RU2095589C1

RU2095589C1 - Rotary engine

Info

Publication number: RU2095589C1
Application number: RU9595111800A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Весенгириев; Наталья Михайловна Серебренникова; Андрей Михайлович Весенгириев
Original assignee: Михаил Иванович Весенгириев; Наталья Михайловна Серебренникова; Андрей Михайлович Весенгириев
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 1997-11-10
Also published as: RU95111800A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; transport engineering; engine units. SUBSTANCE: rotary engine has intake device provided with air cleaner, shortened axial flow compressor with intercooler-receiver, stator with cooling jacket, turbine arranged on one disk and in one plane of rotation with centrifugal compressor on rotor periphery, centrifugal compressor scroll made in form of scroll and combustion chamber housing unit arranged in engine plan between centrifugal compressor and turbine on one plane and secured for detaching on engine stator. Scroll and combustion chamber housing unit can consist of one, two, three or four, etc scrolls and combustion chamber housings. Combustion chamber has spiral channel on its surface. Engine turbine is located on periphery of rotor and is provided with nozzle ports on rotor circumference and with ports in stator housing equal in number to number of combustion chambers. Turbine has inter-stage cooled jumpers and guide vanes in nozzle ports. Exhaust manifold consisting of two parts is secured for detaching to exhaust nozzle ports over circumference at a certain distance from engine stator. Air regenerator is arranged on engine exhaust manifold. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям турбокомпрессорных двигателей, а именно к конструкциям роторных двигателей, и может широко применяться в качестве силовой установки на всех видах транспортных средств взамен поршневых двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to designs of turbocompressor engines, namely, to designs of rotary engines, and can be widely used as a power plant on all types of vehicles instead of reciprocating internal combustion engines.

Известен роторный двигатель, содержащий корпус, расположенный в нем вал с рабочим диском, в котором выполнены камера сгорания в виде отверстия, и установленные в корпусе с каждой стороны диска неподвижный и вращающийся диски с отверстиями, соосными отверстию рабочего диска, и форсунки, расположенные напротив отверстия вращающегося диска (см. авт. св. СССР N 992778, кл. F 02 K 11/00, 1983). A rotary engine is known, comprising a housing, a shaft located therein with a working disk, in which a combustion chamber is made in the form of an opening, and a fixed and rotating disk with holes, coaxial to the opening of the working disk, and nozzles located opposite the opening installed in the housing on each side of the disk rotating disk (see ed. St. USSR N 992778, class F 02 K 11/00, 1983).

К недостаткам данного двигателя следует отнести сложность уплотнения между дисками и отсутствие турбины. The disadvantages of this engine include the complexity of the seal between the disks and the lack of a turbine.

Известен также воздушно реактивный двигатель, содержащий статор, установленный на валу ротор с камерами сгорания и выхлопными соплами, системы дозированной подачи воздуха и топлива, систему зажигания, ротор выполнен с центральной и периферийной полостями подачи воздуха (см. авт. св. СССР N 1719695, кл. F 02 K 11/00, 1992). Also known is an air-jet engine containing a stator, a rotor mounted on the shaft with combustion chambers and exhaust nozzles, a dosed air and fuel supply system, an ignition system, a rotor made with central and peripheral air supply cavities (see ed. St. USSR N 1719695, C. F 02 K 11/00, 1992).

Недостатками этого двигателя являются ненадежная нераспределительная схема подачи воздуха и топлива, отсутствие турбины, низкая мощность. The disadvantages of this engine are unreliable non-distributive scheme of air and fuel supply, lack of turbine, low power.

Наиболее близким к изобретению является авиационный газотурбинный двигатель, содержащий входное устройство, осевой компрессор, центробежный компрессор, турбину, статор, камеру сгорания, опоры ротора, систему зажигания, систему подачи топлива, систему запуска двигателя (см. Б.А.Соловьева. "Устройство и эксплуатация силовых установок самолетов". М. "Транспорт", 1993, с. 100-106,). Closest to the invention is an aircraft gas turbine engine comprising an input device, an axial compressor, a centrifugal compressor, a turbine, a stator, a combustion chamber, rotor bearings, an ignition system, a fuel supply system, an engine starting system (see B. A. Soloviev. "Device and operation of power plants of aircraft. "M." Transport ", 1993, p. 100-106,).

К недостаткам данного двигателя следует отнести невожность использования его в силу конструктивных особенностей в качестве силовой установки на всех видах транспортных средствах, например на автомобильном, при этом имеет место тяжелый пуск, неприемлемый расход топлива, неприемлемые габариты, высокую температуру выхлопных газов, высокий уровень шума, энерционность при наборе и сбросе оборотов ротора, сложную конструкцию, высокий расход воздуха и т.д. The disadvantages of this engine include the ignorance of using it due to design features as a power plant on all types of vehicles, for example, automobiles, while there is a hard start, unacceptable fuel consumption, unacceptable dimensions, high temperature of exhaust gases, high noise level, energy during the set and reset of the rotor speed, complex design, high air flow, etc.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в создании простого, экономного в изготовление и эксплуатации турбокомпрессорного роторного двигателя, который может широко применяться в качестве силовой установки на всех видах транспортных средств, взамен поршневых двигателей. The technical problem solved by the invention is to create a simple, economical in the manufacture and operation of a turbocompressor rotary engine, which can be widely used as a power plant on all types of vehicles, instead of piston engines.

