RU204208U1

RU204208U1 - MULTI-STAGE ENGINE

Info

Publication number: RU204208U1
Application number: RU2021101408U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосипович Новицкий
Original assignee: Юрий Иосипович Новицкий
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2021-05-14

Abstract

Полезная модель относится к роторным двигателям внутреннего сгорания, которые снабжены одним вращающимся ротором и общими пластинами для всего двигателя. Двигатель содержит двигательную часть, компрессорные части и направляющие части, которые разделены между собой стенками. Двигательная часть также разделена тремя стенками на ступени. В центре находится двигательная ступень высоких параметров, в которую поступает рабочее тело из камеры сгорания. По бокам размещены одинаковые двигательные ступени низких параметров, в которые поступает рабочее тело, отработавшее в ступени высокого давления. Выхлоп отработавшего рабочего тела из двигательных ступеней низкого давления происходит в атмосферу. Компрессорная часть двигателя также разделена стенками на ступени с высоким и низким давлением воздуха. Из атмосферы воздух поступает в компрессорную ступень низкого давления, сжатый воздух в ступени низкого давления поступает в компрессорную ступень высокого давления, далее воздух направляется в камеру сгорания. Предусмотрено также размещение двигателя в нескольких корпусах, это позволяет увеличить число ступеней расширения и ступеней сжатия, что дополнительно увеличивает мощность двигателя.The utility model relates to rotary internal combustion engines, which are equipped with one rotating rotor and common plates for the entire engine. The engine contains a motor part, compressor parts and guide parts, which are separated by walls. The engine part is also divided into steps by three walls. In the center there is a high-parameters propulsion stage, into which the working fluid enters from the combustion chamber. On the sides, there are identical low-parameter motor stages, into which the working fluid, which has worked in the high-pressure stage, enters. The exhaust of the working fluid from the low-pressure engine stages occurs into the atmosphere. The compressor section of the engine is also divided by walls into high and low air pressure stages. From the atmosphere, air enters the low-pressure compressor stage, compressed air in the low-pressure stage enters the high-pressure compressor stage, then the air is directed to the combustion chamber. It is also provided for the placement of the engine in several cases, this allows an increase in the number of expansion stages and compression stages, which additionally increases the engine power.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания лопастного типа с вращающимся ротором.The utility model relates to engine building, namely, vane-type internal combustion engines with a rotating rotor.

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. 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. Недостатком двигателя является низкая мощность двигателя, поскольку один рабочий ход совершается за 720 градусов поворота ротора. Кроме того, сжатие и расширение рабочего тела происходит в одинаковых объемах, что не позволяет обеспечить полное расширение в процессе рабочего хода и дополнительно снижает мощность двигателя.Known rotary internal combustion engine (US patent US 2003047158), consisting of a housing offset relative to the axis of rotation of the rotor. The blades are pivotally connected to the rotor and create separate chambers in the engine. Suction, compression, working stroke and exhaust are carried out beyond 720 degrees of rotation of the engine rotor. Each chamber contains spark plugs and intake and exhaust valves that allow fresh mixture to be drawn in and exhaust gases removed. The disadvantage of the engine is the low power of the engine, since one working stroke is made for 720 degrees of rotation of the rotor. In addition, the compression and expansion of the working fluid occurs in the same volumes, which does not allow for full expansion during the working stroke and further reduces the engine power.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №2589882). Двигатель состоит из корпуса, внутри корпуса размещен ротор с пазами, в которых помещены лопасти. Двигатель имеет пульсирующую систему впрыска топлива, зону сжатия горючей смеси, зажигание горючей смеси производят от свечи, находящейся в полости сжатия, и далее следует зона расширения и зона выхлопа. Достоинством двигателя является быстроходность. Двигатель за один оборот ротора совершает четыре рабочих хода, что увеличивает его мощность.Known rotary vane internal combustion engine (RF patent No. 2589882). The engine consists of a body, inside the body there is a rotor with grooves in which the blades are placed. The engine has a pulsating fuel injection system, a zone of compression of the combustible mixture, the ignition of the combustible mixture is produced from a spark plug located in the compression cavity, followed by an expansion zone and an exhaust zone. The advantage of the engine is its speed. The engine makes four working strokes in one rotor revolution, which increases its power.

