RU2095590C1

RU2095590C1 - Rotary engine

Info

Publication number: RU2095590C1
Application number: RU9595112771A
Authority: RU
Inventors: Юрий Борисович Кашеваров
Original assignee: Юрий Борисович Кашеваров
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: power-plant engineering. SUBSTANCE: engine includes compressor connected with it by means of air line, combustion chamber injector for feeding fuel to combustion chamber and electric spark plug for ignition of fuel charge. Compressor and engine are of similar construction including stator and rotor mounted eccentrically. Rotor is provided with movable damper. provision is made for additional compressor for preliminary compression of air, compressed air bottle and gas expander communicated with engine by means of gas line. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение предназначено для тепловых электростанций (ТЭС), а также для других энергетических установок взамен паровых и газовых турбин как имеющий лучшие технико-экономические характеристики и относится к моторостроительной и турбостроительной технике двигателей для электростанций, тепловозов, кораблей морского и речного флотов, использующих в качестве топлива газообразные и жидкие углеводороды. The invention is intended for thermal power plants (TPPs), as well as for other power plants instead of steam and gas turbines as having the best technical and economic characteristics and relates to motor-building and turbo-building equipment engines for power plants, diesel locomotives, ships of the sea and river fleets, using fuel gaseous and liquid hydrocarbons.

Разработка РДК-6 имеет целью повысить технико-экономические характеристики тепловых двигателей, работающих на жидком и газообразном топливе, а именно увеличить КПД в 1,5 2 раза, удельную мощность в 10 20 раз, уменьшить срок окупаемости капитальных затрат на двигательные устройства ТЭС, судов и платформ наземного транспорта в 20 30 раз. The development of RDK-6 aims to increase the technical and economic characteristics of heat engines operating on liquid and gaseous fuels, namely to increase efficiency by 1.5 2 times, specific power by 10 20 times, reduce the payback period of capital costs for propulsion devices of thermal power plants, ships and land transport platforms 20-30 times.

За прототип РДК-6 может быть принят роторный двигатель (см. Патент США N 4909208, кл. F 02 B 53/00, 1990). Этот прототип не имеет удовлетворительного решения задачи по предотвращению утечки газов сгоревшего топлива (в двигателе) и утечки сжатого воздуха (в компрессоре) в зазорах между статором и ротором и между заслонкой ротора и поверхностями статора, а также между направляющими движения заслонки, при допустимой затрате энергии на трение между ротором, статором и заслонкой. For the prototype RDK-6 can be taken rotary engine (see US Patent N 4909208, CL F 02 B 53/00, 1990). This prototype does not have a satisfactory solution to the problem of preventing gas leakage of burned fuel (in the engine) and compressed air leakage (in the compressor) in the gaps between the stator and the rotor and between the rotor damper and the stator surfaces, as well as between the guides of the movement of the damper, with an allowable energy consumption friction between the rotor, stator and damper.

Без решения этой задачи не могут быть получены перспективные (конкурентноспособные) технико-экономические характеристики двигателя по этому патенту (КПД, удельная мощность, срок окупаемости капитальных затрат). Without solving this problem, perspective (competitive) technical and economic characteristics of the engine according to this patent (efficiency, specific power, payback period of capital costs) cannot be obtained.

В результате отсутствия удовлетворительного решения вышеупомянутой ключевой задачи создания роторных двигателей исключается возможность получения сравнительной оценки двигателя по патенту США N 4909208 с предлагаемым РДК-6. As a result of the lack of a satisfactory solution to the aforementioned key task of creating rotary engines, the possibility of obtaining a comparative evaluation of the engine according to US patent N 4909208 with the proposed RDK-6 is excluded.

Оценка эффективности применения РДК-6 произведится в сравнении с двигателями, на замену которых предназначен РДК-6, и прежде всего с газотурбинной установкой (ГТУ) газотурбинных электростанций ГТЭ (см. БСЭ, II изд. т. 10, с. 44 48, рис. 5). Evaluation of the effectiveness of RDK-6 is made in comparison with engines for which RDK-6 is intended to be replaced, and above all with a gas turbine installation (GTU) of gas turbine power plants GTE (see TSB, II ed. T. 10, p. 44 48, fig. . 5).

ГТУ имеет малый КПД (14-34%), сложное устройство, малую удельную мощность, большую стоимость изготовления и эксплуатации. Предлагаемый РДК-6 имеет в 2 раза лучший КПД, в 10 раз большую удельную мощность, в несколько раз меньшую стоимость изготовления и эксплуатации при равной мощности с ГТУ и РДК-6. GTU has a low efficiency (14-34%), a complex device, a low specific power, a high cost of manufacturing and operation. The proposed RDK-6 has 2 times better efficiency, 10 times greater specific power, several times lower manufacturing and operating costs with equal power with gas turbine engines and RDK-6.

Замена на электростанциях ГТУ на РДК-6 даст увеличение выработки электроэнергии в 2 раза при том же потреблении топлива (природного газа), снижение эксплуатационных затрат и многократное увеличение прибыли от работы электростанции, а также уменьшение в 2 раза выбросов, загрязняющих атмосферу города, на каждый кВт•ч выработанной электроэнергии. Replacing gas turbine power plants at power plants with RDK-6 will give a 2-fold increase in power generation with the same fuel (natural gas) consumption, lower operating costs and a multiple increase in the profit from the power plant, as well as a 2-fold reduction in emissions that pollute the atmosphere of the city for each kWh of electricity generated.

Строительство электростанций с РДК-6 вместо ГТУ потребует меньшей затраты капитальных средств, меньших сроков строительства, меньшей территории при равной мощности электростанций и в несколько раз меньший срок окупаемости капитальных затрат. The construction of power plants with RDK-6 instead of gas turbines will require less capital expenditures, shorter construction time, less territory with equal power plants and several times shorter payback period for capital costs.

В простейшем ГТУ сжатый компрессором воздух поступает в камеру сгорания, где его температура повышается за счет сжигания топлива при постоянном давлении, а продукты сгорания подводятся к газовой турбине, в которой потенциальная энергия газа преобразуется в кинетическую энергию, а затем частично превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который через редуктор соединен с ротором электрогенератора. Такая ГТУ имеет КПД равный 14% КПД 34% достигается в результате существенного усложнения ГТУ введением сложных регенераторов (теплообменных аппаратов) для промежуточного нагрева газов, компрессоров высокого и низкого давления, холодильников, газовых турбин высокого и низкого давления. ГТУ не является ДВС. In the simplest gas turbine unit, the air compressed by the compressor enters the combustion chamber, where its temperature rises due to burning fuel at constant pressure, and the combustion products are fed to a gas turbine, in which the potential energy of the gas is converted into kinetic energy, and then partially converted into mechanical energy of rotor rotation turbines, which are connected through a gearbox to the rotor of an electric generator. Such a gas turbine has an efficiency equal to 14%; an efficiency of 34% is achieved as a result of a significant complication of gas turbines by introducing complex regenerators (heat exchangers) for intermediate heating of gases, high and low pressure compressors, refrigerators, and high and low pressure gas turbines. GTU is not an internal combustion engine.

РДК-6 является ДВС, так как сжигание топлива производится в его расширяющейся камере сгорания с многократно возрастающим давлением газов, которое непосредственно преобразуется в механическую энергию вращения его ротора с КПД, в 2 раза большим, чем у газовой турбины. Таким образом, принцип действия РДК-6 имеет существенное отличие от принципа действия ГТУ. RDK-6 is an internal combustion engine, since fuel is burned in its expanding combustion chamber with a multiply increasing gas pressure, which is directly converted into the mechanical energy of rotation of its rotor with an efficiency 2 times greater than that of a gas turbine. Thus, the principle of operation of RDK-6 has a significant difference from the principle of action of gas turbines.