Задача решается тем, что предлагаемый роторный двигатель, содержащий воздухозаборное устройство, снабженное воздухоочистителем, например сетчатым, смоченным маслом. Вал с двумя опорами, имеющий шпоночное посадочное место для посадки напряженной посадкой частей ротора и хвостовик для присоединения потребителя мощности двигателя, изготовлен из стали 40, передний опорный подшипник которого опирается на элементы воздухозаборника, задний опороупорный на задней крышке статора двигателя. Укороченный вместе с воздухозаборником осевой компрессор, в рассматриваемом случае трехступенчатый, составлен из дисков с рабочими лопатками, своими ступицами сидящими на валу ротора и закрепленными стяжными болтами, они образуют переднюю половину ротора двигателя, изготовлены методом литья из сплава на основе алюминия. Спрямляющий аппарат осевого компрессора является частью статора, составлен из колец с направляющими лопатками, изготовлены методом литья из алюминиевого слава, они установлены один перед первым рабочим колесом и далее за каждым рабочим колесом, в паре образуя ступень осевого компрессора, крепятся стяжными болтами к статору, образуя его переднюю часть. При этом спрямляющие лопатки последней ступени осевого компрессора изготовлены большими по своей площади, которые дополнительно служат направляющими лопатками для центробежного компрессора и теплообменными ребрами для охлаждения воздуха после осевого компрессора в промежуточном холодильнике-ресивере методом теплообмена через теплопроводность металла с окружающей средой. Промежуточный холодильник-ресивер одновременно служит демпфером, своеобразным обратным клапаном в воздушном тракте двигателя, плавным переходом между осевым и центробежным компрессорами, снимает пульсацию, пневмоудары, способствует бесстартерному пуску двигателя, бесшумной его работе, благотворно влияет на работу центробежного компрессора и камеры сгорания при частых и резких у данного двигателя переходах ротора с малых оборотов на большие и наоборот с больших на малые, что при эксплуатации двигателя, например на автомобильном транспортном средстве, является необходимым условием. Статор у двигателя выполнен в виде кожуха, со всех сторон охватывающего ротор, имеет цилиндрическую форму, передняя его часть составлена из элементов направляющего аппарата центробежного компрессора и входного устройства, с опорой переднего подшипника ротора, задняя его часть закрывается разъемно установленной крышкой с корпусом опоро-упорного подшипника, по окружности и в перегородках центробежной турбины статор снабжен сопловыми окнами по числу камер сгорания у двигателя, охлаждается статор путем теплообмена с окружающей средой через теплопроводность металла рубашки из ребер на своей поверхности, изготовлен методом литья из сплава алюминия. Турбина двигателя выполнена центробежной многоступенчатой, но при этом имеющей не менее ступеней, чем для расширения газов до атмосферного давления, с общей ступицей, на одном диске и на одной плоскости вращения с центробежным компрессором, на периферии ротора, благодаря чему двигатель выигрывает в силе, экономит топливо, позволяет выполнить бесстартерный пуск и в виду того, что центробежная турбина имеет большой диаметр, уменьшается средняя температурная нагрузка на каждую рабочую лопатку турбины, что позволяет повысить температуру газов, а расход воздуха на понижение температуры газов понизить, что в свою очередь помогает добиться поставленной цели и улучшить КПД двигателя. Сплошная охлаждаемая перегородка между ступенями центробежной турбины, которая является частью статора, выполнена между сопловыми окнами, а в сопловых окнах установлены направляющие лопатки, которые в отличие от рабочих лопаток центробежной турбины работают в более тяжелых температурных условиях, поэтому они изготовлены из жаропрочной стали и, как и сплошные перегородки, которые отливаются заодно со статором, охлаждаются естественной циркуляцией воздуха в специально для этого выполненных пазах. Центробежный компрессор выполнен на общем диске и с общей ступицей с центробежной турбиной, рабочее колесо центробежного компрессора изготовлено методом штамповки и сварки и разъемно закреплено к общему диску ротора турбины и компрессора, имеет 27 загнутых назад лопаток, закрытого типа, уплотнение с блоком улиток лабиринтное. The problem is solved in that the proposed rotary engine containing an intake device equipped with an air purifier, for example, a net moistened with oil. A shaft with two bearings, with a keyed seat for a tight fit of the rotor parts and a shank for connecting a consumer of engine power, is made of steel 40, the front thrust bearing of which is supported by the air intake elements, the rear thrust bearing on the back cover of the motor stator. The axial compressor, shortened with the air intake, in this case is three-stage, composed of disks with working blades, their hubs sitting on the rotor shaft and secured with coupling bolts, they form the front half of the motor rotor, made by casting from an aluminum-based alloy. The axial compressor rectifier apparatus is part of the stator, made up of rings with guide vanes, made of cast aluminum alloy, they are installed one in front of the first impeller and then behind each impeller, forming a stage of the axial compressor in pairs, are fastened with coupling bolts to the stator, forming its front end. In this case, the straightening blades of the last stage of the axial compressor are made large in area, which additionally serve as guide blades for the centrifugal compressor and heat exchange fins for cooling the air after the axial compressor in the intermediate refrigerator-receiver by heat exchange through the metal’s thermal conductivity with the environment. The intermediate refrigerator-receiver simultaneously serves as a damper, a kind of check valve in the air duct of the engine, a smooth transition between the axial and centrifugal compressors, relieves pulsation, air blows, promotes engine start-up, silent operation, beneficially affects the operation of the centrifugal compressor and the combustion chamber with frequent and abrupt rotor transitions of a given engine from low to high speeds and vice versa, from large to small, which during engine operation, for example, in a car transport tailor tool is a prerequisite. The stator at the engine is made in the form of a casing, covering the rotor on all sides, has a cylindrical shape, its front part is composed of elements of the centrifugal compressor guide device and input device, with the support of the front rotor bearing, its rear part is closed by a detachably mounted cover with a bearing housing bearing, around the circumference and in the partitions of the centrifugal turbine, the stator is equipped with nozzle windows according to the number of combustion chambers of the engine, the stator is cooled by heat exchange with the environment through cut thermal conductivity of the metal of the shirt from the ribs on its surface, made by casting from an aluminum alloy. The engine turbine is multistage centrifugal, but at the same time having at least steps than for expanding gases to atmospheric pressure, with a common hub, on one disk and on the same plane of rotation with a centrifugal compressor, on the periphery of the rotor, due to which the engine wins in strength, saves fuel, allows for a non-start-up start, and since the centrifugal turbine has a large diameter, the average temperature load on each working blade of the turbine is reduced, which makes it possible to increase the temperature ha call, and reduce the air flow to lower the gas temperature, which in turn helps to achieve the goal and improve engine efficiency. The continuous cooled partition between the steps of the centrifugal turbine, which is part of the stator, is made between the nozzle windows, and guide vanes are installed in the nozzle windows, which, unlike the centrifugal turbine rotor blades, operate in more severe temperature conditions, therefore they are made of heat-resistant steel and, as and solid partitions, which are molded at the same time as the stator, are cooled by natural air circulation in specially made grooves. The centrifugal compressor is made on a common disk and with a common hub with a centrifugal turbine, the impeller of the centrifugal compressor is made by stamping and welding and is detachably fixed to the common disk of the turbine rotor and compressor, it has 27 vanes bent backward, closed, the seal with the labyrinth snail block.

