RU2105179C1 - Thermal rotary engine - Google Patents
Thermal rotary engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2105179C1 RU2105179C1 RU96109985A RU96109985A RU2105179C1 RU 2105179 C1 RU2105179 C1 RU 2105179C1 RU 96109985 A RU96109985 A RU 96109985A RU 96109985 A RU96109985 A RU 96109985A RU 2105179 C1 RU2105179 C1 RU 2105179C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- housing
- engine
- blades
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, изготавливающих и использующих двигатели как внутреннего, так и внешнего сгорания. The present invention relates to mechanical engineering and can be used in all sectors of the economy, manufacturing and using engines of both internal and external combustion.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания [1], содержащий неподвижный корпус с профилированной рабочей камерой, выходной вал с цилиндрическим ротором, в радиальных пазах которого установлены разделительные полые лопатки, с расположенной внутри камерой высокого давления, связанной входным отверстием с обратным клапаном, расположенным в передней по направлению вращения стенке, с полостью всасывания, а перекрываемым впускным отверстием в задней по направлению вращения стенке - с полостью камеры сгорания для осуществления сжатия смеси в камере высокого давления и подачи сжатой смеси в камеру сгорания. Впускное отверстие выполнено с возможностью его перекрытия кромкой ротора. Known rotary internal combustion engine [1], comprising a stationary housing with a profiled working chamber, an output shaft with a cylindrical rotor, in the radial grooves of which are installed dividing hollow blades, located inside the high-pressure chamber, connected by an inlet with a check valve located in the front the direction of rotation of the wall, with the suction cavity, and a blocked inlet in the rear wall in the direction of rotation, with the cavity of the combustion chamber to compress with mixtures in the high-pressure chamber and supplying the compressed mixture to the combustion chamber. The inlet is made with the possibility of its overlapping by the edge of the rotor.
К недостаткам двигателя относятся:
- малый срок службы вследствие повышенного износа лопаток ротора и корпуса при работе на загрязненной рабочей среде;
- большое содержание CO в продуктах сгорания и загрязнения окружающей среды;
- сложность конструкции.The disadvantages of the engine include:
- short service life due to increased wear of the rotor blades and the casing when working on a contaminated working environment;
- a high content of CO in the products of combustion and environmental pollution;
- the complexity of the design.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является тепловой роторный двигатель внешнего сгорания [2], содержащий неподвижный корпус с профилированными рабочими камерами. На выходном валу установлен цилиндрический ротор, в радиальных пазах которого размещены разделительные лопатки с расположенными внутри сквозными каналами для уравнивания давления воздуха в подлопаточных пространствах и прижимаются к корпусу пружинами. В корпусе расположена камера нагрева и охлаждающая полость, по которой протекает охлаждающая жидкость. В полости диаметрально противоположно установлены два охлаждающих элемента (например, холодильники). Камера нагрева содержит нагревательный элемент (например, форсунку). Рабочие камеры образованы между радиальными выступами корпуса, ротором и корпусом. Разделительные лопатки покрыты слоем твердой смазки (например, графитодисульфидмолибденовой композиции). The closest technical solution to the claimed is a thermal rotary external combustion engine [2], containing a stationary housing with profiled working chambers. A cylindrical rotor is installed on the output shaft, in the radial grooves of which dividing blades are located with through channels located inside to equalize the air pressure in the subscapular spaces and are pressed against the body by springs. In the housing there is a heating chamber and a cooling cavity through which coolant flows. In the cavity, two cooling elements (for example, refrigerators) are diametrically opposed. The heating chamber contains a heating element (for example, a nozzle). The working chambers are formed between the radial protrusions of the housing, the rotor and the housing. Separating blades are coated with a layer of solid lubricant (for example, graphite-disulfide-molybdenum composition).
