RU2043519C1

RU2043519C1 - Rotor machine

Info

Publication number: RU2043519C1
Application number: SU884486397A
Authority: RU
Inventors: Петр Иванович Блинчиков
Original assignee: Петр Иванович Блинчиков
Priority date: 1988-09-26
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: rotor machine has hollow housing of compressor, heat converter, and mechanical converter connected in series, with the atmosphere, and interconnected by way of air pipe lines and provided with means for controlling gas exchange, hopper for supplying solid fuel made up as a heat converter coupled with the housing, and hollow cylinder with the port made in side of the surface which can be in communication with the atmosphere or space for heat converter or disconnected from them mounted inside the housing of the heat converter. The mechanisms of the compressor and mechanical converter are the rotor type. The rotor wheels of the compressor and mechanical converter are provided with plate pistons mated with the surfaces of respective spaces and rigidly interconnected. The housings are provided with the disk shutter having an opening. The disk shutter is mounted in the ring groove of their housings and coupled with rotor wheels of the compressor and mechanical converter through a conical gear so that their axes are intersected. The surface of the rotor wheel of the mechanical converter is made up as the part of a torus. The means for controlling gas exchange is constructed as spring-loaded air and gas valves with a cam drive mounted in the gas pipe line and air pipe line of the heat converter respectively. The cam of the valve drive is rigidly connected with the rotor wheel and kinematically coupled with the valve. The means for controlling gas exchange is slide valve type and constructed as passageways, made in the rotor wheel of the mechanical converter, which are arranged so that to allow them to be connected periodically with the space of the converter and gas pipe lines. The heat converter is constructed as an underground nuclear reactor provided with a system for control of its operation and space between its housing of the heat converter. EFFECT: improved design. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к роторно-поршневым тепловым двигателям и может быть использовано в промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте, в быту. The invention relates to rotary piston heat engines and can be used in industry, in agriculture, in transport, in everyday life.

Известный роторно-поршневой тепловой двигатель Ванкеля имеет существенные недостатки, т.е. неработоспособность на дешевом твердом топливе, виброактивность ротора, прерывность горения топлива. The well-known Wankel rotary piston heat engine has significant disadvantages, i.e. inoperability on cheap solid fuel, rotor vibration activity, fuel discontinuity.

Кривошипно-шатунный тепловой двигатель (прототип) также имеет существенные недостатки, т. е. виброактивность преобразователя, малую долговечность из-за засорения золой малодоступных участков. The crank heat engine (prototype) also has significant drawbacks, i.e., the vibration activity of the converter, low durability due to clogging with ash of inaccessible areas.

Цель изобретения увеличение долговечности, уменьшение виброактивности и упрощение конструкции. The purpose of the invention is the increase in durability, reduction of vibration activity and simplification of the design.

Для этого роторная машина содержит роторное колесо, часть боковой поверхности которого, связанного жестко с валом, выполнена в виде части поверхности тора, пластинчатый поршень, связанный жестко с роторным колесом, дискообразный обтюратор, в котором для прохождения поршня выполнен паз, соединенный шарнирно с корпусом, в котором выполнена проточка для прохождения обтюратора, при помощи зубчатой конической передачи связанного с роторным колесом, ось вращения которого относительно корпуса и ось вращения ротора относительно корпуса выполнены в виде скрещивающихся прямых. For this, the rotor machine contains a rotor wheel, a part of the side surface of which is connected rigidly to the shaft, made in the form of a part of the surface of the torus, a lamellar piston connected rigidly to the rotor wheel, a disk-shaped obturator, in which for the passage of the piston there is a groove connected pivotally to the housing, in which a groove is made for the passage of the obturator, using a bevel gear connected to a rotor wheel, the axis of rotation of which is relative to the housing and the axis of rotation of the rotor relative to the housing enes as skew lines.

