intake phase. When the sum of the intake and exhaust phases is a multiple of the pitch of the teeth of the driving rotor, these moments coincide in time and, having a different sign (opposite direction), provide a decrease in the maximum total torque and increase its uniformity.

Повышение эффективности изобретения обусловлено следующими факторами:
исполнение двигателя с двумя или тремя ведомыми роторами и газостатической разгрузкой обеспечивает его быстроходность, малые потери на трение, высокую удельную мощность и КПД;
двигатель обладает многотопливностью, т.е. работоспособен на различных видах топлива: нефтепродукты, газ, уголь, дрова и т.д.Improving the effectiveness of the invention is due to the following factors:
the design of the engine with two or three driven rotors and gas-static unloading ensures its speed, low friction losses, high specific power and efficiency;
the engine is multi-fuel, i.e. It is efficient on various types of fuel: oil products, gas, coal, firewood, etc.

рабочий процесс двигателя, подобно двигателю Стирлинга, обеспечивает снижение токсичности выпускных газов и уровня шума, т.е. радикальное повышение экологичности. Двигатель обеспечивает концентрацию большой мощности в малом объеме. Например, силовой агрегат двигателя с размерами, соответствующими фиг.1 при окружной скорости ведущего ротора 104 м/с (60000 об/мин), минимальном давлении гелия 8 МПа, степени повышения давления 3, степени повышения температуры 2 обладает мощностью 120 кВт при массе 3 кг. Следует отметить, что с у четом других комплектующих узлов (теплообменные аппараты, понижающий редуктор и др.) массогабаритные характеристики снижаются на порядок, но остаются высокими относительно известных аналогов. The engine’s workflow, like the Stirling engine, reduces exhaust gas toxicity and noise levels, i.e. a radical increase in environmental friendliness. The engine provides a concentration of high power in a small volume. For example, an engine power unit with dimensions corresponding to Fig. 1 at a peripheral speed of the driving rotor of 104 m / s (60,000 rpm), a minimum helium pressure of 8 MPa, a pressure increase degree of 3, a temperature increase degree of 2, has a power of 120 kW with a mass of 3 kg It should be noted that, taking into account other components (heat exchangers, a reduction gear, etc.), the weight and size characteristics are reduced by an order of magnitude, but remain high relative to known analogues.

Claims

1. A ROTARY ENGINE, comprising a housing with end caps, eccentricity leading and driven gear rotors, coupled in internal engagement with a tooth difference of one tooth to form working chambers, an output shaft and a gas distribution system including inlet and outlet windows, characterized in that it is equipped with a shell, end disks and a heater, while in the case opposite the maximum working chambers and at the beginning of the compression zone, inlet and outlet purge windows are made at the end of the compression zone high-pressure outlet windows are made connected to the heater inlet, and at the beginning of the expansion zone, high-pressure inlets are made connected to the heater outlet.

2. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with two additional driven rotors, and the casing is made with at least three spaced apart and separated by wild cavities in which there is a driving rotor made with three cylindrical gear rims, and three the driven rotors, the toothed protrusions of the two extreme rims of the driving rotor located opposite to the protrusions of the middle rim, and the axes of the extreme and middle driven rotors are located in the same plane as the axis of the driving rotor and are located on both sides us from it.

3. The engine according to claims 1 and 2, characterized in that the inlet and outlet windows are made in the end caps, in the disks and (or) in the shell of the housing.

4. The engine according to claim 1, characterized in that the casing is made with inclined end washers and two spherical cavities, in which a driving rotor is installed with two conical opposed toothed crowns coupled to two driven gear rotors, the inlet and outlet windows being made in the wall of the spherical plane.

5. The engine according to claim 4, characterized in that at least the inlet windows are made in the end surfaces of the driven rotors and end washers.

6. The engine according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the disks and end washers are provided with a rotational drive around the axis of the driving rotor.

7. The engine according to claims 1, 2 and 4, characterized in that it is equipped with a regenerator and a refrigerator and is made with exhaust and inlet purge windows connected in series through a regenerator and a refrigerator, and high-pressure exhaust and inlet windows are connected in series through the regenerator and heater.

8. The engine according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the inlet purge windows are in communication with the air source, and the heater is made in the form of a combustion chamber with a fuel nozzle.

9. The engine according to claims 1 to 4, characterized in that the inlet and outlet high pressure windows are located in the heating chamber.

10. The engine according to claim 9, characterized in that the exhaust and inlet windows of high pressure are combined into one bypass window.

11. The engine according to PP.1,2 and 4, characterized in that the heater is equipped with a translucent wall, through which its cavity is in communication with a light source, such as a solar concentrator.

12. The engine according to claim 11, characterized in that the working fluid contains light-absorbing impurities, for example finely dispersed carbon (soot).

13. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a flywheel, on the periphery of which are fixed permanent magnets or magnetic circuits, coupled through a sealed cover with permanent magnets, additionally mounted on the disk of the output shaft.

14. The engine according to claims 1 and 7, characterized in that fuel, for example combustible gas, is used as a working fluid.

15. The engine according to PP.1,2,4,8 and 14, characterized in that the shaft of the driving rotor is equipped with at least two seals, between which a cavity is made, connected to the air inlet to the heater.

16. The engine according to PP.7 and 14, characterized in that its working volume is filled with a neutral gas, for example helium, and the rotor shaft is equipped with at least three seals, between which two cavities are made, one of which is connected to a source of high pressure gas, for example flammable gas, and the other with air inlet to the heater.

17. The engine according to claim 1, characterized in that its displacement is partially filled with grease.

18. The engine according to PP.1 to 17, characterized in that on the surface of the housing in the expansion zone made the structure of the labyrinth seals.

19. The engine according to claim 1, characterized in that the sum of the phases of the outlet and intake of the high-pressure working fluid is a multiple of the angular pitch of the teeth of the driving rotor.