В РДК-6 топливная смесь сжатого воздуха и природного газа образуется в момент ее воспламенения от электросвеч между слоями сжатого воздуха, расположенными между топливной смесью, стенками камеры сгорания и заслонкой с одной стороны и дверцей компрессора с другой стороны. В результате этого на стенки камеры сгорания, на заслонку и на дверцу компрессора воздействует в несколько раз меньшая температура воспламененной топливной смеси. При этом в двух-трехкратном избытке сжатого воздуха средняя температура образовавшейся затем смеси сжатого воздуха и газов, сгоревшего топлива будет в 2 3 раза меньше, чем температура газов в отсутствие избытка сжатого воздуха. Но двух-трехкратное уменьшение температуры компенсируется двух-трехкратным увеличением объема рабочего тела сжатого воздуха и сгоревшего топлива, в результате чего не происходит уменьшение величины полезной работы двигателя. К тому же уменьшение температуры рабочего тела позволило обойтись без системы охлаждения и связанных с ней тепловых потерь с уменьшением КПД и удельной мощности двигателя. In RDK-6, a fuel mixture of compressed air and natural gas is formed at the moment of its ignition from the electric light between the layers of compressed air located between the fuel mixture, the walls of the combustion chamber and the damper on one side and the compressor door on the other side. As a result of this, the temperature of the ignited fuel mixture is several times lower on the walls of the combustion chamber, on the damper and on the compressor door. In this case, in a two to three-fold excess of compressed air, the average temperature of the mixture of compressed air and gases and burnt fuel formed then will be 2 3 times lower than the temperature of the gases in the absence of an excess of compressed air. But a two-three-fold decrease in temperature is compensated by a two-three-fold increase in the volume of the working fluid of compressed air and burnt fuel, as a result of which the useful work of the engine does not decrease. In addition, a decrease in the temperature of the working fluid made it possible to dispense with the cooling system and the associated heat loss with a decrease in the efficiency and specific power of the engine.

РДК-6 может найти эффективное применение взамен ДВС, так как по сравнению с ДВС он имеет в 2 раза больший КПД, в 10 15 раз большую удельную мощность, в несколько раз меньший срок окупаемости капитальных затрат в результате меньшей стоимости изготовления и эксплуатации двигателей равной мощности. RDK-6 can find effective use instead of internal combustion engines, since in comparison with internal combustion engines it has 2 times higher efficiency, 10-15 times more specific power, several times shorter payback period for capital costs as a result of lower manufacturing and operation costs of engines of equal power .

РДК-6 отвечает самым высоким требованиям экономии энергии и материалов на изготовляемую продукцию, а также требованиям экологии по уменьшению ущерба природе, наносимого изготовлением и эксплуатацией ДВС, газовых и паровых турбин (с паровыми котлами, градирнями и др. устройствами). RDK-6 meets the highest requirements for saving energy and materials on manufactured products, as well as environmental requirements for reducing the damage to nature caused by the manufacture and operation of ICE, gas and steam turbines (with steam boilers, cooling towers, and other devices).

Применение РДК-2 на ТЭС вместо паровых турбин с паровыми котлами, градирнями и др. устройствами, обеспечивающими работу паровых турбин, даст увеличение в 1,5 2 раза электроэнергии в режиме ее потребления (без ГАЭС, необходимых для компенсации базового режима ТЭС с паровыми турбинами), в несколько раз повысит рентабельность ТЭС, во много раз сократит потребление воды и уменьшит площадь, занимаемую ТЭС, при равной мощности вырабатываемой электроэнергии. В несколько раз уменьшается материало- и энергоемкость строительства ТЭС с РДК-6, существенно сократятся трудовые и капитальные затраты, а также сроки строительства ТЭС и в несколько раз уменьшится срок окупаемости капитальных затрат. Более чем в 2 раза уменьшится суммарный экологический ущерб, наносимый природе в результате строительства и эксплуатации ТЭС с паровыми турбинами, паровыми котлами и с ГАЭС, без которых не находит применения электроэнергия, вырабатываемая ТЭС в ночное время. The use of RDK-2 at TPPs instead of steam turbines with steam boilers, cooling towers, and other devices ensuring the operation of steam turbines will give an increase of 1.5 2 times the electricity in the mode of its consumption (without PSPs necessary to compensate for the basic mode of TPPs with steam turbines ), will increase the profitability of thermal power plants by several times, many times reduce water consumption and reduce the area occupied by thermal power plants, with equal power generated by electricity. The material and energy consumption of the construction of TPPs with RDK-6 is reduced several times, labor and capital costs, as well as the construction time of TPPs will be significantly reduced, and the payback period for capital costs will be reduced several times. The total environmental damage caused to nature as a result of the construction and operation of TPPs with steam turbines, steam boilers and PSPPs, without which the electricity generated by TPPs at night, will not be reduced by more than 2 times.

На фиг. 1 дано вертикально сечение РДК-6 А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 место "Н" на фиг. 2, увеличенное в 3 раза по сравнению с фиг. 2; на фиг. 4 сечение по В-В и Г-Г на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение по Д-Д и Е-Е на фиг. 3; на фиг. 6 воздуховод 5, изображенный в более крупном масштабе, чем на фиг. 1; на фиг. 7 сечение А-А и Ж-Ж на фиг. 2 заслонки 6 в более крупном масштабе чем на фиг. 2; на фиг. 8 и 9 чертежи для определения кривизны внутренней поверхности статора 1. In FIG. 1 shows a vertical section of RDK-6 AA in FIG. 2; in FIG. 2 is a section BB in FIG. one; in FIG. 3 place "H" in FIG. 2 increased by 3 times in comparison with FIG. 2; in FIG. 4 a section along BB and GG in FIG. 3; in FIG. 5 is a section along DD and EE in FIG. 3; in FIG. 6, duct 5, shown on a larger scale than in FIG. one; in FIG. 7 section AA and FJ in FIG. 2 shutters 6 on a larger scale than in FIG. 2; in FIG. 8 and 9, drawings for determining the curvature of the inner surface of the stator 1.

Для ТЭС и кораблей морского и речного флота РДК-6 используется в качестве двигателя в комплекте с компрессором предварительного сжатия воздуха, поставляющим сжатый воздух в газовый баллон, а из него в компрессор РДК-6, и с детандером, в который поступают выхлопные газы двигателя РДК-6 для дальнейшего расширения с целью получения дополнительной механической энергии. Кроме того, на ТЭС в теплообменнике, в который поступают выхлопные газы из детандера, используется их тепловая энергия для снабжения населения горячей водой из теплотрассы, подсоединенной к теплообменнику. For thermal power plants and ships of the sea and river fleet, RDK-6 is used as an engine complete with an air pre-compressor that delivers compressed air to a gas cylinder, and from it to an RDK-6 compressor, and with an expander into which the exhaust gases of the RDK engine -6 for further expansion in order to obtain additional mechanical energy. In addition, at thermal power plants in a heat exchanger that receives exhaust gases from an expander, their thermal energy is used to supply the population with hot water from a heating main connected to the heat exchanger.

Для автомобилей и передвижных устройств РДК-6 используется без вышеупомянутого комплекта с повышением за счет этого удельной мощности и уменьшением стоимости изготовления и эксплуатации. For automobiles and mobile devices, RDK-6 is used without the aforementioned kit with an increase in specific power due to this and a decrease in the cost of manufacture and operation.

Описание устройства и работы РДК-6 дано применительно к его использованию на ТЭС, так как описание использования РДК-6 на других объектах может быть получено путем упрощения данного описания исключением связи РДК-6 с компрессором предварительного сжатия воздуха, с баллоном для хранения сжатого воздуха, с детандером, с теплообменником и с тепловой трассой. The description of the device and operation of the RDK-6 is given in relation to its use at TPPs, since the description of the use of RDK-6 at other facilities can be obtained by simplifying this description by excluding the connection of the RDK-6 with an air pre-compressor, with a cylinder for storing compressed air, with expander, with heat exchanger and with heat path.