На фиг. 1 изображен тепловой преобразователь химической энергии твердого топлива в тепловую энергию рабочего газа продукта сгорания этого топлива; на фиг. 2 роторно-поршневые компрессор и часть механического преобразователя тепловой энергии рабочего газа в механическую работу вращающегося вала; на фиг. 3 атомный реактор подземного преобразователя атомной энергии в тепловую энергию рабочего воздуха; на фиг. 4 система для управления работой атомного реактора. In FIG. 1 shows a heat converter of the chemical energy of a solid fuel into the heat energy of a working gas from a combustion product of this fuel; in FIG. 2 rotary piston compressor and part of a mechanical transducer of thermal energy of the working gas into the mechanical operation of a rotating shaft; in FIG. 3 nuclear reactor of an underground converter of atomic energy into thermal energy of working air; in FIG. 4 system for controlling the operation of an atomic reactor.

На фигурах частично изображены газопровод 1, часть стойки корпус 2 теплового преобразователя, колосниковая решетка 3, воздухопровод 4, полость 5 корпуса 2, бункер 6, полость 7 бункера, обтюратор 8, часть 9 боковой поверхности обтюратора, часть 10 тороидальной поверхности роторного колеса, корпус 11 механического преобразователя, роторное колесо 12 компрессора, вал 13, роторное колесо 14 механического преобразователя, пластинчатый поршень 15 механического преобразователя, паз 16 в обтюраторе, система 17 для управления работой атомного реактора 18. The figures partially show the gas pipeline 1, the rack part, the housing 2 of the heat converter, the grate 3, the air duct 4, the cavity 5 of the housing 2, the hopper 6, the cavity 7 of the hopper, the shutter 8, part 9 of the side surface of the obturator, part 10 of the toroidal surface of the rotor wheel, housing 11 mechanical converter, compressor rotor wheel 12, shaft 13, mechanical converter rotor wheel 14, lamellar piston 15 of the mechanical converter, groove 16 in the shutter, system 17 for controlling the operation of the nuclear reactor 18.