Улитка центробежного компрессора и кожух камеры сгорания выполнены одним блоком, из листовой стали методом штамповки и сварки, и разъемно закреплены на статоре двигателя, между центробежным компрессором и центробежной турбиной, на одной с ними плоскости, при этом блок улитки центробежного компрессора и кожуха камеры сгорания может состоять из двух, трех или четырех и т.д. но не менее чем из одной улитки центробежного компрессора и одного кожуха камеры сгорания, причем детали и элементы улитки центробежного компрессора и кожуха камеры сгорания взаимно использованы для создания друг друга, в данном случае блок улиток и кожухов камер сгорания состоит из четырех улиток и кожухов по их числу, при этом кожух камеры сгорания выполнен теплоизолированным от внешне окружающих его деталей, что повышает КПД двигателя, защищает окружающие кожух камеры сгорания детали двигателя от перегрева и работает при бесстартерном пуске двигателя. Камера сгорания снабжена спиральным каналом на своей поверхности для прохода охлаждающего в зону горения и смешения, и подогрева воздуха, причем воздух подается после регенерации в спиральный канал камеры сгорания у ее сопловой части и противотоком поступает в зону горения и смешения, вставляется камера сгорания в теплоизолированный кожух со стороны турбины двигателя и крепится к теплоизолированному кожуху болтами, температурные компенсации происходят за счет телескопического соединения двух ее половин у зоны подмешивания воздуха. Камера сгорания индивидуальная, комбинированная, имеет зону горения с лопаточным завихрителем воздуха в своей головке, зону смешения с отверстиями для прохода воздуха на подмес, изготовлена из жаростойкой стали методом штамповки и сварки, при этом ввиду того, что газовая камера продувается воздухом между подачами топлива и охлаждается воздухом в спиральном канале, требования к жаростойкости ее металла понижаются, а срок службы повышается. Выхлопной коллектор двигателя для избежания температурных напряжения и удобства при эксплуатации разделен на две части, теплоизолирован, например, асбестом со стеклотканью и разъемно закреплен своими четырьмя патрубками, по числу камер сгорания к сопловым окнам на статоре двигателя, на некотором расстоянии от него, чтобы корпус двигателя не грелся выхлопными газами, имеет соответственно по одному патрубку для отвода газов в окружающую среду, изготовлен методом штамповки и сварки из листовой стали или отлит из металла. Регенератор воздуха выполнен на теле выхлопного коллектора, индивидуально для каждой камеры сгорания, т. е. по числу камер сгорания у двигателя, теплоизолирован вместе с выхлопным коллектором, изготовлен тем же методом, что и выхлопной коллектор. Воздух в регенератор поступает из блока улитки и кожуха камеры сгорания по теплоизолированной трубке и после подогрева по параллельному теплоизолированному трубопроводу подается в спиральный канал камеры сгорания и противотоком, охлаждая камеру сгорания, а сам еще дополнительно подогреваясь, поступает в зону горения и смешения. Подача топлива осуществляется в каждую камеру сгорания, по подобию подачи топлива в цилиндры у дизельного поршневого двигателя, например по принципу топливный насос-форсунка в камере сгорания, с порядком работы (с порядком подачи топлива в форсунки камер сгорания) 1, 3, 4, 2, при этом привод топливного насоса выполнен автономным, т.е. не связанным с кинематикой ротора двигателя, что дает возможность на бесстартерный пуск двигателя, экономит топливо, и, самое главное, дает возможность легко, в широких пределах регулировать частоту оборотов ротора, так как привод топливного насоса выполнен свободным от ротора, с электроприводом от электрооборудования, например, автомобиля, и поэтому любая энерционность ротора двигателя на подачу топлива в камеру сгорания не имеет никакого влияния, при том, что в разрывах между подачами топлива камера сгорания продувается воздухом, который предварительно проходит регенерацию, затем подогревается в спиральном канале камеры сгорания, у которой кожух теплоизолирован, следовательно воздух нагревается до высокой температуры и сам имеет кинетическую энергию, которую он отдает, расширяясь в сопловых окнах турбины, производя полезную работу, при этом регенерируя весь воздушный и газовый тракт двигателя. А по роду эксплуатации, например на автомобильном транспорте, двигатель часто приходится пускать и останавливать, в этих случаях воздух из промежуточного холодильника-ресивера производит продувку продуктов сгорания и охлаждение всего тракта воздуха и газов двигателя. Роторный двигатель выполнен с калильным зажиганием топлива во всех камерах сгорания, которое подается постоянно с начала запуска двигателя и до его остановки. Запуск двигателя выполнен бесстартерным, при остановке двигателя воздух из промежуточного холодильника-ресивера продувает воздушный и газовый тракт двигателя, следовательно в каждой камере сгорания остается свежий воздух, необходимый для возгорания смеси при новом пуске двигателя, затем используется теплоизолированность кожуха камеры сгорания, автономный привод топливного насоса, большое сопротивление воздушного тракта, например, как обратный клапан, и периферийное расположение турбины двигателя на роторе, имеющей большой рычаг по отношению к валу двигателя. The scroll of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber are made in one block, from sheet steel by stamping and welding, and are detachably fixed to the engine stator, between the centrifugal compressor and the centrifugal turbine, on the same plane as the scroll unit of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber can consist of two, three or four, etc. but not less than one scroll of a centrifugal compressor and one casing of the combustion chamber, and the details and elements of the scroll of a centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber are mutually used to create each other, in this case, the block of snails and casings of the combustion chambers consists of four snails and casings number, while the casing of the combustion chamber is made insulated from externally surrounding parts, which increases the efficiency of the engine, protects the surrounding casing of the chamber of the combustion chamber of the engine from overheating and works without starter Ohm starting the engine. The combustion chamber is equipped with a spiral channel on its surface for passage of cooling into the combustion and mixing zone, and heating of air, moreover, air is supplied after regeneration into the spiral channel of the combustion chamber at its nozzle part and enters countercurrent into the combustion and mixing zone, the combustion chamber is inserted into a heat-insulated casing from the side of the engine turbine and is attached to the insulated casing with bolts, temperature compensation occurs due to the telescopic connection of its two halves at the air mixing zone. The combustion chamber is individual, combined, has a combustion zone with a blade air swirl in its head, a mixing zone with holes for the passage of air into the mix, made of heat-resistant steel by stamping and welding, while the gas chamber is blown with air between the fuel supply and it is cooled by air in a spiral channel, the requirements for the heat resistance of its metal are reduced, and the service life is increased. To avoid thermal stress and operating convenience, the exhaust manifold of the engine is divided into two parts, insulated, for example, with asbestos with fiberglass and detachably fixed with its four nozzles, according to the number of combustion chambers to the nozzle windows on the engine stator, at some distance from it, so that the engine case not heated by exhaust gases, has respectively one pipe for exhaust gases into the environment, made by stamping and welding of sheet steel or cast from metal. The air regenerator is made on the body of the exhaust manifold, individually for each combustion chamber, i.e., according to the number of combustion chambers at the engine, it is thermally insulated with the exhaust manifold, made by the same method as the exhaust manifold. Air enters the regenerator from the cochlear block and the casing of the combustion chamber through a heat-insulated tube and, after heating, is fed through a parallel heat-insulated pipe into the spiral channel of the combustion chamber and countercurrently, cooling the combustion chamber, while still heating up, enters the combustion and mixing zone. Fuel is supplied to each combustion chamber, similar to the fuel supply to the cylinders of a diesel piston engine, for example, according to the principle of a fuel pump nozzle in the combustion chamber, with the operating procedure (with the order of fuel supply to the nozzles of the combustion chambers) 1, 3, 4, 2 while the fuel pump drive is autonomous, i.e. not related to the kinematics of the engine rotor, which makes it possible to start the engine without start, saves fuel, and, most importantly, makes it possible to easily and widely control the rotor speed, since the fuel pump drive is made free of the rotor, with electric drive from electrical equipment, for example, a car, and therefore any energy of the engine rotor on the fuel supply to the combustion chamber has no effect, despite the fact that in the gaps between the fuel supply the combustion chamber is blown with air, which The first one undergoes regeneration, then it is heated in the spiral channel of the combustion chamber, in which the casing is thermally insulated, therefore the air is heated to a high temperature and has kinetic energy, which it gives out, expanding in the nozzle windows of the turbine, doing useful work, while regenerating all air and gas path of the engine. And by the type of operation, for example, in automobile transport, the engine often has to be started and stopped, in these cases the air from the intermediate refrigerator-receiver purges the combustion products and cools the entire air path and engine gases. The rotary engine is made with ignition fuel ignition in all combustion chambers, which is supplied continuously from the beginning of engine start until it stops. The engine was started without starting, when the engine was stopped, the air from the intermediate refrigerator-receiver blows the air and gas path of the engine, therefore, in each combustion chamber there is fresh air necessary for igniting the mixture when the engine is restarted, then the heat insulation of the casing of the combustion chamber and an independent drive of the fuel pump are used , high resistance of the air path, for example, as a check valve, and the peripheral location of the engine turbine on the rotor having a large lever in relation to the motor shaft.