Недостатком данного двигателя является низкая надежность двигателя, поскольку силовое взаимодействие между лопастями и ротором происходит в зоне сгорания топлива. Это приведет к быстрому выходу двигателя из строя.The disadvantage of this engine is the low reliability of the engine, since the force interaction between the blades and the rotor occurs in the fuel combustion zone. This will lead to rapid engine failure.

За прототип принят быстроходный двигатель (патент на полезную модель РФ№187136). Быстроходный двигатель состоит из корпуса с полостью, в которую помещен ротор, снабженный радиальными прорезями с размещенными в них направляющими элементами и пластинами/образующими рабочие камеры переменного объема, сообщающиеся с камерой сгорания. Быстроходный двигатель содержит двигательную часть, компрессорные части и направляющие части, которые разделены между собой стенками и имеют общую пластину.A high-speed engine was adopted as a prototype (patent for a useful model of the Russian Federation No. 187136). The high-speed engine consists of a housing with a cavity in which a rotor is placed, equipped with radial slots with guide elements placed in them and plates / forming working chambers of variable volume communicating with the combustion chamber. A high-speed engine contains a motor part, compressor parts and guide parts, which are separated by walls and have a common plate.

Недостатком прототипа является низкая мощность.The disadvantage of the prototype is its low 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 многоступенчатый двигатель, состоит из корпуса, камеры сгорания, ротора, снабженного радиальными прорезями, с размещенными в них пластинами, которые образуют рабочие камеры переменного объема. Кроме того, двигатель содержит двигательную часть, компрессорные части, также направляющие части, в которые помещены направляющие элементы. Причем, двигательная часть, компрессорные части, также направляющие части разделены между собой стенками. Кроме того, двигательная часть содержит двигательные ступени, снабженные рабочими камерами, в которых находится рабочее тело различных параметров. Причем двигательные ступени соединены между собой, кроме того, вход в двигательную ступень, в которой самая высокая величина давления рабочего тела соединен с выходом рабочего тела из камеры сгорания. Также выход из ступени двигательной части, в которой самая низкая величина давления рабочего тела соединен с атмосферой. Кроме того, в той двигательной ступени, в которой самое высокое давление рабочего тела, суммарный объем рабочих камер меньше, чем суммарный объем рабочих камер в каждой двигательной ступени с более низким давлением рабочего тела. Кроме того, компрессорные части также содержат компрессорные ступени снабженные рабочими камерами, в которых находится воздух различных величин давления. Причем компрессорные ступени соединены между собой, также выход из той компрессорной ступени, в которой самая высокая величина давления воздуха, соединен с входом в камеру сгорания. Также вход в компрессорную ступень, в которой самые низкие величины давления воздуха, соединен с атмосферой. Кроме того, в той компрессорной ступени, в которой самое высокое давление воздуха, суммарный объем рабочих камер в ступени меньше, чем суммарный объем рабочих камер каждой ступени с более низким давлением воздуха в компрессорной части. Причем число двигательных ступеней также число компрессорных ступеней не имеет ограничений в большую сторону. Также двигательная часть разделена стенками на три части. Причем в центре размещена двигательная ступень высокого давления рабочего тела, вход в которую соединен с выходом рабочего тела из камеры сгорания. Кроме того, ступень низкого давления двигательной части также разбита на две одинаковые части, которые размещены по краям ступени высокого давления. Причем выхлопной патрубок ступени высокого давления также разделен на две части, которые соединены с входом в двигательные ступени низкого давления. Кроме того, выход из каждой двигательной ступени низкого давления соединен с атмосферой. Кроме того, каждая компрессорная часть разделена стенкой на компрессорную ступень низкого давления воздуха, также на компрессорную ступень высокого давления воздуха. Причем вход воздуха в компрессорную ступень низкого давления соединен с атмосферным воздухом, выход из компрессорной ступени низкого давления воздуха соединен с входом в компрессорную ступень высокого давления. Кроме того, выход воздуха из ступени высокого давления компрессорных частей соединен с входом в камеру сгорания. Также количество компрессорных ступеней в двигателе больше, чем количество двигательных ступеней. Кроме того, двигатель состоит из нескольких корпусов, в каждом из которых размещены, как двигательные части с двигательными