РДК-6 имеет статоры 1 и 2 и роторы 3 и 4 соответственно двигателя и основного компрессора, воздуховод 5, заслонку 6, установленную в направляющих 7 роторов 3 и 4, баллон 8 для хранения сжатого воздуха, поступающего в него из компрессора предварительного сжатия воздуха (не показан), воздуховод 9 из баллона 8 в основной компрессор, газовод 10 из двигателя в детандер 11, трубу 12, отходящую от магистрального газопровода, с патрубками 13, на концах которых закреплены форсунки 14, установленные в воздуховоде 5, электросвечи зажигания 15, подпружиненную дверцу 16, перекрывающую окно 17 из статора 2 компрессора в воздуховод 9. RDK-6 has stators 1 and 2 and rotors 3 and 4, respectively, of the engine and the main compressor, an air duct 5, a shutter 6 installed in the guides 7 of the rotors 3 and 4, a cylinder 8 for storing compressed air coming into it from the air pre-compressor ( not shown), the duct 9 from the cylinder 8 to the main compressor, the gas duct 10 from the engine to the expander 11, a pipe 12 extending from the main gas pipeline, with nozzles 13, at the ends of which nozzles 14 mounted in the duct 5 are fixed, the spark plugs 15, spring-loaded door 16, the overlapping window 17 from the stator 2 of the compressor into the duct 9.

Заслонка 6 двигателя жестко соединена боковыми торцами приливами 18 с двумя кронштейнами 19, на каждом конце которого установлена при помощи болтов 20 сменная вилка 21 с осью 22 катка 23, прокатывающегося по внутренней поверхности статора 1. Кронштейн 19 с вилками 21 и катками 23 и другие устройства перемещения заслонки 6 в направляющих 7 установлены в камере 24, отделенной от камеры расширения 25 торцевой стенкой 26 с ее утонченной частью 27. Торцевая стенка 26 вставлена в статор 1 и приварена к нему сварочным швом 28. Наружная сторона камеры 24 образована торцевой стенкой 29, вставленной в статор 1 и укрепленной в нем сварочным швом 30. The motor damper 6 is rigidly connected by the lateral ends of the tides 18 with two brackets 19, on each end of which a replaceable fork 21 is mounted with bolts 20 with the axis 22 of the roller 23 rolling along the inner surface of the stator 1. The bracket 19 with forks 21 and rollers 23 and other devices the movement of the shutter 6 in the guides 7 is installed in the chamber 24, which is separated from the expansion chamber 25 by the end wall 26 with its thinned part 27. The end wall 26 is inserted into the stator 1 and welded to it by a weld seam 28. The outer side of the chamber 24 is formed the end wall 29 inserted in the stator 1 and fixed therein by a welding seam 30.

Торцевая стенка 29 имеет окно с дверцей (не показано), через которое производят замену вилки 21 с катком 23, и втулку 31, в которой установлена полуось 32 вращения ротора 3. В верхней части цилиндрической стенки статора 1, по которой прокатываются катки 23, имеются отверстия для трубок 33 маслопровода, через которые масло прокачивается масляным насосом к каткам 23 во время работы двигателя в количестве менее 0,1 кг/ч. The end wall 29 has a window with a door (not shown) through which the fork 21 with the roller 23 is replaced, and the sleeve 31, in which the half shaft 32 of the rotor 3 is mounted. In the upper part of the cylindrical wall of the stator 1, on which the rollers 23 are rolled, there are openings for tubes 33 of the oil line through which oil is pumped by the oil pump to the rollers 23 during engine operation in an amount of less than 0.1 kg / h

Ротор 3 имеет торцевые стенки 34, между которыми установлена утонченная часть 27 торцевой стенки 26 статора 1, катки 35, 36 и 37, по которым прокатывается кронштейн 19, полуось 32, которая соединена диском 38 с наружной торцевой стенкой 34 и ее утолщенной частью 39. Катки 35 установлены в утолщенной части 39 торцевых стенок 34, катки 36 установлены в диске 38, а катки 37 в кронштейнах 40 наружной торцевой стенки 34 ротора 3. The rotor 3 has end walls 34, between which a thinned part 27 of the end wall 26 of the stator 1 is mounted, rollers 35, 36 and 37, on which the bracket 19, the half shaft 32 are rolled, which is connected by the disk 38 to the outer end wall 34 and its thickened part 39. The rollers 35 are installed in the thickened part 39 of the end walls 34, the rollers 36 are installed in the disk 38, and the rollers 37 in the brackets 40 of the outer end wall 34 of the rotor 3.

В камеру 24 через зазоры между поверхностями торцевых стенок 27 и 34 статора 1 и ротора 3 из камеры расширения 25 проводят газы, создающие воздушную смазку между этими поверхностями, но одновременно и уменьшающие мощность двигателя. Для уменьшения утечки газов из камеры 25 в камеру 24, камера 24 герметизируется и в ней поддерживается равновесное давление, определяемое величинами поступления газов из камеры 25 и утечки газов через зазоры между втулкой 31 и полуосью 32. Герметичны также камеры 41 ротора 3, в которых во время работы двигателя воздух нагревается через стенки ротора 3 до температуры в 500 600^oС и его давление повышается до давления 10 кг/см², которое позволяет уменьшить требования к прочностным характеристикам стенок камеры 41 и к направляющим 7. Такое же значение имеет и давление, создаваемое в камере 24, т. к. оно также уменьшит величину одностороннего давления на торцевые стенки 34, 26 и 27 газов, образующихся в камере сгорания 42 двигателя РДК-6.In the chamber 24 through the gaps between the surfaces of the end walls 27 and 34 of the stator 1 and the rotor 3 from the expansion chamber 25 pass gases that create air lubrication between these surfaces, but at the same time reduce engine power. To reduce the leakage of gases from the chamber 25 into the chamber 24, the chamber 24 is sealed and it maintains an equilibrium pressure determined by the values of the gas supply from the chamber 25 and the gas leak through the gaps between the sleeve 31 and the half shaft 32. The chambers 41 of the rotor 3, in which while the air is heated by the engine through the rotor wall 3 to a temperature of 500 600 ^o C and its pressure is increased to a pressure of 10 kg / cm ^2, which reduces the requirements for the strength characteristics of the chamber walls 41 and to the guide 7. the same value imee and the pressure generated in the chamber 24, ie. k. It will also reduce the magnitude of the unilateral pressure on the end walls 34, 26 and 27 of gases generated in the combustion chamber 42 of engine 6-RDK.

С полуосью 32 ротора 3 соединяют рабочий вал редуктора или электрогенератора. На полуоси 43 ротора 3 установлена шестерня 44, находящаяся в зацеплении с такой же шестерней полуоси ротора 4 компрессора. With the axis 32 of the rotor 3 connect the working shaft of the gearbox or generator. On the axle shaft 43 of the rotor 3 mounted gear 44, which is meshed with the same gear axle shaft of the rotor 4 of the compressor.

Статор 1 имеет наружное термоизолирующее покрытие 45, изображенное крестообразной штриховкой. Такое же покрытие имеет внутренняя поверхность ротора 3, воздуховод 5, газовод 10 и детандер 11. Статор 2 и баллон 8 имеют радиаторные ребра 46. Ротор 4 охлаждается продувкой через него наружного воздуха. The stator 1 has an outer thermally insulating coating 45, depicted as a cross-shaped hatching. The same surface has the inner surface of the rotor 3, the duct 5, the gas duct 10 and the expander 11. The stator 2 and the cylinder 8 have radiator fins 46. The rotor 4 is cooled by blowing outside air through it.