П р и м е р 1. Тепловой преобразователь содержит корпус 2, колосниковую решетку 3, установленную в этом корпусе, часть полости 5 которого выполнена в виде полости камеры сгорания, бункер 6, в цилиндрической стенке которого, соединенного герметически с корпусом 2, выполнено окно, крышку, в полости которой, связанной жестко с этим корпусом, выполнен бункер 6 подачи твердого топлива, соединенный шарнирно с крышкой, в цилиндрической стенке которой имеются верхнее отверстие, выполненное с возможностью совпадения с окном и сообщения с атмосферой, участок для герметического закрытия окна и нижнее отверстие, выполненное с возможностью совпадения с окном и сообщения с полостью теплового преобразователя, газопровод 1, соединенный герметически с корпусом 2, в стенке которого выполнено отверстие, сообщающее полость газопровода и полость 5 этого корпуса, воздухопровод 4, соединенный герметически с корпусом 2, в стенке которого выполнено отверстие, сообщающее полость воздухопровода и полость этого корпуса, компрессор, в стенке корпуса которого, связанной жестко с частью стойки, выполнено отверстие, сообщающее атмосферу и всасывающую полость этого корпуса, в стенке которого, соединенного герметически с
воздухопроводом, выполнено отверстие, сообщающее полость воздухопровода и нагнетательную полость компрессора, корпус 11 механического преобразователя, содержащего вал 13, связанный кинематически с частью компрессора, роторное колесо 14, боковая поверхность которого выполнена в виде части 10 поверхности ротора, связанного жестко с валом 13, соединенным шарнирно с этим корпусом, соединенным герметически с газопроводом 1, обтюратор 8, соединенный шарнирно с корпусом 11, в котором выполнен паз для прохождения обтюратора, в котором имеется паз 16 для прохождения пластинчатого поршня 15, ось вращения которого относительно этого корпуса и ось вращения обтюратора 8 относительно корпуса 11 выполнены в виде скрещивающихся прямых, в стенке корпуса 11 которого выполнены отверстия впускное и выпускное, сообщающее атмосферу и выпускную полость этого корпуса, первое колесо зубчатой передачи, связанное жестко с обтюратором, второе зубчатое колесо, сцепленное с первым колесом и соединенное шарнирно со стойкой, третье зубчатое колесо, связанное жестко со вторым колесом, и четвертое зубчатое колесо, сцепленное с третьим колесом и связанное жестко с роторным колесом 14, золотник для периодического открытия впускного отверстия, сообщающего полость газопровода и примыкающего к рабочей полости корпуса 11 полость золотника, связанного жестко с частью роторного колеса 14, установленного в корпусе механического преобразователя, в котором выполнены минимальные технологические зазоры между корпусом 11, колесом 14, поршнем 15 и обтюратором, взятыми попарно.Example 1. The heat converter comprises a housing 2, a grate 3 installed in this housing, part of the cavity 5 of which is made in the form of a cavity of the combustion chamber, a hopper 6, in the cylindrical wall of which is connected hermetically to the housing 2, a window is made , a lid, in the cavity of which is connected rigidly with this body, a solid fuel supply hopper 6 is made, pivotally connected to the lid, in the cylindrical wall of which there is an upper opening adapted to coincide with the window and communicate with the atmosphere, taking into account a current for hermetically closing the window and a lower hole configured to coincide with the window and communicating with the cavity of the heat converter, a gas pipe 1 connected hermetically to the body 2, in the wall of which a hole is made communicating the gas pipeline cavity and cavity 5 of this body, the air pipe 4 connected hermetically with the casing 2, in the wall of which a hole is made, which communicates the cavity of the air duct and the cavity of this casing, a compressor, in the wall of the casing of which is rigidly connected with the part of the rack, is made TIFA informing the atmosphere and the suction cavity of the housing, in which the wall is hermetically coupled with
an air duct, an opening is made that communicates the air duct cavity and the compressor cavity, the housing 11 of the mechanical transducer containing the shaft 13, kinematically connected to the compressor part, the rotor wheel 14, the side surface of which is made in the form of part 10 of the rotor surface, rigidly connected to the shaft 13 connected articulated with this body, sealed to the gas pipe 1, a shutter 8, articulated with a body 11, in which a groove for the passage of the obturator, in which there is a groove 16 d I pass the plate piston 15, the axis of rotation of which is relative to this housing and the axis of rotation of the seal 8 relative to the housing 11 is made in the form of crossed straight lines, in the wall of the housing 11 of which are made the inlet and outlet openings that communicate the atmosphere and the exhaust cavity of this housing, the first gear wheel, rigidly connected to the shutter, a second gear wheel coupled to the first wheel and pivotally connected to the strut, a third gear wheel rigidly connected to the second wheel, and a fourth gear wheel co, coupled to the third wheel and rigidly connected to the rotor wheel 14, a spool for periodically opening the inlet opening communicating a gas pipeline cavity and adjacent to the working cavity of the housing 11, a spool cavity rigidly connected to a part of the rotor wheel 14 installed in the mechanical converter housing, in which minimum technological clearances between the housing 11, the wheel 14, the piston 15 and the obturator taken in pairs are made.

П р и м е р 2 отличается от примера 1 тем, что средство регулирования газообмена выполнено в виде подпружиненных воздухопроводного и газопроводного клапанов с кулачковым приводом, установленных соответственно в воздухопроводе и газопроводе, жестко связанного с роторным колесом. PRI me R 2 differs from example 1 in that the means of regulating gas exchange is made in the form of spring-loaded air and gas valves with a cam actuator, installed respectively in the air duct and gas pipeline, rigidly connected with the rotor wheel.