К недостаткам прототипа относятся:
- отсутствие регенератора, вследствие чего будет большая потеря тепла и уменьшение скорости теплопередачи;
- небольшая площадь поверхности теплопередачи, вследствие чего невозможно использование максимального количества теплоты сгорания и, как следствие, высокая температура отработанных газов на выходе из двигателя;
- повышенный износ лопаток и внутренней поверхности корпуса вследствие трения скольжения между корпусом и разделительными лопатками.The disadvantages of the prototype include:
- the absence of a regenerator, as a result of which there will be a large loss of heat and a decrease in the rate of heat transfer;
- a small surface area of heat transfer, as a result of which it is impossible to use the maximum amount of heat of combustion and, as a result, the high temperature of the exhaust gases at the exit of the engine;
- increased wear of the blades and the inner surface of the casing due to sliding friction between the casing and the separating blades.
К задачам, которые поставил перед собой автор при создании изобретения, относятся:
- повышение эффективности работы двигателя за счет уменьшения потерь тепла и увеличения скорости теплопередачи от нагревательного элемента к рабочему телу;
- увеличение площади поверхности теплопередачи и более полного использования теплоты сгорания и, как следствие, снижение температуры отработанных газов;
- уменьшение износа внутренней поверхности корпуса и разделительных лопаток.The tasks that the author set himself when creating the invention include:
- increasing the efficiency of the engine by reducing heat loss and increasing the rate of heat transfer from the heating element to the working fluid;
- an increase in the surface area of heat transfer and a more complete use of the calorific value and, as a result, a decrease in the temperature of the exhaust gases;
- reduction of wear on the inner surface of the housing and dividing blades.
Указанная цель достигается за счет того, что в роторном двигателе, содержащем корпус с профилированными рабочими камерами, охлаждающей полостью, камерой нагрева, в которой расположен нагревательный элемент, два противоположно расположенных холодильника, установленный на валу ротор, в пазах которого установлены разделительные лопатки, один из холодильников имеет отводы, входящие в камеру нагрева, разделенную на несколько частей перегородками, а ротор снабжен уплотнениями, закрепленными на его торцах. При этом отводы выполнены расширяющимися книзу и имеют в поперечном сечении форму линзы. Кроме того, уплотнения выполнены таким образом, что подлопаточные и подкрышечные пространства сообщаются между собой. Причем разделительные лопатки имеют желоба, в которых расположены цилиндры. This goal is achieved due to the fact that in a rotary engine containing a housing with profiled working chambers, a cooling cavity, a heating chamber in which the heating element is located, two oppositely located refrigerators, a rotor mounted on the shaft, in the grooves of which there are dividing vanes, one of The refrigerator has branches that enter the heating chamber, which is divided into several parts by partitions, and the rotor is equipped with seals attached to its ends. In this case, the bends are made expanding downward and have a lens shape in cross section. In addition, the seals are made in such a way that the subscapular and axillary spaces communicate with each other. Moreover, the separation blades have grooves in which the cylinders are located.
За счет того, что входящие в камеру нагрева отводы одного из холодильников расширяются книзу и имеют внутри сепарации, резко увеличивается площадь поверхности теплопередачи, скорость теплопередачи, наиболее полно используется теплота сгорания и, следовательно, уменьшается температура отработанных газов. Due to the fact that the taps of one of the refrigerators entering the heating chamber expand downward and have a separation inside, the heat transfer surface area, the heat transfer rate increase sharply, the heat of combustion is used to the fullest extent and, therefore, the temperature of the exhaust gases decreases.
Расширяющиеся книзу отводы в поперечном сечении имеют форму линзы, что способствует идеальному обтеканию отводов горячими газами и, следовательно, улучшает теплообмен между рабочим телом и горячими газами. The downwardly extending bends in the cross section are in the form of a lens, which contributes to the ideal flow of hot gases around the bends and, therefore, improves heat transfer between the working fluid and hot gases.