На фиг. 1 дана схема общего вида роторного двигателя, вид сбоку; на фиг. 2 схема общего вида двигателя со стороны воздухозаборника; на фиг. 3 схема разреза двигателя А-А на фиг. 1; на фиг. 4 схема разреза двигателя Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 схема телескопического компенсатора температурных расширений камеры сгорания двигателя; на фиг. 6 схема питания топливом двигателя. In FIG. 1 is a general view of a rotary engine, side view; in FIG. 2 is a diagram of a general view of the engine from the intake side; in FIG. 3 is a sectional diagram of engine AA in FIG. one; in FIG. 4 is a sectional diagram of an engine BB in FIG. 2; in FIG. 5 diagram of a telescopic compensator for temperature expansion of the engine combustion chamber; in FIG. 6 diagram of the fuel supply of the engine.

Пример выполнения предлагаемого решения. An example of the implementation of the proposed solution.

Роторный двигатель содержит статор 1, образованный невращающимися элементами и деталями двигателя, установленный на валу 2 с передней и задней опорами 3 ротор 4 двигателя, воздухозаборное устройство с фильтром 5 для очистки воздуха от пыли, кольца 6 с направляющими лопатками спрямляющего аппарата осевого компрессора, со стяжными болтами 7, крепящими их к статору, диски 8 с рабочими лопатками осевого компрессора, стяжные болты 9, крепящие их к основанию ротора двигателя, промежуточный холодильник-ресивер 10 для промежуточного охлаждения воздуха и служащий дополнительно как ресивер с большими по площади теплообменными ребрами 11 внутри, рабочее колесо центробежного компрессора 12 выполнено на одном диске и на одной плоскости вращения с центробежной турбиной 13 на периферии, с общей ступенью, напряженной посадкой и на шпонке сидящей на валу ротора и закрепленной стяжными болтами 14 ко второй половине ротора, лабиринтное уплотнение 15 центробежного компрессора к блоку улиток, рабочие лопатки 16 двухступенчатой центробежной турбины, в пазы "ласточкин хвост" закрепленные на периферии ротора, охлаждаются продувкой воздуха через канал 17, взятый из холодильника-ресивера, спрямляющий аппарат турбины в сопловых окнах 18 снабжен лопатками 19, а в промежутках между сопловыми окнами сплошными перегородками 20, продуваемыми окружающим воздухом с естественной циркуляцией через пазы 21, для осевой разгрузки ротора выполнены три компенсационных отверстия 22 из промежуточного холодильника-ресивера, уплотнение статора с ротором выполнено лабиринтным 23, улитка центробежного компрессора объединена в блок улиток 25 и теплоизолированных кожухов 26 камер сгорания и болтами 27 разъемно крепится к статору двигателя между центробежным компрессором и центробежной турбиной, на их плоскости, камера сгорания 28 на себе имеет спиральный канал 29 для ее охлаждения и подогрева воздуха, идущего в зону горения 30 и на подмешивание в зону смешения 31, устанавливается в теплоизолированный кожух блока улитов и кожухов с периферии ротора и крепится болтами, снабжена в своей головке лопаточным завихрителем воздуха 32, свечой 33 калильного зажигания с металлическим экранным кожухом с отверстиями на спирали, форсункой 34 для подачи и распыления топлива в камере сгорания, выхлопной коллектор 35, состоящий из двух половин разъемно закреплен к сопловым окнам на статоре двигателя своими патрубками 36, теплоизолирован и удален на некоторое расстояние от статора двигателя, причем для повышения КПД двигателя на выхлопном коллекторе устроен регенератор 37 воздуха после центробежного компрессора, воздух из блока улиток центробежного компрессора подается по теплоизолированной трубке 38, а уже подогретый воздух возвращается так же по теплоизолированной трубке 39 в спиральный канал на камере сгорания, патрубок 40 для отвода отработанных газов в атмосферу, ребра рубашки теплообменника 41, выполненные на поверхности статора, для охлаждения двигателя путем теплообмена с окружающей средой за счет теплопроводности металла, теплоизолирующий экран 42 кожуха камеры сгорания для повышения КПД двигателя и для изоляции от перегрева окружающих кожух деталей, задняя крышка 43 двигателя разъемно крепится к статору, имеет на себе ребра для теплообмена и корпус опороупорного заднего подшипника вала ротора, электропривод 44 автономного четырехсекционного топливного насоса 45 для подачи и распыления в камеру сгорания топлива, топливная трубка 46 высокого давления для подачи топлива к форсунке, топливный бак 47. The rotary engine contains a stator 1, formed by non-rotating elements and engine parts, mounted on the shaft 2 with front and rear bearings 3, the rotor 4 of the engine, an air intake device with a filter 5 for dust cleaning, rings 6 with guide vanes of the axial compressor straightener apparatus, with coupling bolts 7 securing them to the stator, disks 8 with rotor blades of the axial compressor, coupling bolts 9 securing them to the base of the motor rotor, intermediate cooler-receiver 10 for intermediate air cooling as well as serving additionally as a receiver with large area of heat transfer ribs 11 inside, the impeller of the centrifugal compressor 12 is made on one disk and on the same plane of rotation with a centrifugal turbine 13 at the periphery, with a common stage, a tight fit and on a key sitting on the rotor shaft and secured by coupling bolts 14 to the second half of the rotor, labyrinth seal 15 of the centrifugal compressor to the cochlear block, rotor blades 16 of the two-stage centrifugal turbine, dovetail grooves fixed to the periphery water, cooled by blowing air through a channel 17 taken from the refrigerator of the receiver, the turbine rectifier in the nozzle windows 18 is equipped with blades 19, and in the spaces between the nozzle windows there are solid partitions 20 blown by ambient air with natural circulation through the grooves 21, for axial unloading of the rotor made three compensation holes 22 from the intermediate refrigerator-receiver, the stator seal with the rotor is made labyrinth 23, the scroll of the centrifugal compressor is combined into a block of snails 25 and insulated of the casings 26 of the combustion chambers and bolts 27 are detachably attached to the engine stator between the centrifugal compressor and the centrifugal turbine, on their plane, the combustion chamber 28 on itself has a spiral channel 29 for cooling and heating the air going to the combustion zone 30 and mixing it into the mixing zone 31, is installed in a heat-insulated casing of a block of snags and casings from the periphery of the rotor and bolted, is equipped in its head with a blade air swirl 32, a glow plug 33 with a metal screen casing with holes on a spiral, with a nozzle 34 for supplying and spraying fuel in the combustion chamber, the exhaust manifold 35, consisting of two halves, is detachably fixed to the nozzle windows on the engine stator with its nozzles 36, is insulated and removed some distance from the engine stator, and to increase the engine efficiency by the exhaust manifold is arranged air regenerator 37 after the centrifugal compressor, the air from the scroll unit of the centrifugal compressor is supplied through a thermally insulated tube 38, and the heated air is returned also by heat an insulated tube 39 into a spiral channel on the combustion chamber, a pipe 40 for venting exhaust gases to the atmosphere, fins of the jacket of the heat exchanger 41, made on the stator surface, for cooling the engine by heat exchange with the environment due to the thermal conductivity of the metal, heat-insulating screen 42 of the casing of the combustion chamber to increase Efficiency of the engine and to isolate the parts surrounding the casing from overheating, the rear cover 43 of the engine is detachably attached to the stator, has ribs for heat transfer and a housing of a support rear bearing and the rotor shaft, an electric drive 44 of an autonomous four-section fuel pump 45 for supplying and spraying into the combustion chamber of the fuel, a high pressure fuel pipe 46 for supplying fuel to the nozzle, a fuel tank 47.