Статор 1 по касательной к окружности ротора 3 соприкасается с ротором с зазором менее 1 мм. Этот зазор перекрыт тонкостенной пластинчатой пружиной 47, подсоединенной одной стороной к статору 1 и скользящей другой стороной по поверхности ротора 3. Аналогичное устройство имеет статор 2 с ротором 4 с целью уменьшения утечки сжатого воздуха из камеры сжатия 48 в воздуховод 9. К боковым и торцевым краям заслонки 6 приварены тонкие полоски 49 пружинистой стали, препятствующей утечке газов через зазоры между заслонкой 6 и поверхностями статора 1. Аналогичные устройства имеет и заслонка 6 компрессора. The stator 1 is tangent to the circumference of the rotor 3 in contact with the rotor with a gap of less than 1 mm. This gap is covered by a thin-walled leaf spring 47 connected by one side to the stator 1 and sliding by the other side on the surface of the rotor 3. A similar device has a stator 2 with a rotor 4 in order to reduce the leakage of compressed air from the compression chamber 48 into the duct 9. To the side and end edges the shutter 6 is welded with thin strips 49 of springy steel, which prevents the leakage of gases through the gaps between the shutter 6 and the surfaces of the stator 1. The compressor shutter 6 has similar devices.

В статор 1 против одной из сторон вилки 21 вставлен изолированный контактный датчик 50, при исправном состоянии катков 23 торец стороны вилки 21 проходит с воздушным зазором, исключающим возможность контакта датчика 50 с торцем вилки 21. Если в процессе эксплуатации РДК-6 катки 23 сработаются до заданного предела, то торец вилки 21 при вращении ротора 3 станет касаться контакта датчика 50, в результате чего на компьютере загорится мигающим светом красная лампочка под надписью "Сменить каток". Датчик 50 устанавливается в том месте статора 1, где давление катка 23 на поверхность статора 1 будет наибольшим. В торцевой стенке 29 статора 1 установлен самооткрывающийся клапан 51 выпуска газов из камеры 24, когда в ней давление газов повысится до расчетного, которое определяется прочностью стенок 29. Клапан 51 может быть также открыт оператором перед открытием дверцы в стенке 29 для замены вилки 21 с катком 23. Расчетное давление в камере 24 задают в 1,5 2 раза меньшим, чем среднее давление газов в камере 25, что позволяет уменьшить утечку газов из камеры 25 в камеру 24 и при этом иметь минимально необходимую прочность стенки 29. An insulated contact sensor 50 is inserted into the stator 1 against one of the sides of the plug 21, when the rollers 23 are in good condition, the end of the side of the plug 21 passes with an air gap that excludes the possibility of the sensor 50 coming into contact with the end of the plug 21. If the rollers 23 operate during operation of the RDK-6, of the specified limit, then the end of the plug 21 when the rotor 3 is rotated will touch the contact of the sensor 50, as a result of which the computer will flash a red light under the inscription "Change roller". The sensor 50 is installed in that place of the stator 1, where the pressure of the roller 23 on the surface of the stator 1 will be the greatest. A self-opening valve 51 for releasing gases from the chamber 24 is installed in the end wall 29 of the stator 1 when the gas pressure in it increases to the calculated one, which is determined by the strength of the walls 29. The valve 51 can also be opened by the operator before opening the door in the wall 29 to replace the fork 21 with the roller 23. The design pressure in the chamber 24 is set 1.5 to 2 times less than the average gas pressure in the chamber 25, which allows to reduce the leakage of gases from the chamber 25 into the chamber 24 and at the same time have the minimum required wall strength 29.

Цилиндрические поверхности роторов двигателя и компрессоров имеют в сечении, перпендикулярном оси вращения роторов, окружность. Цилиндрические поверхности статоров двигателя и компрессоров имеют в сечении, перпендикулярном оси вращения роторов, дуги кругов различного радиуса. Верхняя дуга МБК статора 1 на фиг. 8 имеет радиус Р_в О_вБ, величина которого зависит от величины радиуса Р цилиндрической поверхности ротора и наибольшего расстояния ВС между поверхностями цилиндров статора и ротора камеры расширения 25.The cylindrical surfaces of the rotors of the engine and compressors have a circle in cross section perpendicular to the axis of rotation of the rotors. The cylindrical surfaces of the stators of the engine and compressors have an arc of circles of various radii in a section perpendicular to the axis of rotation of the rotors. The upper arc of the MBK stator 1 in FIG. 8 has a radius P _in O _in B, the value of which depends on the radius P of the cylindrical surface of the rotor and the greatest distance BC between the surfaces of the cylinders of the stator and the rotor of the expansion chamber 25.

Если принять, что ВС 0,5Р, то центр О_в окружности верхней дуги радиуса Р_в БО_в лежит на прямой ОВ (где О центр окружности ротора) на расстоянии ОО_в 0,22917Р, Р_в 1,27083Р и ОБ 1,42074Р. Эти величины определены из треугольников ОО_вБ и ОО_вК, где P $\binom{2}{в}$ = (O_вO)² + (1,25P)², P $\binom{2}{в}$ = O_вO² + OБ² - 2O_вO•ОБ•cosα и О_вО 1,5Р P_в2 при α 45^o. Из треугольников ОО_нА и ОО_нМ, в которых Р_н (О_нО)² + (1,25Р)²,

и О_нО Р_н Р. Определены Р_н 1,28125Р, О_нО 0,28125Р и ОА 1,06785Р при α 45^o. Угол a принят равным 45^o, т. к. в этом положении кронштейна 19 с катками 23 будет наибольшее несоответствие полученного радиуса Р_н расстоянию между точками касания катками 23 противоположных поверхностей статора 1, которое в принятом примере равно 2,5Р.Assuming that the sun 0,5R, the center O _in the upper circular arc radius R _in _BW lies on the line OB (wherein center O of the rotor circumference) in the region TOE 0,22917R _in, P _in and 1,27083R ON 1,42074R . These values are determined from the triangles OO _in B and OO _in K, where P

\binom{2}{in}

= (O _to O) ² + (1.25P) ² , P

\binom{2}{in}

= O _in O ² + Ob ² - 2O _in ON O • • cosα and _O O 1,5R P _c2 α at 45 ^o. Of the triangles ОО _н А and ОО _н М, in which Р _н (О _н О) ² + (1,25Р) ² ,

and O _n O R _n R. Defined by R _n 1.28125P, O _n O 0.28125P and OA 1.06785P at α 45 ^o . The angle a is taken equal to 45 ^o , because in this position of the bracket 19 with the rollers 23 there will be the greatest discrepancy between the obtained radius P _{and the} distance between the points of contact with the rollers 23 of the opposite surfaces of the stator 1, which in the adopted example is 2.5P.

Следовательно, D_max 2,5Р (АО + ОБ) 2,5Р 1,06785Р 1,42074Р 0,01141Р. Задавая величину углов α_i от 0^o до 90^o, например через 10^o, получают ряд значений Δ_i, по которым построена на фиг. 9 плавная кривая МА_i, соответствующая профилю нижней части цилиндрической поверхности МНК с необходимой степенью точности. На фиг. 9 расстояние между дугой окружности МАН радиуса Р_н и кривой МА_iН поверхности статора 1 в направлении А_iО_н равны Δ_i и изображены соответствующей штриховкой площади между дугой МАН и кривой МА_iН. Кривая МНК может быть построена на торцевой поверхности отливки (заготовки) нижней половины статора 1 по точкам отклонения Δ_i от дуги МАН радиуса Р_н 1,28125Р. Далее на строгальном станке выбирается толщина металла, равная Δ_i, до кривой МАН, являющейся профилем внутренней поверхности нижней половины статора 1. После шлифовки внутренней поверхности половинок цилиндра статора 1 эти половинки соединяются, например, также, как соединяются в ДВС блок и головка блока цилиндров. Аналогичным способом изготовляют статор компрессоров.Therefore, D _max 2.5P (AO + OB) 2.5P 1.06785P 1.42074P 0.01141P. By setting the angles α _i from 0 ^o to 90 ^o , for example, after 10 ^o , a series of Δ _i values are obtained, which are used to construct in FIG. 9 smooth curve MA _i corresponding to the profile of the lower part of the cylindrical surface of the least squares with the required degree of accuracy. In FIG. 9, the distance between the arc of the MAN circle of radius R _n and the curve MA _i Н of the stator surface 1 in the direction А _i О _{n is} equal to Δ _i and is depicted by the corresponding shading of the area between the arc MAN and the curve MA _i N. The MNC curve can be built on the end surface of the casting ( blanks) of the lower half of the stator 1 at the points of deviation Δ _i from the arc MAN of radius R _n 1.28125P. Next, the thickness of the metal equal to Δ _i is selected on the planer to the MAN curve, which is the profile of the inner surface of the lower half of the stator 1. After grinding the inner surface of the halves of the stator cylinder 1, these halves are connected, for example, in the same way as the block and cylinder head are connected in the internal combustion engine . In a similar way, a compressor stator is manufactured.