Камера нагрева разделена на несколько частей перегородками, что удлиняет путь прохождения горячих газов и увеличивает время теплообмена между рабочим телом и горячими газами, что также увеличивает количество использованного тепла и снижает температуру отработанных газов. The heating chamber is divided into several parts by partitions, which lengthens the path of the passage of hot gases and increases the heat exchange time between the working fluid and hot gases, which also increases the amount of heat used and reduces the temperature of the exhaust gases.
Закрепленные на торцах ротора уплотнения препятствуют перетеканию рабочего тела из камеры повышенного давления в камеру пониженного давления, следовательно, они способствуют увеличению перепада давлений между рабочими камерами. The seals attached to the ends of the rotor prevent the flow of the working fluid from the pressure chamber into the chamber of reduced pressure, therefore, they increase the pressure drop between the working chambers.
За счет того, что разделительные лопатки имеют желоба, в которых размещены цилиндры, увеличивается срок службы двигателя, так как трение скольжения лопаток по внутренней поверхности корпуса заменяется на трение качения. Due to the fact that the separating blades have grooves in which the cylinders are placed, the engine service life is increased, since the sliding friction of the blades on the inner surface of the housing is replaced by rolling friction.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами где фиг.1 - роторный двигатель, поперечный разрез, фиг.2 - роторный двигатель, продольный разрез по линии А-А, фиг.3 - разрез двигателя по линии Б-Б, поясняющий устройство камеры нагрева. The invention is illustrated by drawings, where FIG. 1 is a rotary engine, a cross section, FIG. 2 is a rotary engine, a longitudinal section along the line A-A, FIG. 3 is a section of the engine along the line B-B, explaining the heating chamber device.
Тепловой роторный двигатель содержит неподвижный корпус 1 (фиг.1) с профилированными рабочими камерами 2 и 3, цилиндрический ротор 4, оканчивающийся выходными концами вала 5 и 6 (фиг.2) и в радиальных пазах 7 и 8 которого размещены разделительные лопатки 9 и 10. Пружины 11 и 12 поджимают к корпусу 1 разделительные лопатки 9, 10, на внешних концах которых имеются желоба. В желобах расположены цилиндры 13, 14, которые предназначены для уменьшения трения между лопатками 9, 10 и внутренней поверхностью корпуса 1, а также они выполняют роль уплотнений. Трущиеся поверхности разделительных лопаток покрыты слоем твердой смазки. The thermal rotary engine comprises a stationary housing 1 (Fig. 1) with profiled working chambers 2 and 3, a cylindrical rotor 4 ending with the output ends of the
В корпусе 1 расположены камера нагрева, разделенная на две части 15 и 16 перегородкой 17, (фиг.1, 3) и охлаждающая полость 18, по которой протекает охлаждающая жидкость и в которой расположены теплообменники (холодильники) 19 и 20, которые сообщены с рабочими камерами 2,3 через каналы 21, 22, 23. In the housing 1 there is a heating chamber, divided into two
От холодильника 20 идут отводы 24 и 25 через верхнюю стенку 26 камеры нагрева 15, 16. В камере нагрева 15, 16 отводы 24, 25 расширяются книзу и монтируются в каналах 27 и 28 корпуса 1, их расширительные (они же нагревательные) части 2a (фрагменты 2a, 2b, 2c на фиг.2) в поперечном сечении имеют форму линзы 2c и внутри имеют сепарацию 2b. В дальнейшем расширительные части отводов будем называть соплами. В нагревательную камеру 15 вмонтировано нагревательное устройство 29 (например, форсунка). Outlets 24 and 25 go from the
Корпус 1 и ротор 4 с торцов закрыты крышками 30 и 31 (фиг.2,3), в которых расположены подшипники 32,33, закрытые крышками 34 и 35. Уплотнение между валами 5, 6 и крышками 30, 31 достигается за счет сильфонных самопритирающихся уплотнений 36 и 37 (фиг.2). Торцовые уплотнения ротора 4 достигаются дисками 38 и 39, которые устанавливаются на его торцах и вращаются вместе с ним. Торцовое уплотнение между корпусом 1 и дисками 38 и 39 достигается лабиринтами 40 и 41. Диски 38 и 39 изготавливаются таких размеров, чтобы не перекрывались подлопаточные пространства 42 и 43, в которых расположены пружины 11, 12 и которые сообщались бы с подкрышечными пространствами 44, 45, в результате чего отпадает необходимость делать в лопатках 9, 10 декомпрессионные каналы. На фиг.1 пунктиром обозначены пазы 7, 8 и лопатки 9, 10 в положении ротора повернутом на 90o.The housing 1 and the rotor 4 from the ends are closed by
Роторный двигатель работает следующим образом. Rotary engine operates as follows.