Роторный двигатель работает следующим образом. Rotary engine operates as follows.

Для бесстартерного пуска двигателя включают зажигание, ручку подачи топлива ставят на малый газ, калильная свеча 33 в камере сгорания 28 нагревается и горит постоянно, пока работает двигатель, и так как кожух у камеры сгорания теплоизолирован, разогревает воздух и саму камеру сгорания 28, затем через 30 с от начала пуска двигателя подают топливо через форсунку 34, включив электропривод 44 автономного топливного насоса 45, запитанного, например, от аккумулятора в системе электрооборудования двигателя, подача топлива осуществляется по системе подачи топлива у четырехцилиндрового дизельного двигателя, с порядком работы цилиндров 1, 3, 4, 2, например, начиная произвольно с любой камеры сгорания 28, где происходит распыление топлива через форсунку 34 в разогретую спиралью свечи 33 камеру, небольшая часть топлива, уже хорошо смешанная с воздухом, остававшемся в камере сгорания 28, проникает в отверстия в экране калильной свечи 33 к раскаленной спирали и от контакта с ней загорается, а спираль свечи 33 при этом не охлаждается, так как спираль защищена экраном с отверстиями и происходит возгорание всей воздушно-топливной смеси в газовой камере 28, в следствие чего температура и давление газов в газовой камере 28 резко повышаются и избыточное давление, следуя по пути наименьшего сопротивления, расширяется в сторону выхлопного коллектора 35 через сопловое окно 18 центробежной турбины 13 (но не в другую сторону, потому что другая сторона своими каналами работает с большим сопротивлением как своеобразный обратный клапан), отдавая свою кинетическую энергию на рабочие лопатки 16 центробежной турбины 13 до давления окружающей среды, точно то же самое происходит и в третьей, затем четвертой и во второй камерах сгорания, первоначальное возгорание топлива в камерах сгорания 28 и первый толчок газов на лопатках 16 центробежной турбины 13 из каждой камеры сгорания 28 происходит за счет остовавшегося воздуха в камерах сгорания 28, но только ротор 4 двигателя сделает первые обороты, сразу начнется проток воздуха по воздушным каналам, которого вполне хватает для начала работы двигателя и набора оборотов. To start the engine without starting, turn on the ignition, put the fuel handle on low gas, the glow plug 33 in the combustion chamber 28 heats up and burns continuously while the engine is running, and since the casing at the combustion chamber is thermally insulated, heats the air and the combustion chamber 28, then through 30 s from the start of engine start, fuel is fed through the nozzle 34, turning on the electric drive 44 of the autonomous fuel pump 45, powered, for example, from a battery in the engine electrical system, the fuel is supplied through the system fuel from a four-cylinder diesel engine, with the operation order of cylinders 1, 3, 4, 2, for example, starting arbitrarily from any combustion chamber 28, where the fuel is sprayed through the nozzle 34 into the chamber heated by the spiral of the candle 33, a small part of the fuel is already well mixed with the air remaining in the combustion chamber 28, penetrates into the holes in the screen of the glow plug 33 to the incandescent spiral and lights up from contact with it, and the spiral of the candle 33 does not cool, since the spiral is protected by a screen with holes and ignition occurs of the entire air-fuel mixture in the gas chamber 28, as a result of which the temperature and pressure of the gases in the gas chamber 28 sharply increase and the excess pressure, following the path of least resistance, expands towards the exhaust manifold 35 through the nozzle window 18 of the centrifugal turbine 13 (but not in the other side, because the other side with its channels works with great resistance as a kind of check valve), giving its kinetic energy to the working blades 16 of the centrifugal turbine 13 to the ambient pressure, exactly The same thing happens in the third, then the fourth and second combustion chambers, the initial ignition of the fuel in the combustion chambers 28 and the first gas push on the blades 16 of the centrifugal turbine 13 from each combustion chamber 28 occurs due to the remaining air in the combustion chambers 28, but only the rotor 4 engines will make the first revolutions, the air flow through the air channels will immediately begin, which is enough to start the engine and set revs.