Работа РДК-6. Work RDK-6.

Запуск РДК-6, применительно к его эксплуатации на ТЭС, производят с помощью электродвигателя стартера, приводящего в движение компрессор, который включается компьютером при нажиме на его клавишу "Пуск". В момент поступления сжатого воздуха в камеру сгорания 42 через воздуховод 5 в результате открытия дверцы 16 компьютер включает форсунки 14, а в момент выключения форсунок 14 включает электросвечи 15, воспламеняющие природный газ, который успел смешаться с сжатым воздухом в топливную смесь. При этом воспламененная топливная смесь будет находиться между объемами сжатого воздуха в пространстве, отделяющим ее от дверцы 16 и заслонки 6, уменьшая воздействие на них температуры воспламененной топливной смеси. Воздух, сжимаемый воспламененной топливной смесью, амортизирует ударную нагрузку резкого повышения давления в момент воспламенения топливной смеси природного газа на конец заслонки 6. Этому содействует также движение конца заслонки 6, увеличивающего объем камеры сгорания 42 в момент воспламенения топливной смеси, и направленное в сторону распространения давления воспламененной топливной смеси. В результате амортизации взрывной волны скачка давления воспламененного топлива избытком сжатого воздуха и движением конца заслонки 6 многократно уменьшается ударное воздействие этого скачка давления в момент воспламенения топлива на стенки камеры сгорания и соответственно многократно уменьшается сила звука, который, например, возникает в поршневых ДВС при воспламенении топливной смеси. Сила звука воспламененного топлива уменьшается еще и прохождением выхлопных газов через детандер, который в этом отношении выполняет еще роль глушителя звука. The launch of RDK-6, with regard to its operation at thermal power plants, is carried out using a starter motor, which drives the compressor, which is turned on by the computer by pressing its "Start" key. At the time of receipt of compressed air into the combustion chamber 42 through the duct 5 as a result of opening the door 16, the computer turns on the nozzles 14, and at the time of turning off the nozzles 14 turns on electric candles 15, igniting natural gas, which managed to mix with the compressed air into the fuel mixture. In this case, the ignited fuel mixture will be between the volumes of compressed air in the space separating it from the door 16 and the shutter 6, reducing the effect of the temperature of the ignited fuel mixture on them. The air compressed by the ignited fuel mixture absorbs the shock load of a sharp increase in pressure at the moment of ignition of the natural gas fuel mixture at the end of the shutter 6. This is also facilitated by the movement of the end of the shutter 6, increasing the volume of the combustion chamber 42 at the time of ignition of the fuel mixture, and directed towards the pressure propagation ignited fuel mixture. As a result of the shock wave shock absorption, a jump in the pressure of the ignited fuel by excess of compressed air and the movement of the end of the shutter 6 decreases the shock effect of this pressure jump at the moment of ignition of the fuel on the walls of the combustion chamber and, accordingly, the sound power, which, for example, occurs in piston ICEs when the fuel ignites mixtures. The sound power of the ignited fuel is also reduced by the passage of exhaust gases through the expander, which in this respect also acts as a silencer.

Утечка газов в зазоры между заслонкой 6 и поверхностью статора 1 почти полностью исключается пружинными полосками 49, приваренными к заслонке 6 и скользящими по поверхности статора 1, прижимаемыми к ней давлением газов сгоревшего топлива. The leakage of gases into the gaps between the shutter 6 and the surface of the stator 1 is almost completely eliminated by spring strips 49 welded to the shutter 6 and sliding on the surface of the stator 1, pressed to it by the gas pressure of the burned fuel.

Через 5 10 с после начала пуска компьютер выключает стартер и подключает электрогенератор, а еще через 5 10 с РДК-6 выходит на эксплуатационную скорость вращения ротора 3 и электрогенератор включают в электросеть. After 5 10 s after the start of the start, the computer turns off the starter and connects the electric generator, and after another 5 10 s RDK-6 reaches the operational speed of rotation of the rotor 3 and the electric generator is turned on.

Во время вращения ротора 3 через катки 37 его вращение передается на вращение кронштейнов 19 и установленных на них вилок 21 с катками 23, которые, прокатываясь по цилиндрической поверхности статора 1, перемещают заслонку 6 в направляющих 7 через соединенный с заслонкой 6 приливом 18 кронштейн 19. Во время вращения кронштейна 19 катки 23 могут как прокатываться по поверхности статора 1, так и проскальзывать по ней, т. к. они выполнены из материала, имеющего наименьший коэффициент трения с поверхностью статора 1, смазанную к тому же машинным маслом, подаваемым масляным насосом через трубки 33. Кронштейны 19 перемещаются также между катками 35 и 36, установка которых определяет величину зазоров между боковыми краями заслонки 6 и торцевыми поверхностями статора 1 и ротора 3. During the rotation of the rotor 3 through the rollers 37, its rotation is transmitted to the rotation of the brackets 19 and forks 21 with rollers 23 mounted on them, which, rolling along the cylindrical surface of the stator 1, move the shutter 6 in the guides 7 through the bracket 19 connected to the shutter 6 by the tide 18. During rotation of the bracket 19, the rollers 23 can both roll along the surface of the stator 1 and slip along it, since they are made of a material having the lowest coefficient of friction with the surface of the stator 1, lubricated with the same machine oil, aemym oil pump through the tube 33. The brackets 19 are moved between the rollers 35 and 36, setting of which determines the gap between the side edges of the flaps 6 and the end surfaces of the stator 1 and rotor 3.

Если на компьютере замигает лампочка с надписью "Сменить каток", то РДК-6 может продолжить работу до его остановки в плановое время при уменьшении потребности в электроэнергии. После остановки РДК-6 отрывают клапан 51 и дверцу в стенке 29, а затем кратковременным включением стартера кронштейн 19 поворачивают до положения, при котором через окно в стенке 29 статора 1 производят смену вилки 21 с катком 23 на новую вилку с катком 23. Затем таким же способом производят замену противоположной вилки 21 с катком 23. После смены вилки 21 с катком 23 дверцу в стенке 29 статора 1 закрывают и герметизируют, а клапан 51 устанавливают на работу в режиме самооткрывания при повышении давления газов в камере 24 до расчетного. If a light on the computer blinks with the inscription "Change roller", then RDK-6 can continue to work until it stops at the scheduled time with a decrease in electricity demand. After stopping the RDK-6, they open the valve 51 and the door in the wall 29, and then briefly turn on the starter, the bracket 19 is turned to a position where the plug 21 with the roller 23 is replaced by a new fork with a roller 23. Then, in the same way, the opposite fork 21 with the roller 23 is replaced. After changing the fork 21 with the roller 23, the door in the wall 29 of the stator 1 is closed and sealed, and the valve 51 is set to operate in self-opening mode when the gas pressure in the chamber 24 increases to the calculated one.

Ориентировочный расчет РДК-6 и эффективность его применения. Estimated calculation of RDK-6 and its effectiveness.