На крышке 31 смонтирована форсунка 29 с насосом и воздуходувкой (на чертежах не указаны). Насос под давлением подает топливо в форсунку, которая его распыляет в камере нагрева 15. Воздуходувка подает воздух из атмосферы в камеру нагрева и перемешивает его с топливом. Смесь поджигается от искры. On the
Двигатель работает по замкнутому циклу и в нем постоянно находится газ (рабочее тело) под давлением. Давление рабочего тела определяется прочностью деталей двигателя. Таким образом, в рабочих камерах 2 и 3, подлопаточных пространствах 42 и 43, холодильниках 19 и 20, подкрышечных пространствах 44 и 45 будет находиться рабочее тело под давлением, от которого будет зависеть плотность рабочего тела, а следовательно, и его теплоемкость. The engine operates in a closed cycle and it constantly contains gas (working medium) under pressure. The pressure of the working fluid is determined by the strength of the engine parts. Thus, in the working chambers 2 and 3, the
Во время нагрева форсунки 29 сопла 2a находящиеся в них сепарации 2b и стенка между камерами нагрева 15, 16 и рабочей камерой 2 нагреваются до высокой температуры, зависящей от жаропрочности материала. During the heating of the
Предварительно двигатель вращается от постороннего источника энергии (стартера). Рабочее тело вытесняется лопаткой 9 или 10 из камеры 2 через холодильник 19 в камеру 3. Из камеры 3 через холодильник 20, отводы 24 и 25 проходит раскаленные сопла 2a и сепарации 2b, резко нагревается, увеличивается в своем объеме и через каналы 27, 28 входит в камеру 2 и увеличивает в ней давление. Через стенку между камерами 15, 16 и рабочей камерой 2 газ дополнительно нагревается, еще более увеличиваясь в объеме. Давление рабочего тела в камере 2 воздействует на разделительную лопатку 10 (когда она пройдет каналы 27, 28) и заставляет вращаться ротор по часовой стрелке. После этого стартер отключается. Previously, the engine rotates from an external source of energy (starter). The working fluid is displaced by a
Рабочее тело, вытесняясь разделительной лопаткой из камеры 2 в камеру 3, охлаждаясь в холодильнике 19, уменьшается в своем объеме. Проходя камеру 3, рабочее тело дополнительно охлаждается через стенку между охлаждающей полостью 18 и камерой 3 и вновь уменьшается в объеме. Проходя холодильник 20, рабочее тело еще раз охлаждается, уменьшаясь в объеме. The working fluid, being forced out by a separating blade from the chamber 2 into the chamber 3, being cooled in the
Таким образом, рабочее тело, проходя от канала 23 до сопла 2b, постоянно охлаждаясь, постепенно уменьшается в объеме, а следовательно, постепенно уменьшается и его давление. Значит давление в камере 2 до разделительной лопатки всегда будет больше, чем в камере 2 за разделительной лопаткой и в камере 3 до и после разделительной лопатки и ротор 4 будет вращаться. Thus, the working fluid, passing from the channel 23 to the nozzle 2b, constantly cooling, gradually decreases in volume, and therefore its pressure gradually decreases. This means that the pressure in the chamber 2 to the dividing blade will always be greater than in the chamber 2 behind the dividing blade and in the chamber 3 before and after the dividing blade and the rotor 4 will rotate.