В последующей работе двигателя атмосферный воздух засасывается через фильтр очистки воздуха воздухозаборного устройства 5 и сжатый осевым компрессором 6 подается в промежуточный холодильник-ресивер 10, где воздух охлаждается за счет теплообмена через теплопроводность металла с окружающей средой с помощью больших по площади теплообменных ребер 11, которые заодно служат и спрямляющим аппаратом для последней ступени осевого компрессора 6, и направляющими лопатками для центробежного компрессора 12 с ребрами охлаждающей рубашки 41 двигателя. Производительность осевого компрессора 6 выше, чем у центробежного 12, и поэтому в промежуточном холодильнике-ресивере 10 образуется некоторый запас сжатого и охлажденного воздуха, который необходим для снятия пневмоударов между этими двумя компрессорами и как демпфер, смягчающий пульсацию работы камер сгорания 28 при частых и резких изменениях подачи в них топлива, и как обратный клапан перед центробежным компрессором 12 и воздушными каналами за ним, отсюда же берется холодный воздух для продувки рабочих лопаток 16 центробежной турбины 13 и на компенсацию осевой нагрузки ротора 4 двигателя через отверстия 22. Предлагаемый роторный двигатель предназначен для работы в качестве силовой установки, например на автомобильном транспорте, где в отличие от аналога при частых переключениях скоростей двигатель должен легко набирать и сбрасывать обороты, т. е. должен быть приемистым и легко поддаваться регулировке оборотов ротора 4 двигателя, что и осуществляет предлагаемый двигатель благодаря промежуточному холодильнику-ресиверу 10, сжатый и охлажденный воздух из которого с помощью направляющих и теплообменных ребер 11 подается на рабочее колесо центробежного компрессора 12, откуда после сжатия подается в улитку 24 блока улиток центробежного компрессора и кожухов камер сгорания 25, откуда для повышения КПД двигателя воздух по теплоизолированной трубке 38 подается в одну из (индивидуальных, т. е. у каждой камеры сгорания 28 своя секция регенератора) четырех частей регенератора воздуха 37, где воздух охлаждает выхлопной коллектор 35 двигателя, а сам подогревается и по другой теплоизолированной трубке 39 поступает в спиральный канал 29, выполненный на камере сгорания 28, расположенной в покрытом теплоизоляцией 42 кожухе камеры сгорания 26, здесь воздух дополнительно подогревается, охлаждая камеру сгорания 28, и противотоком от сопловой части камеры сгорания 28 поступает к отверстиям в зону смешения 31 и через головку на лопаточный завихритель 32 и далее в зону горения 30, где свеча зажигания 33 калильного действия зажигает поданное и распыленное форсункой 34 и смешанное завихрителем 32 с горячим воздухом топливо, которое, сгорая с большой скоростью, повышает температуру и давление газов. В зоне смешения 31 происходит небольшой подмес воздуха (небольшой подмес благодаря тому, что камера сгорания 28 охлаждается спиральным каналом 29 и дополнительно охлаждается продувкой воздуха между подачами топлива) с целью понизить температуру газов, идущих на лопатки 19 спрямляющего аппарата, в сопловые окна 18 и на рабочие лопатки 16 центробежной турбины 13, где кинетическая энергия от сгорания топлива производит работу, а между подачами в камеру сгорания 28 топлива производится ее продувка воздухом, который охлаждает все детали и элементы камеры сгорания 28, сам при этом нагревается до температуры, имеющей потенциальную энергию, и через сопловое окно 18 производит практически ту же работу, что и газы при расширении через центробежную турбину 13, при этом так же охлаждает ее детали и элементы. Расширившись на турбине 13 до атмосферного давления, газы через патрубок 36 поступают в выхлопной коллектор 35, который теплоизолирован и на некоторое расстояние отнесен от статора 1 двигателя, чтобы статор 1 не грелся, там выхлопные газы передают свое оставшееся от расширения в турбине 13 тепло через регенератор воздуха 37 сжатому воздуху, идущему после центробежного компрессора 12, после чего отработавшие газы выбрасываются через патрубок 40 в окружающую атмосферу. Так как подача топлива и зажигания в камеры сгорания 28 двигателя выполнены независимыми от частоты вращения ротора 4 двигателя, то обороты двигателя, а следовательно и его мощность, легко поддаются управлению, увеличением или уменьшением подачи топлива, остановка двигателя производится сбросом газа, пуск двигателя производится, как было изложено выше, подачей зажигания и топлива в камеры сгорания 28 двигателя, без раскрутки ротора 4, например, стартером. Мощность предлагаемого роторного двигателя, как и у всякого газотурбинного двигателя, может быть весьма значительной при сравнительно малых весе и габаритах, простоте конструкции, изготовлении, эксплуатации, нетребовательности к высоким качествам топлива, малом расходе топлива и практически в полном отсутствии смазочных масел, низкой шумности, соответствующей принятым нормам, которая достигается благодаря наличию, например, на воздухозаборном устройстве 5 фильтра, который изолирует осевой компрессор от окружающей среды, затем теплоизоляция и регенератор воздуха 37 на выхлопном коллекторе 35, статор двигателя, который полностью закрывает (изолирует) ротор 4 двигателя, и, наконец, турбина 13 двигателя полностью, до атмосферного давления, расширяет продукты сгорания топлива. In the subsequent operation of the engine, atmospheric air is sucked in through