П р и м е р 3 отличается от примера 2 тем, что преобразователь энергии в тепловую энергию рабочего газа выполнен в виде подземного атомного реактора 17 с системой 18 управления его работой и полости между его корпусом и корпусом теплового преобразователя для прохождения и нагрева воздуха. PRI me R 3 differs from example 2 in that the Converter of energy into thermal energy of the working gas is made in the form of an underground nuclear reactor 17 with a system 18 for controlling its operation and the cavity between its body and the body of the heat converter for the passage and heating of air.

Работа машины по примеру 1 происходит следующим образом. The operation of the machine according to example 1 is as follows.

В течение частей периода, за который ротор делает оборот относительно корпуса, отработавший газ из выпускной полости механического преобразователя выталкивается поршнем 15 механического преобразователя в атмосферу через первое выпускное отверстие; в течение частей периода воздух из атмосферы через второе впускное отверстие поступает во всасывающую полость компрессора. Во время прохождения поршня 15 механического преобразователя через паз 16, выполненный в обтюраторе 8 и проходящий через примыкающую к ротору механического преобразователя часть паза, выполненного в корпусе 11, первое выпускное отверстие сообщает атмосферу и полости механического преобразователя. Во время прохождения паза 16 через примыкающую к ротору механического преобразователя часть паза, выполненного в корпусе 11, возникает между обтюратором и поршнем 15 полость, которая в конце этого прохождения становится герметически закрытой полостью, которая после прохождения поршня 15 мимо первого впускного отверстия и после открытия этого отверстия становится рабочей полостью механического преобразователя, которая выполнена между частью обтюратора и поршнем 15. Из корпуса 2 теплового преобразователя по газопроводу 1 поступает рабочий газ в рабочую полость механического преобразователя через первое впускное отверстие, открытое газораспределением, и совершает работу, расширяясь и толкая поршень 15, который толкает роторное колесо 14 механического преобразователя и вал 13, а они действуют соответственно на части, включающие часть, предназначенную для выполнения полезной работы, и ротор компрессора. Газораспределением закрывается первое впускное отверстие, во время закрытия которого герметически закрывается рабочая полость, в которой рабочий газ совершает работу: поршень 15 проходит мимо первого выпускного отверстия, во время открытия которого в конце периода исчезает выпускная полость механического преобразователя, рабочая полость становится новой выпускной полостью. В течение частей периода соответственно после прохождения поршня 15 через паз 16 поршень компрессора проходит через паз 16, проходящий через часть паза, выполненную в корпусе 11, примыкающую к роторному колесу 12 компрессора и сообщающую атмосферу и полости компрессора; во время прохождения паза 16 через примыкающую к ротору компрессора часть паза, выполненного в корпусе 1, возникает между обтюратором и поршнем компрессора полость, во время прохождения поршня компрессора мимо второго впускного отверстия всасывающая полость, которая становится соответственно герметически закрытой нагнетательной и новой всасывающей полостями компрессора; воздух в нагнетательной полости, герметически закрытой рабочей частью воздухопроводного клапана, сжимается; сжатый воздух, действующий на рабочую часть воздухопроводного клапана, открывает второе выпускное отверстие, через которое из нагнетательной полости компрессора по воздухопроводу 4 поступает в корпус 2, в котором поддерживает горение твердого топлива, во время горения которого возникает продукт сгорания топлива рабочий газ, температура и давление которого увеличиваются. В конце периода во время прохождения паза 16 через паз, выполненный в корпусе 11, автоматически рабочая часть воздухопроводного клапана закрывает второе выпускное отверстие под действием клапанной пружины и под давлением находящегося в воздухопроводе газа, величину атмосферного давления превышает величина давления которого, действующего на рабочую часть воздухопроводного клапана. During parts of the period during which the rotor makes a revolution relative to the housing, the exhaust gas from the exhaust cavity of the mechanical converter is pushed by the piston 15 of the mechanical converter into the atmosphere through the first outlet; during parts of the period, air from the atmosphere through the second inlet enters the suction cavity of the compressor. During the passage of the piston 15 of the mechanical transducer through the groove 16 made in the obturator 8 and passing through the part of the groove made in the housing 11 adjacent to the rotor of the mechanical transducer, the first outlet communicates the atmosphere and cavities of the mechanical transducer. During the passage of the groove 16 through the portion of the groove made in the housing 11 adjacent to the rotor of the mechanical transducer 11, a cavity arises between the obturator and the piston 15, which at the end of this passage becomes a hermetically closed cavity, which after the piston 15 passes by the first inlet and after opening it the hole becomes the working cavity of the mechanical transducer, which is made between the obturator part and the piston 15. From the housing 2 of the thermal transducer, a working AZ into the working cavity of the mechanical transducer through the first inlet open by the gas distribution, and does the work, expanding and pushing the piston 15, which pushes the rotor wheel 14 of the mechanical transducer and the shaft 13, and they act accordingly on the parts, including the part intended to perform useful work , and compressor rotor. The first inlet is closed by gas distribution, during the closing of which the working cavity is hermetically closed, in which the working gas does the work: the piston 15 passes by the first outlet, during the opening of which the exhaust cavity of the mechanical converter disappears at the end of the period, the working cavity becomes a new exhaust cavity. During parts of the period, respectively, after the piston 15 passes through the groove 16, the compressor piston passes through the groove 16, passing through the groove part made in the housing 11, adjacent to the compressor rotor wheel 12 and communicating the atmosphere and cavities of the compressor; during the passage of the groove 16 through the portion of the groove made in the housing 1 adjacent to the compressor rotor, a cavity arises between the obturator and the piston of the compressor, while the compressor piston passes by the second inlet, the suction cavity, which becomes the hermetically closed discharge and new suction cavities of the compressor; the air in the discharge cavity, hermetically closed by the working part of the air valve, is compressed; compressed air acting on the working part of the air supply valve opens a second outlet through which it enters the housing 2 from the compressor injection cavity through the air pipe 4, in which the solid fuel is burned, during which the product of the fuel burns, the working gas, temperature and pressure which are increasing. At the end of the period, during the passage of the groove 16 through the groove made in the housing 11, the working part of the air valve closes the second outlet under the action of the valve spring and under the pressure of the gas in the air duct, the atmospheric pressure exceeds the pressure that acts on the working part of the air duct valve.