Разница давлений в рабочих камерах прямо пропорциональна разнице температур между нагревом и охлаждением рабочего тела. The pressure difference in the working chambers is directly proportional to the temperature difference between heating and cooling of the working fluid.
За счет сил инерции рабочее тело, перед тем как направится в канал 21, будет ударять под выступ 46 корпуса 1, под которым будет создавать зону повышенного давления. Таким образом, оно будет препятствовать собственному перетеканию из камеры 2 в камеру 3 по телу ротора 4 под выступом 46. Под выступом 47 корпуса 1 будет иметь место перетекание некоторого количества рабочего тела, но значительного влияния на работу двигателя иметь не будет и им можно пренебречь. Остальные уплотнения достаточно полно показаны в описании устройства двигателя. Due to the forces of inertia, the working fluid, before heading to the channel 21, will strike under the protrusion 46 of the housing 1, under which it will create a zone of high pressure. Thus, it will prevent its own flow from the chamber 2 into the chamber 3 along the body of the rotor 4 under the protrusion 46. Under the protrusion 47 of the housing 1, a certain amount of the working fluid will flow, but it will not have a significant effect on the operation of the engine and can be neglected. The remaining seals are shown quite fully in the description of the engine device.
Источники информации, использованные при составлении заявки
1. Патент СССР N 1565352, МКИ F 02 B 53/100, оп. 15.05.90 г. Бюл. N 18.Sources of information used in the preparation of the application
1. USSR patent N 1565352, MKI F 02 B 53/100, op. 05/15/90, Bull.
2. Патент РФ N 2023888, МКИ F O1 C 1/344, оп. 30.11.94 г. Бюл. N 22. 2. RF patent N 2023888, MKI F O1 C 1/344, op. November 30, 94 Bul. N 22.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96109985A RU2105179C1 (en) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | Thermal rotary engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96109985A RU2105179C1 (en) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | Thermal rotary engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2105179C1 true RU2105179C1 (en) | 1998-02-20 |
RU96109985A RU96109985A (en) | 1998-06-27 |
Family
ID=20180774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96109985A RU2105179C1 (en) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | Thermal rotary engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2105179C1 (en) |
-
1996
- 1996-05-17 RU RU96109985A patent/RU2105179C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4009573A (en) | Rotary hot gas regenerative engine | |
US5755100A (en) | Hermetically sealed stirling engine generator | |
US5524587A (en) | Sliding vane engine | |
US5711268A (en) | Rotary vane engine | |
US20190063313A1 (en) | Disc Turbine Engine | |
US5533566A (en) | Constant volume regenerative heat exchanger | |
RU2165537C2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
US2808813A (en) | Rotary positive displacement engine with helically grooved cooled rotors | |
RU2407899C1 (en) | Rotary piston ice | |
US4222231A (en) | Engine | |
US6526937B1 (en) | Economical eccentric internal combustion engine | |
US4392351A (en) | Multi-cylinder stirling engine | |
RU2674833C2 (en) | Supercharger of wave supercharging system | |
RU2105179C1 (en) | Thermal rotary engine | |
US6012280A (en) | Reciprocating engine | |
US4393828A (en) | Rotary engine | |
US4454844A (en) | Four cycle rotary engine employing eccentrical mounted rotor | |
US3525216A (en) | Fluid motor or pump | |
EP4445004A1 (en) | Rotary combustion engine | |
US3486487A (en) | High compression radial/rotary i.c. engine | |
KR20030076974A (en) | Rankine cycle device | |
GB2195400A (en) | Heat engine incorporating a rotary vane device | |
US3853434A (en) | Positive displacement rotary machine | |
CN110821706A (en) | Stirling engine and heat exchange method thereof | |
US20020017099A1 (en) | Thermal engine |