Для расчета РДК-6 принимают, что двигатель изображенный на фиг. 1 и 2, имеет диаметр ротора, равный 2 м, наибольший размер расстояния между поверхностями ротора и статора 0,5 м, а его заслонка 6 имеет размеры 2,5 м х 2,5 м х 0,05 м, заслонка компрессора имеет размеры 3,2 м х 2,5 м х 0,04 м и наибольшее расстояние между поверхностями статора и ротора 0,5 м, скорость вращения ротора 2 обор./с, давление сжатого воздуха, поступающего в двигатель от компрессора, 30 кг/см² с двухкратным избытком по отношению к необходимому для полного сгорания природного газа, подаваемого из магистрального газопровода в форсунку 14 с давлением, равным 60 кг/см².For the calculation of RDK-6, it is assumed that the engine depicted in FIG. 1 and 2, has a rotor diameter of 2 m, the largest distance between the surfaces of the rotor and stator is 0.5 m, and its shutter 6 has dimensions 2.5 mx 2.5 mx 0.05 m, the compressor shutter has dimensions 3.2 mx 2.5 mx 0.04 m and the largest distance between the surfaces of the stator and rotor is 0.5 m, the rotor speed is 2 rpm / s, the pressure of the compressed air entering the engine from the compressor is 30 kg / cm ² with a twofold excess in relation to the necessary for the complete combustion of natural gas supplied from the main gas pipeline to the nozzle 14 with a pressure equal to 60 kg / cm ² .

Объем камеры сгорания в момент воспламенения топливной смеси при положении заслонки, отраженном на фиг. 1, будет равен 0,25 м • 1,0 м • 0,5 м • 2,5 м + объем газопровода 5 0,32 м³ + 0,18 м³ 0,5 м³.The volume of the combustion chamber at the time of ignition of the fuel mixture with the shutter position shown in FIG. 1, will be equal to 0.25 m • 1.0 m • 0.5 m • 2.5 m + gas pipeline volume 5 0.32 m ³ + 0.18 m ³ 0.5 m ³ .

Масса воздуха, заполнившего камеру сгорания, будет равна 0,5 м³ • 1,4 кг/м³ • 30 21 кг.The mass of air filling the combustion chamber will be equal to 0.5 m ³ • 1.4 kg / m ³ • 30 21 kg.

Для полного сгорания 1 кг природного газа необходимо 15 кг воздуха, тогда при двухкратном избытке воздуха в камеру сгорания войдет 21 кг 30 0,7 кг природного газа. For complete combustion of 1 kg of natural gas, 15 kg of air is needed, then with a double excess of air 21 kg 30 0.7 kg of natural gas will enter the combustion chamber.

Объем камеры сгорания компрессора равен 3,2 м • 3,6 м • 0,5 • 0,7 4 м³.The volume of the combustion chamber of the compressor is 3.2 m • 3.6 m • 0.5 • 0.7 4 m ³ .

Для получения 21 кг воздуха в компрессор поступает воздух уже сжатым в (21 кг 1,4 кг/м³) 4 3,74 раза
Следовательно, необходимо иметь два последовательно соединенных компрессора с результативным сжатием в 30 раз. В этом случае компрессор предварительного сжатия воздуха до давления в 3,74 кг/см³ с давления 0,95 кг/см³ засасываемого воздуха будет иметь сжатие в 4 раза.To obtain 21 kg of air, the compressor enters the air already compressed (21 kg 1.4 kg / m ³ ) 4 3.74 times
Therefore, it is necessary to have two series-connected compressors with effective compression of 30 times. In this case, the compressor pre-compressing the air to a pressure of 3.74 kg / cm ³ with a pressure of 0.95 kg / cm ^{3 of} sucked air will have a compression of 4 times.

Компрессор предварительного сжатия будет иметь камеру сжатия, в 4 раза большую по объему, чем камера сжатия основного компрессора, т.е. равную 4 м³ • 4 16 м³. При таком же устройстве, как и основной компрессор, почти все его линейные размеры будут большими, чем у основного компрессора в

раза, но толщина стенок статора, ротора и заслонки будет меньше в 6 раз, т. к. будет меньше в 6 раз давление воздуха, сжимаемого этим компрессором, чем сжимаемого основным компрессором.The pre-compression compressor will have a compression chamber 4 times larger in volume than the compression chamber of the main compressor, i.e. equal to 4 m ³ • 4 16 m ³ . With the same device as the main compressor, almost all of its linear dimensions will be larger than that of the main compressor in

times, but the wall thickness of the stator, rotor and damper will be 6 times less, since there will be 6 times less air pressure compressed by this compressor than compressed by the main compressor.

В момент воспламенения топливной смеси в камере сгорания выделяется тепловая энергия, равная 0,7 кг • 12000 ккал/кг 8400 ккал. Эта тепловая энергия нагреет 21 кг сжатого воздуха до температуры 8400 ккал (21 кг • 0,24ккал/кг•^oС) 1670^oС
Давление воздуха сжатого до 30 кг/см² возрастает от его нагрева до 30 кг/см² (1670^oС 273^oС + 1) 214 кг/см².At the moment of ignition of the fuel mixture, thermal energy equal to 0.7 kg • 12000 kcal / kg 8400 kcal is released in the combustion chamber. This thermal energy will heat 21 kg of compressed air to a temperature of 8400 kcal (21 kg • 0.24 kcal / kg • ^o C) 1670 ^o C
The compressed air pressure up to 30 kg / cm ² increases from its heating to 30 kg / cm ² (1670 ^o С 273 ^o С + 1) 214 kg / cm ² .

Полученные значения температуры и давления не будут иметь существенного воздействия на стенки камеры сгорания и заслонку, т. к. между воспламененной топливной смесью и этими стенками будет находиться слой сжатого избыточного воздуха, с которым будут смешиваться продукты сгоревшего топлива в расширяющемся объеме в результате движения заслонки. Таким образом, процесс смешивания сгоревшего топлива со всем объемом воздуха будет совмещен с расширением воздушно-газовой смеси, уменьшающим ее температуру и давление. К тому же поверхности стенок камеры сгорания, газовода и заслонки, на которые воздействует высокая температура воспламененной топливной смеси, покрыты защитным теплоизолирующим материалом. The obtained temperature and pressure values will not have a significant effect on the walls of the combustion chamber and the damper, since there will be a layer of compressed excess air between the ignited fuel mixture and these walls, with which the products of the burnt fuel will be mixed in the expanding volume as a result of the damper movement. Thus, the process of mixing the burned fuel with the entire volume of air will be combined with the expansion of the air-gas mixture, reducing its temperature and pressure. In addition, the surfaces of the walls of the combustion chamber, the gas duct and the damper, which are affected by the high temperature of the ignited fuel mixture, are coated with a protective heat-insulating material.

Объем камеры расширения двигателя равен
2,5 м • 4 м • 0,5 м • 0,75 3,75 м³.The volume of the engine expansion chamber is
2.5 m • 4 m • 0.5 m • 0.75 3.75 m ³ .

Так как объем камеры сгорания равен 0,5 м³, то продукты сгоревшего топлива и избыток воздуха расширяются в камере в 3,75 м³ 0,5 м³ 75,5 раза. При этом их температура уменьшается до 300^oC, а давление уменьшится 7,5 • [(1670^oC 300^oC) 273^oC + 1] 45 раз и давление выхлопных газов, выходящих из камеры расширения будет равно 214 кг/см² 45 4,75 кг/см²/
Среднее значение силы давления, приложенной к концу заслонки 6, во время ее рабочего хода будет равно
(214 кг/см² + 4,75 кг/см²) 2 • (0,5 • 250 см • 50 см • 0,75) 515000 кг.Since the volume of the combustion chamber is 0.5 m ³ , the products of the burnt fuel and excess air expand in the chamber 3.75 m ³ 0.5 m ³ 75.5 times. At the same time, their temperature decreases to 300 ^o C and the pressure decreases 7.5 • [(1670 ^o C 300 ^o C) 273 ^o C + 1] 45 times and the pressure of the exhaust gases leaving the expansion chamber will be 214 kg / cm ² 45 4.75 kg / cm ² /
The average value of the pressure force applied to the end of the shutter 6 during its stroke will be equal to
(214 kg / cm ² + 4.75 kg / cm ² ) 2 • (0.5 • 250 cm • 50 cm • 0.75) 515000 kg.