ступенями, так и компрессорные части с компрессорными ступенями. Кроме того, двигательные ступени каждого корпуса соединены с другими корпусами трубопроводами, содержащими рабочее тело. Причем компрессорные ступени каждого корпуса также соединены с другими корпусам трубопроводами, содержащими сжатый воздух. Кроме того, корпус, в котором размещена ступень высокого давления двигательной части, соединен на входе в данную ступень с камерой сгорания. Причем по краям данной двигательной части размещены ступени низкого давления компрессорной части, которые соединены на входе в ступень с атмосферой. Также между корпусами на трубопроводах, соединяющих компрессорные ступени, размещены охладители воздуха.The problem is solved by the fact that the multistage engine consists of a housing, a combustion chamber, a rotor equipped with radial slots, with plates placed in them, which form working chambers of variable volume. In addition, the engine contains a motor part, compressor parts, as well as guiding parts, in which the guiding elements are placed. Moreover, the engine part, compressor parts, and also the guide parts are separated by walls. In addition, the engine part contains engine stages equipped with working chambers, in which the working fluid of various parameters is located. Moreover, the engine stages are interconnected, in addition, the entrance to the engine stage, in which the highest value of the pressure of the working fluid is connected to the outlet of the working fluid from the combustion chamber. Also, the exit from the stage of the motor part, in which the lowest value of the pressure of the working fluid is connected to the atmosphere. In addition, in the motor stage in which the working medium pressure is the highest, the total volume of the working chambers is less than the total volume of the working chambers in each motor stage with a lower working medium pressure. In addition, the compressor parts also contain compressor stages equipped with working chambers, which contain air of various pressures. Moreover, the compressor stages are connected to each other, also the outlet from the compressor stage in which the highest air pressure value is connected to the inlet to the combustion chamber. Also, the inlet to the compressor stage, in which the lowest air pressure values, is connected to the atmosphere. In addition, in the compressor stage in which the air pressure is highest, the total volume of the working chambers in the stage is less than the total volume of the working chambers of each stage with a lower air pressure in the compressor section. Moreover, the number of engine stages and the number of compressor stages is not limited to a larger side. Also, the engine part is divided by walls into three parts. Moreover, in the center there is a high-pressure propulsion stage of the working fluid, the entrance to which is connected to the outlet of the working fluid from the combustion chamber. In addition, the low-pressure stage of the engine part is also split into two identical parts, which are located at the edges of the high-pressure stage. Moreover, the exhaust pipe of the high-pressure stage is also divided into two parts, which are connected to the inlet to the engine low-pressure stages. In addition, the outlet from each low pressure propulsion stage is connected to the atmosphere. In addition, each compressor section is divided by a wall into a low air pressure compressor stage, also a high air pressure compressor stage. Moreover, the air inlet to the low pressure compressor stage is connected to atmospheric air, the outlet from the low air pressure compressor stage is connected to the inlet to the high pressure compressor stage. In addition, the air outlet from the high pressure stage of the compressor parts is connected to the inlet to the combustion chamber. Also, the number of compressor stages in the engine is greater than the number of engine stages. In addition, the engine consists of several casings, each of which houses both engine parts with engine stages and compressor parts with compressor stages. In addition, the engine stages of each housing are connected to the other housings by pipelines containing the working fluid. Moreover, the compressor stages of each casing are also connected to the other casings by pipelines containing compressed air. In addition, the housing in which the high-pressure stage of the engine part is located is connected at the inlet to this stage with the combustion chamber. Moreover, at the edges of this engine part, there are low-pressure stages of the compressor part, which are connected to the atmosphere at the inlet to the stage. Air coolers are also located between the housings on the pipelines connecting the compressor stages.