Claims

1. A ROTOR MACHINE, comprising three successively installed hollow bodies, respectively of a compressor, a heat converter and a mechanical converter, connected in series with the atmosphere and with each other via air ducts, gas pipelines and gas exchange control means, a hopper for supplying solid fuel in the form of a hollow cylinder mated to a heat converter housing with a window on the side surface, made with the possibility of successive communication with the atmosphere or with the cavity of the thermal conversion the caller or disconnecting with them, and the grate installed in the housing of the heat converter, the compressor and mechanical converter mechanisms being made rotary, characterized in that the rotor wheels of the compressor and the mechanical converter are equipped with plate pistons mated to the surfaces of the respective cavities and are rigidly connected to each other, the housings are equipped with a disk-shaped obturator with a hole installed in the common annular groove of their housings and connected by a gear conical feather a cottage with rotor wheels of the compressor and the mechanical converter so that their axes cross each other, and the surface of the rotor wheel of the mechanical converter is made as a part of the torus.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the means of regulating gas exchange is made in the form of spring-loaded air and gas valves with a cam actuator, respectively installed in the gas and air duct of the heat converter.

3. The machine according to claims 1 and 2, characterized in that the cam of the valve actuator is rigidly connected to the rotor wheel and kinematically to the valve.

4. The machine according to claim 1, characterized in that the gas exchange control means is made spool-like in the form of channels in the rotor wheel of a mechanical converter with the possibility of periodic communication with its cavity and gas pipelines.

5. The machine according to claim 1, characterized in that the heat converter is made in the form of an underground nuclear reactor with a control system for its operation and the cavity between its body and the body of the heat converter.