В этом равенстве коэффициент 0,5 введен за счет нелинейного изменения силы давления на заслонку при расширении газа с давления 214 кг/см² до давления 4,75 кг/см². Коэффициент 0,75 веден для получения среднего значения площади конца заслонки 6 при ее рабочем ходе.In this equality, a coefficient of 0.5 is introduced due to a nonlinear change in the pressure force on the valve when the gas expands from a pressure of 214 kg / cm ² to a pressure of 4.75 kg / cm ² . A coefficient of 0.75 is used to obtain the average value of the area of the end of the shutter 6 during its working stroke.

Работа, произведенная одним концом заслонки 6 при ее повороте на 180^o за время 0,25 с рабочего хода, равна
515000 кг • 4 м 2060000 кгм.The work performed by one end of the shutter 6 when it is rotated 180 ^o for a time of 0.25 s stroke is
515000 kg • 4 m 2060000 kgm.

Работа, произведенная заслонкой за 1 с (за 2 оборота ротора), равна 2050000 кгм • 4 2060000 кгм плюс еще работа, полученная при заполнении камеры сгорания сжатым до 30 кг/см² воздухом, подаваемым компрессором, с учетом которой полная работа будет равна 83000000 кгм, а развиваемая им мощность составит 8300000 кгм/с. 102

81000 кВт.The work performed by the shutter in 1 s (for 2 rotor rotations) is equal to 2050000 kgm • 4.2060000 kgm, plus the work obtained by filling the combustion chamber with compressed air up to 30 kg / cm ² supplied by the compressor, taking into account which the total work will be 83000000 kgm, and the power it develops will be 8,300,000 kgm / s. 102

81000 kW.

Выхлопные газы, выходящие из камер расширения с давлением в 5 кг/см², используются в детандоре, например, академика П. Л. Капица (см. БСЭ, II издание, т. 4, с. 128, рис. 4), который имеет КПД 0,82 0,85 и работает на перепаде давлений примерно с 6 до 1,3 атм. Механическая энергия, выработанная детонатором, используется для приведения в действие компрессора предварительного сжатия воздуха. Выхлопные газы, поступающие в детонатор с температурой 300^oС и давлением 5 кг/см, выходят из детандера в теплообменник с температурой 250^oС и давлением 1 кг/см², необходимым для прохождения через теплообменник, поставляющий горячую воду в теплотрассу.The exhaust gases leaving the expansion chambers with a pressure of 5 kg / cm ² are used in an expander, for example, Academician P. L. Kapits (see TSB, II edition, vol. 4, p. 128, fig. 4), which has an efficiency of 0.82 to 0.85 and operates at a pressure differential of about 6 to 1.3 atm. The mechanical energy generated by the detonator is used to drive the air pre-compressor. The exhaust gases entering the detonator with a temperature of 300 ^o C and a pressure of 5 kg / cm go from the expander to a heat exchanger with a temperature of 250 ^o C and a pressure of 1 kg / cm ² necessary for passing through a heat exchanger that supplies hot water to the heating main.

Затраты энергии 8000 кВт мощности двигателя будут использованы для работы основного компрессора и вспомогательных устройств, обеспечивающих работы РДК-6. Полезная мощность РДК-6, используемая для вращения ротора электрогенератора, составит 73000 кВт. Energy costs of 8,000 kW of engine power will be used to operate the main compressor and auxiliary devices that provide the RDK-6. The useful power of RDK-6, used to rotate the rotor of the electric generator, will be 73,000 kW.

КПД РДК-6 будет равен

КПД РДК-6 можно определить и более простым способом (и по этой причине более надежным) по тепловым потерям двигателя в процессе его работы. Основные потери тепловой энергии двигателя происходят из-за потерь тепловой энергии, уносимой выхлопными газами, которая равна 21 кг/с • 4 • 250^oС • 0,24 ккал/кг•C • 4,18 кВт•с/ккал 21000 кВт.Efficiency RDK-6 will be equal

The efficiency of RDK-6 can be determined in a simpler way (and for this reason more reliable) by the heat loss of the engine during its operation. The main losses of thermal energy of the engine occur due to the loss of thermal energy carried away by exhaust gases, which is 21 kg / s • 4 • 250 ^o С • 0.24 kcal / kg • C • 4.18 kW • s / kcal 21000 kW.

Принимают, что все остальные тепловые потери составляют 50% от основных, тогда общие потери энергии составляют 32000 кВт или 32000 кВт 140000 кВт 0,23, следовательно КПД РДК-6 будет равен 0,77. По-видимому, КПД РДК-6 можно принять равным среднему арифметическому из полученных значений КПД, равных 0,525 и 0,77, т. е. равным 0,65. Близкий к этому значению КПД получают, если сравнить потери энергии в РДК-6 с потерями энергии в ДВС С учетом того, что в РДК-6 нет потери энергии, связанной с водяным охлаждением ДВС, и по крайней мере в 2 раза меньшими потерями на трение, так как нет в РДК-6 кривошипно-шатунного механизма, преобразующего прямолинейное движение поршня во вращение коленчатого вала, в РДК-6 будут меньше потери энергии на 25 30% чем в ДВС
Полученный КПД РДК-6 в 0,65 0,34=1,95 раз больше, чем у наиболее совершенных и весьма сложных газотурбинных установок, и в 1,5 раза выше, чем у паровых турбин. При этом удельная мощность РДК-6 с относящимися к нему устройствами будет в несколько раз больше, чем удельная мощность паровых и газовых турбин с относящимися к ним устройствами, обеспечивающими их работу с наибольшим КПД, равным для ГТУ 0,34 и паровых турбин 0,42. Однако для паровых турбин, работающих в базовом режиме и требующих для согласования их работы с режимом использования электроэнергии еще работы ГАЭС с КПД 0,65, реальным КПД следует считать
(6 ч • 0,42 • 0,65 + 18 ч • 0,42) 24 ч 0,39.It is assumed that all other heat losses are 50% of the main ones, then the total energy loss is 32,000 kW or 32,000 kW 140,000 kW 0.23, therefore, the efficiency of RDK-6 will be 0.77. Apparently, the RDK-6 efficiency can be taken equal to the arithmetic mean of the obtained efficiency values, equal to 0.525 and 0.77, i.e. equal to 0.65. Efficiency close to this value is obtained if we compare the energy losses in the RDK-6 with the energy losses in the internal combustion engine, given that in the RDK-6 there is no energy loss associated with water cooling of the internal combustion engine, and at least 2 times less friction losses since there is no crank mechanism in RDK-6 that converts the linear motion of the piston into crankshaft rotation, there will be 25-30% less energy loss in the RDK-6 than in an internal combustion engine
The obtained efficiency of RDK-6 is 0.65 0.34 = 1.95 times greater than that of the most advanced and very complex gas turbine units, and 1.5 times higher than that of steam turbines. In this case, the specific power of RDK-6 with its related devices will be several times greater than the specific power of steam and gas turbines with related devices, ensuring their operation with the highest efficiency equal to 0.34 for gas turbines and 0.42 steam turbines . However, for steam turbines operating in the basic mode and requiring, to coordinate their work with the mode of electricity use, the PSPP still work with an efficiency of 0.65, the actual efficiency should be considered
(6 hours • 0.42 • 0.65 + 18 hours • 0.42) 24 hours 0.39.