На фиг. 1 представлен многоступенчатый двигатель.FIG. 1 shows a multistage engine.

На фиг. 2 представлена двигательная ступень высокого давления.FIG. 2 shows a high-pressure propulsion stage.

На фиг. 3 показана направляющая часть двигателя.FIG. 3 shows the guiding part of the engine.

На фиг. 4 показан многоступенчатый двигатель, состоящий из нескольких корпусов.FIG. 4 shows a multistage engine with multiple casings.

Многоступенчатый двигатель на фиг. 1 состоит из двигательной части, которая включает ступень высокого давления 1, по бокам которой размещены одинаковые ступени низкого давления 2. В каждую ступень высокого давления двигательной части поступает рабочее тело из камеры сгорания по стрелке 3, выход рабочего тела из двигательной ступени высокого давления соединен с входом в каждую ступень низкого давления двигательной части по стрелке 4. Выход рабочего тела из ступеней низкого давления соединен с атмосферой, стрелка 5. Сплошной линией обозначены стрелки рабочего тела, штриховой линией обозначены стрелки воздуха. За пределами двигательной части в осевом направлении размещены компрессорные части, которые состоят из ступени низкого давления 6 и ступени высокого давления 7. В ступень низкого давления компрессорных частей поступает воздух из атмосферы, стрелка 8, выход из данной ступени соединен с входом в ступень высокого давления по стрелке 9. Выход из ступени высокого давления компрессора в каждой компрессорной части соединен с камерой сгорания, стрелка 10. За пределами компрессорных частей в осевом направлении размещены направляющие части 11.The multistage engine in FIG. 1 consists of a motor part, which includes a high-pressure stage 1, on the sides of which there are identical low-pressure stages 2. Each high-pressure stage of the motor part receives a working fluid from the combustion chamber in the direction of arrow 3, the outlet of the working fluid from the high-pressure motor stage is connected to by the entrance to each low-pressure stage of the engine part according to arrow 4. The outlet of the working fluid from the low-pressure stages is connected to the atmosphere, arrow 5. The solid line indicates the arrows of the working fluid, the dashed line indicates the arrows of air. Outside the engine part, in the axial direction, there are compressor parts, which consist of a low-pressure stage 6 and a high-pressure stage 7. Air from the atmosphere enters the low-pressure stage of the compressor parts, arrow 8, the outlet from this stage is connected to the inlet to the high-pressure stage along arrow 9. The outlet from the high-pressure stage of the compressor in each compressor part is connected to the combustion chamber, arrow 10. Outside the compressor parts in the axial direction there are guide parts 11.

На фиг. 2 представлена двигательная ступень высокого давления многоступенчатого двигателя. Подвод воздуха из компрессорных ступеней высокого давления осуществляется в камеру сгорания 12, через ресивер 13 по стрелке А1 в рабочие камеры 14, которые образованы пластинами 15 и размещены в роторе 16. Выхлопной патрубок 17 выполнен раздвоенным и по стрелкам Б1 рабочее тело поступает в ступени низкого давления, которые размещены по краям ступени высокого давления. Для предотвращения утечек в роторе размещены уплотняющие элементы 18. Направление вращения ротора обозначено стрелкой С.FIG. 2 shows a high-pressure propulsion stage of a multistage engine. Air is supplied from the high-pressure compressor stages to the combustion chamber 12, through the receiver 13 in the direction of the arrow A1 into the working chambers 14, which are formed by plates 15 and placed in the rotor 16. The exhaust pipe 17 is bifurcated and, according to arrows B1, the working fluid enters the low-pressure stages located at the edges of the high pressure stage. Sealing elements 18 are placed in the rotor to prevent leaks. The direction of rotation of the rotor is indicated by an arrow C.