the air filter of the air intake device 5 and compressed by an axial compressor 6 is supplied to the intermediate refrigerator-receiver 10, where the air is cooled by heat exchange through the heat conductivity of the metal with the environment using large area heat exchange fins 11, which at the same time serve as a straightening device for the last stage of the axial compressor 6, and guide vanes for a centrifugal compressor 12 with ribs of the cooling jacket 41 of the engine. The performance of the axial compressor 6 is higher than that of the centrifugal 12, and therefore in the intermediate refrigerator-receiver 10 a certain supply of compressed and cooled air is formed, which is necessary to relieve air shock between these two compressors and as a damper that softens the pulsation of the combustion chambers 28 with frequent and sharp changes in the supply of fuel to them, and as a check valve in front of the centrifugal compressor 12 and the air channels behind it, cold air is taken from here to purge the working blades 16 of the centrifugal turbine 13 and to compensate for the axial load of the rotor 4 of the engine through the openings 22. The proposed rotary engine is designed to operate as a power plant, for example, in automobile transport, where, unlike the analog, when the engine frequently changes gears, it should easily gain and lose speed, i.e. it is responsive and easy to adjust the speed of the rotor 4 of the engine, which is what the proposed engine does thanks to the intermediate refrigerator-receiver 10, the compressed and cooled air from which using control and heat-exchange fins 11 are fed to the impeller of a centrifugal compressor 12, from where, after compression, it is fed to the cochlea 24 of the scroll unit of the centrifugal compressor and the casings of the combustion chambers 25, from where, to increase the engine efficiency, air is supplied through a thermally insulated tube 38 to one of (individual, i.e. . each combustion chamber 28 has its own section of the regenerator) of the four parts of the air regenerator 37, where the air cools the exhaust manifold 35 of the engine, and it is heated and enters into a spiral pipe through another heat-insulated tube 39 the anal 29 performed on the combustion chamber 28 located in the casing of the combustion chamber 26 covered by heat insulation 42, here the air is additionally heated, cooling the combustion chamber 28, and flows countercurrent from the nozzle part of the combustion chamber 28 to the holes in the mixing zone 31 and through the head to the blade swirl 32 and further into the combustion zone 30, where the glow plug 33 ignites the fuel injected and atomized by the nozzle 34 and mixed with hot air swirl 32, which, burning at high speed, raises the temperature and gas pressure. In the mixing zone 31, there is a small mixture of air (a small mixture due to the fact that the combustion chamber 28 is cooled by a spiral channel 29 and additionally cooled by blowing air between the fuel supplies) in order to lower the temperature of the gases going to the blades 19 of the rectifier, to the nozzle windows 18 and to working blades 16 of a centrifugal turbine 13, where the kinetic energy from the combustion of fuel produces work, and between the feeds into the combustion chamber 28 of the fuel, it is purged with air, which cools all parts and elements to 28 measures the combustion itself is being heated to a temperature, having potential energy, and a window through the nozzle 18 produces substantially the same job as the gases expand through the centrifugal turbine 13, while also cools its parts and elements. Having expanded to atmospheric pressure on the turbine 13, the gases pass through the pipe 36 to the exhaust manifold 35, which is thermally insulated and spaced some distance from the stator 1 of the engine so that the stator 1 does not heat up, where the exhaust gases transfer their remaining heat from the expansion in the turbine 13 through the regenerator air 37 to the compressed air coming after the centrifugal compressor 12, after which the exhaust gases are emitted through the pipe 40 into the surrounding atmosphere. Since the supply of fuel and ignition to the combustion chambers of the engine 28 is independent of the rotational speed of the engine rotor 4, the engine speed, and therefore its power, can be easily controlled, increase or decrease the fuel supply, the engine is stopped by gas discharge, the engine is started, as described above, by supplying ignition and fuel to the combustion chambers 28 of the engine, without spinning the rotor 4, for example, by a starter. The power of the proposed rotary engine, like any gas turbine engine, can be very significant with relatively small weight and dimensions, simplicity of design, manufacture, operation, low fuel quality, low fuel consumption and almost complete absence of lubricating oils, low noise, corresponding to accepted standards, which is achieved due to the presence, for example, of a filter on the air intake device 5, which isolates the axial compressor from the environment, then heat olyatsiya air and a regenerator 37 in the exhaust manifold 35, a stator motor that completely covers (seals) the motor rotor 4, and finally, the turbine engine 13 completely to atmospheric pressure, expanding combustion products.