Следовательно, с учетом работы ГАЭС КПД ТЭС с паровой турбиной будет ниже КПД ТЭС с РДК-6 в 1,67 раза. Consequently, taking into account the operation of the PSPP, the efficiency of TPPs with a steam turbine will be 1.67 times lower than the efficiency of TPPs with RDK-6.

Таким образом, с заменой на ТЭС паровых турбин на РДК-6, выработка электроэнергии увеличится в 1,67 раза при равном потреблении природного газа. Такое увеличение выработки электроэнергии на ТЭС увеличит ее прибыль от проданной по той же цене электроэнергии в 5 6 раз. Thus, with the replacement of steam turbines at RDK-6 with TPPs, electricity generation will increase by 1.67 times with equal consumption of natural gas. Such an increase in the generation of electricity at TPPs will increase its profit from electricity sold at the same price by 5–6 times.

Полученное значение мощности РДК-6 (73000 кВт) при его массе менее 100 т, которую можно определить исходя из принятых габаритов РДК-6 и его устройства согласно фиг. 1 и 2, позволяет сделать вывод, что удельная мощность РДК-6 с устройствами, обеспечивающими его работу, по крайней мере в 10 раз больше удельной мощности паровой турбины с устройствами (паровой котел, градирни и др.), обеспечивающими ее работу. В соответствии с этим выводом можно утверждать, что при строительстве ТЭС с паровой турбиной потребуется произвести в несколько раз большие затраты не только на изготовление и установку паровой турбины с устройства обеспечения ее работы, но также и на устройство водоема, обеспечивающего ее качественной водой, задний, на приобретение площади земли под строительство ТЭС, чем будут аналогичные затраты при строительстве ТЭС с РДК-6 такой же мощности. The obtained value of RDK-6 power (73000 kW) with its mass of less than 100 tons, which can be determined based on the accepted dimensions of RDK-6 and its device according to FIG. 1 and 2, it can be concluded that the specific power of RDK-6 with devices that ensure its operation is at least 10 times greater than the specific power of a steam turbine with devices (steam boiler, cooling tower, etc.) that ensure its operation. In accordance with this conclusion, it can be argued that during the construction of a thermal power plant with a steam turbine, it will be necessary to incur several times the high costs not only of manufacturing and installing a steam turbine from a device for ensuring its operation, but also to a device of a reservoir providing it with high-quality water, on the acquisition of land for the construction of thermal power plants, what will be the similar costs for the construction of thermal power plants with RDK-6 of the same capacity.

Срок окупаемости капитальных затрат для ТЭС с РДК-6 будет в десятки раз меньше срока окупаемости капитальных затрат для ТЭС с паровой турбиной или для ТЭС с газогенераторной установкой. The payback period for capital costs for TPPs with RDK-6 will be ten times less than the payback period for capital costs for TPPs with a steam turbine or for TPPs with a gas generator.

Существенным преимуществом ТЭС с РДК-6 перед ТЭС с паровой или газовой турбиной будет в 1,5 2 раза меньший выброс отравляющих атмосферу веществ на каждый кВт•ч выработанной электроэнергии. A significant advantage of TPPs with RDK-6 over TPPs with a steam or gas turbine will be 1.5 to 2 times less emissions of atmospheric poisonous substances per kWh of electricity generated.

Таким образом, применение РДК-6 в ТЭС является решением актуальной проблемы современности по применению энергосберегающей, материалосберегающей и экологически более чистой технологии с одновременным уменьшением капитальных и эксплуатационных затрат на реализацию такой прогрессивной технологии. Thus, the use of RDK-6 in thermal power plants is a solution to the urgent problem of the present on the use of energy-saving, material-saving and environmentally friendly technology while reducing capital and operating costs for the implementation of such a progressive technology.

Большое значение имеет применение РДК-6 в малых ТЭС (до 300000 кВт) с приближением их к первичному энергоисточнику и к потребителю энергии, с существенным уменьшением стоимости электрической и тепловой энергии, а также уменьшением в несколько раз стоимости строительства и сроков возведения ТЭС с РДК-6. Особенно большое значение имеет ТЭС с РДК-6 для севера России, не имеющего централизованного энергоснабжения, где применяют в настоящее время дизельные электростанции с КПД 30 35% Для таких районов преимущество в применении РДК-6 будет не только в 2 раза большем КПД, в несколько раз большей удельной мощностью двигателей, но также в использовании природного газа в несколько раз более дешевого, чем дизельное топливо. Капитальные затраты для замены дизельных ДВС на РДК-6 окупятся в течение 2 3 месяцев, менее, чем за год окупятся капитальные затраты на строительство новой ТЭС с РДК-6. Of great importance is the use of RDK-6 in small thermal power plants (up to 300,000 kW) with their approaching the primary energy source and the energy consumer, with a significant reduction in the cost of electric and thermal energy, as well as several-fold reduction in the cost of construction and the construction time of thermal power plants with RDK- 6. Of particular importance is the TPP with RDK-6 for the north of Russia, which does not have a centralized power supply, where diesel power plants with an efficiency of 30 35% are currently used. For such areas, the advantage in using RDK-6 will not only be 2 times more efficient, several times more specific power of engines, but also in the use of natural gas several times cheaper than diesel. Capital costs for replacing diesel ICEs at RDK-6 will pay off within 2 3 months, less than a year the capital costs for the construction of a new TPP with RDK-6 will pay off.

Claims

1. A rotary internal combustion engine comprising a main compressor for compressing air, an engine connected by an air duct to the main compressor, a combustion chamber, an injector for supplying fuel to the combustion chamber and an electric candle for igniting the fuel mixture, the main compressor and engine having a similar device including a stator, an rotor eccentrically mounted in it with guides in which a drive flap is placed, forming at its ends together with the stator and rotor of the compressor compression chamber and engine expansion chambers, characterized in that it is equipped with an additional compressor for pre-compression of air, a cylinder for compressed air in communication with the main and additional compressors, an expander in communication with the engine by means of a gas duct, while two chambers are formed between the end walls of the stator and rotor, in which devices are installed for moving the shutter during the rotation of the rotor.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the device for moving the shutter in the rotor guides includes a bracket connected in its middle part by a tide with a shutter and provided with forks at the ends, in each of which a roller is installed with the possibility of rolling along the inner cylindrical surface of the stator the engine, the rollers of the rotor of the engine, providing translational movement of the bracket relative to the axis of rotation of the rotor, a chamber formed by the end walls of the stator, rotor and cylindrical surface the stator, in which the bracket with rollers and the axis of rotation of the rotor are installed, a contact sensor inserted into the stator and signaling about the malfunction of the rollers rolling along the cylindrical surface of the stator, a self-opening valve inserted into the outer end wall of the stator to release gases from the chamber if their pressure exceeds the set value, the door that closes the window in the outer end wall of the stator, through which the faulty rollers are replaced with serviceable rollers, the hole for oil supply from the oil pump and the inner cylindrical surface of the stator.

3. The engine according to claim 1, characterized in that it has a heat insulating coating on the outer surface of the stator and on the inner surface of the rotor of the motor, radiator fins connected to the compressor stator and the cylinder body for compressed air, leaf springs connected to the contour cuts of the shutter sliding along the surface of the stator with a minimum air gap, a leaf spring of the stator sliding on the surface of the rotor with a minimum air gap, a spring-loaded door blocking the window in the stator litter, it connects the compression chamber with the air duct, the inner end wall of the stator, thinned part which is installed between the end walls of the rotor.

4. The engine according to claim 1, characterized in that it has upper and lower parts of the stator connected to each other along a horizontal plane passing through the axis of rotation of the rotor and perpendicular to its zero radius, while the upper most part of the cylinder has a cross section of the inner surface, perpendicular to the axis of rotation of the rotor, in the form of the corresponding part of the circle, and the lower part of the stator cylinder has a curvature that differs from the corresponding part of the circle by a small amount.