На фиг. 3 показана направляющая часть двигателя. Направляющие части размещены у боковых стенок двигателя, и именно в направляющих частях осуществляется контакт ротора с пластинами посредством направляющих элементов 19. В боковых стенках двигателя выполнена выточка 20, в которой размещен башмак 21, закрепленный на шарнире 22. Шарнир закреплен на каждой пластине, выточка выполняет функции копира в данном двигателе. Направление вращения ротора обозначено стрелкой С.FIG. 3 shows the guiding part of the engine. The guide parts are located at the side walls of the engine, and it is in the guide parts that the rotor contacts the plates by means of the guide elements 19. A groove 20 is made in the side walls of the engine, in which the shoe 21 is located, fixed on the hinge 22. The hinge is fixed on each plate, the groove performs copier functions in this engine. The direction of rotation of the rotor is indicated by arrow C.

На фиг. 4 показан многоступенчатый двигатель, состоящий из нескольких корпусов. Корпуса соединены между собой трубопроводами, по которым перемещают рабочее тело (рабочее тело обозначено сплошными линиями) и воздух, который обозначен штриховой линией. Кроме того, в корпусе, где размещена двигательная ступень высокого давления, и которая по рабочему телу соединена на входе с камерой сгорания, по краям данной двигательной части размещены ступени низкого давления компрессорной части, соединенные на входе с атмосферой. Также между корпусами на трубопроводах, соединяющих в корпусах ступени по воздуху, размещены охладители воздуха.FIG. 4 shows a multistage engine with multiple casings. The bodies are interconnected by pipelines along which the working fluid is moved (the working fluid is indicated by solid lines) and air, which is indicated by the dashed line. In addition, in the housing, where the high-pressure engine stage is located, and which is connected by the working fluid at the inlet to the combustion chamber, along the edges of this engine section there are low-pressure stages of the compressor section connected to the atmosphere at the inlet. Also, air coolers are located between the housings on the pipelines connecting the air stages in the housings.

При работе многоступенчатого двигателя на фиг. 1, 2 воздух из атмосферы поступает в ступень низкого давления 6 компрессора по стрелке 8 и после сжатия, направляется в ступень высокого давления 7 компрессорной части двигателя по стрелке 9. Далее сжатый воздух поступает в камеру сгорания по стрелке 10, из камеры сгорания рабочее тело поступает в ступень высокого давления 1 двигательной части данного двигателя по стрелке 3. После расширения в ступени высокого давления рабочее тело направляется в две одинаковые ступени низкого давления 2 рабочего тела по стрелке 4. Эти ступени размещены по краям ступени высокого давления, далее из ступеней низкого давления следует выхлоп в атмосферу по стрелкам 5. Воздух на стрелках обозначен штриховой линией, рабочее тело обозначено сплошной линией. Применение двух ступеней, как на сжатие воздуха, так и на расширение рабочего тела позволяет увеличить мощность двигателя. Контакт между пластинами и ротором происходит в направляющей части двигателя (фиг. 3). Поскольку направляющая часть размещена у боковых стенок двигателя, это упрощает смазку и повышает надежность двигателя. На фиг. 4 показано размещение двигателя в нескольких корпусах, что позволяет увеличить число ступеней расширения и ступеней сжатия, это значительно увеличивает мощность двигателя. Охладители воздуха позволяют уменьшить работу сжатия в компрессорах, и дополнительно увеличить мощность многоступенчатого двигателя.When the multistage engine is operating in FIG. 1, 2, air from the atmosphere enters the low-pressure stage 6 of the compressor in the direction of arrow 8 and, after compression, is directed to the high-pressure stage 7 of the compressor part of the engine in the direction of arrow 9. Then the compressed air enters the combustion chamber in the direction of arrow 10, the working fluid enters from the combustion chamber into the high-pressure stage 1 of the engine part of this engine in the direction of arrow 3. After expansion in the high-pressure stage, the working medium is directed to two identical low-pressure stages 2 of the working medium in the direction of arrow 4. These stages are located at the edges of the high-pressure stage, then from the low-pressure stages follows exhaust to atmosphere according to arrows 5. The air on the arrows is indicated by a dashed line, the working fluid is indicated by a solid line. The use of two stages, both for air compression and for expanding the working fluid, allows increasing the engine power. The contact between the plates and the rotor occurs in the guiding part of the engine (Fig. 3). Since the guide part is located at the side walls of the engine, it facilitates lubrication and increases the reliability of the engine. FIG. 4 shows the placement of the engine in several cases, which allows an increase in the number of expansion and compression stages, this significantly increases the engine power. Air coolers can reduce the compression work in the compressors, and further increase the power of the multistage engine.