Claims

1. A rotary engine containing an input device, an axial compressor, a centrifugal compressor, a turbine, a stator, a combustion chamber, an ignition system, a fuel supply system, rotor bearings, characterized in that the input device is equipped with an air cleaner, the axial compressor is made shortened and equipped with an intermediate refrigerator a receiver with a heat exchanger inside, and the stator is made with a cooling jacket and nozzle windows around the circumference, according to the number of combustion chambers at the engine, the turbine is made centrifugal, multi-stage, but from at least steps than for expanding gases to atmospheric pressure, with a common hub, on one disk and on the same plane of rotation with a centrifugal compressor, while between the steps the centrifugal turbine is equipped with continuous, cooled stator walls, and in nozzle windows with blades of a straightening apparatus, the scroll of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber are made in one block, which is detachably mounted on the engine stator between the centrifugal compressor and the centrifugal turbine on the same plane with them, while approx snail centrifugal compressor and the combustion chamber shell may consist of two, three or four, etc. but from at least one scroll of a centrifugal compressor and one casing of the combustion chamber, the details and elements of the scroll of a centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber being mutually used to create each other, the combustion chamber is provided on its surface with a spiral channel for passage of cooling air into the combustion zone and mixing, and the casing of the combustion chamber is made insulated from externally surrounding parts, the exhaust manifold is made of two parts, insulated and detachably fixed around some Rum distance from the engine stator to the windows of the exhaust nozzles, the air regenerator is made on the exhaust manifold of the engine individually for each combustion chamber, where air from the scroll unit of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber is supplied through a heat-insulated tube and, after heating, through another heat-insulated tube enters the spiral channel of the chamber combustion, fuel is supplied to each combustion chamber in the likeness of the fuel supply of a diesel piston engine; fuel pump nozzle in the combustion chamber, in order m of work 1, 3, 4, 2, while the fuel pump drive is autonomous, not connected with the kinematics of the engine rotor, in the intervals between the fuel supply the combustion chamber and then the entire path along the gas path is regenerated by short-term air purge, the ignition is supplied to each combustion chamber, engine start made without starter.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the air after regeneration in the spiral channel of the combustion chamber is supplied at its nozzle part and countercurrently enters the combustion and mixing zone.