Claims

1. A multistage engine consisting of a housing, a combustion chamber, a rotor equipped with radial slots, with plates placed in them, which form working chambers of variable volume, in addition, the engine contains a motor part, compressor parts, and guide parts in which the guides are placed elements, in addition, the engine part, the compressor parts, also the guide parts are separated by walls, characterized in that the engine part contains engine stages equipped with working chambers in which the working fluid of various parameters is located, and the engine stages are interconnected, in addition , the entrance to the propulsion stage, in which the highest value of the working fluid pressure is connected to the outlet of the working fluid from the combustion chamber, also the exit from the stage of the propulsion part, in which the lowest value of the working fluid pressure is connected to the atmosphere, in addition, in that motor the stage in which the highest pressure e of the working fluid, the total volume of the working chambers is less than the total volume of the working chambers in each engine stage with a lower pressure of the working fluid, in addition, the compressor parts also contain compressor stages equipped with working chambers in which there is air of various pressures, and compressor stages are interconnected, also the outlet from the compressor stage, in which the highest value of air pressure is connected to the inlet to the combustion chamber, also the inlet to the compressor stage, in which the lowest values of air pressure, is connected to the atmosphere, in addition, in that compressor stage in which the highest air pressure, the total volume of the working chambers in the stage is less than the total volume of the working chambers of each stage with a lower air pressure in the compressor section, and the number of engine stages, as well as the number of compressor stages, is not limited upwards.

2. A multistage engine according to claim 1, characterized in that the engine part is divided by walls into three parts, and in the center there is a high-pressure engine stage of the working fluid, the entrance to which is connected to the outlet of the working fluid from the combustion chamber, in addition, the low-pressure stage the engine part is divided into two identical parts, which are located at the edges of the high-pressure stage, and the exhaust pipe of the high-pressure stage is also divided into two parts, which are connected to the inlet to the low-pressure engine stages, in addition, the outlet from each low-pressure engine stage is connected to atmosphere.

3. A multistage engine according to claim 1, characterized in that each compressor part is divided by a wall into a low air pressure compressor stage, also into a high air pressure compressor stage, and the air inlet to the low pressure compressor stage is connected to atmospheric air, the outlet from the compressor stage low air pressure is connected to the inlet to the high pressure compressor stage, in addition, the air outlet from the high pressure stage of the compressor parts is connected to the inlet to the combustion chamber.

4. A multistage engine according to claim 1, characterized in that the number of compressor stages in the engine is greater than the number of engine stages.

5. A multistage engine according to claim 1, characterized in that the engine consists of several cases, each of which contains both engine parts with engine stages and compressor parts with compressor stages, in addition, the engine stages of each case are connected to other cases by pipelines containing the working fluid, the compressor stages of each housing are also connected to the other bodies by pipelines containing compressed air.

6. A multistage engine according to claim 5, characterized in that the housing in which the high-pressure stage of the engine part is located is connected at the inlet to this stage with a combustion chamber, and at the edges of this engine part there are low-pressure stages of the compressor part, which are connected to atmosphere at the entrance to each stage.

7. A multistage engine according to claim 5, characterized in that air coolers are located between the bodies on the pipelines connecting the compressor stages.