RU2117784C1

RU2117784C1 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2117784C1
Application number: RU94030752A
Authority: RU
Inventors: Юрий Борисович Кашеваров
Original assignee: Юрий Борисович Кашеваров
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1998-08-20
Also published as: RU94030752A

Abstract

FIELD: power-plant engineering; internal-combustion engines, compressors, etc. SUBSTANCE: machine has rotary engine and compressor joined together through bumper and provided with stators and rotors with at least one blade forming compression and expansion chambers. Combustion chambers accommodate fuel injectors and compression chambers, water injectors connected to water pump. EFFECT: improved efficiency, economic efficiency, facilitated servicing conditions. 4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к энергетической и компрессорной технике и предназначается для транспортных средств взамен поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и взамен компрессоров промышленных установок, как имеющая в несколько раз большую удельную мощность, в 2 раза больший КПД, меньшую стоимость изготовления и эксплуатации чем ДВС равной мощности или компрессор равной производительности и лучшие экологические характеристики. The invention relates to energy and compressor technology and is intended for vehicles instead of reciprocating internal combustion engines (ICE) and instead of compressors of industrial plants, as having several times greater specific power, 2 times more efficiency, lower manufacturing and operating costs than ICE of equal power or a compressor of equal performance and better environmental performance.

Роторная машина может быть изготовлена и применена как двигатель с компрессором, снабжающий двигатель сжатым воздухом и как компрессор с двигателем, вращающим ротор компрессора. Как двигатель РМК полностью потребляет сжатый воздух, выработанный компрессором, и снабжает потребителя механической энергией вращения вала, как компрессор РМК потребляет почти всю механическую энергию, вырабатываемую двигателем, и снабжает сжатыми воздухом потребителя и свой двигатель. A rotary machine can be manufactured and used as an engine with a compressor supplying the engine with compressed air and as a compressor with an engine rotating the compressor rotor. As an RMK engine, it completely consumes the compressed air generated by the compressor and supplies the consumer with mechanical energy of shaft rotation, as an RMK compressor consumes almost all of the mechanical energy generated by the engine and supplies the consumer and its engine with compressed air.

В соответствии с назначением роторная машина РМК предлагается в виде двигателя РМК-Д и в виде компрессора РМК-К, имеющих одну и ту же принципиальную схему устройств, но различающихся тем, что РМК-Д имеет более мощный ДВС чем потребляемая мощность компрессора, а РМК-К имеет компрессор большей производительности, чем необходимо для снабжения сжатым воздухом ДВС
РМК-Д предназначается взамен ДВС и газотурбинных установок (г.т.у.), как имеющая существенно лучшие технико-экономические характеристики, чем все известные ДВС и г.т.у., а также взаимен компрессоров, как имеющая больший КПД и большую удельную производительность.In accordance with the purpose, the rotary machine RMK is offered in the form of an RMK-D engine and in the form of an RMK-K compressor, having the same circuit diagram of devices, but differing in that the RMK-D has a more powerful internal combustion engine than the compressor power consumption, and RMK -K has a compressor with a larger capacity than is necessary to supply the internal combustion engine with compressed air
RMK-D is intended to replace ICE and gas turbine units (g.t.u.), as having substantially better technical and economic characteristics than all known ICE and g.t.u., and also reciprocating compressors, as having greater efficiency and greater specific productivity.

Аналогом РМК-Д являются ДВС, г.т.у. и поршневая машина Кашеварова по патенту N 2008472. Из устройства по патенту N 2008472 использован в РМК принцип совмещения в одном устройстве ДВС и компрессора и возможность применения как ДВС и как компрессора. Однако устройство по патенту N 2008472 является поршневой машиной возвратно-поступательного действия и по этой причине не может быть принята за прототип и не является конкурентом РМК. Analogue of RMK-D are ICE, g.t.u. and a Kashevarov piston machine according to patent N 2008472. From the device according to patent N 2008472, the principle of combining ICE and compressor in one device and the possibility of using both ICE and as a compressor are used in the RMK. However, the device according to patent N 2008472 is a reciprocating piston machine and for this reason cannot be taken as a prototype and is not a competitor to RMK.

ДВС и г.т.у. имеют малый КПД, малую удельную мощность, сложное устройство, большую стоимость изготовления и эксплуатации, а так же использование только как двигателя (а не как двигателя или компрессора). ICE and g.t.u. they have low efficiency, low specific power, a complex device, high manufacturing and operating costs, and also use only as an engine (and not as an engine or compressor).

По сравнению с ДВС, применяемым в автомобилях различной конструкции и назначения (справочник водителя автомобиля, А.А. Милушкин и В.А. Черняйкин, Москва, Транспорт, 1983 г), в РМК отсутствуют такие основные узлы ДВС, как цилиндры и поршни, кривошипно-шатунный механизм и коленчатый вал, распределительный вал, маховик, водяная рубашка, охлаждающая двигатель, радиатор, охлаждающий воду водяной рубашки, вентилятор, охлаждающий радиатор, глушитель. Compared to ICE used in cars of various designs and purposes (automobile driver’s manual, A.A. Milushkin and V.A. Chernyaykin, Moscow, Transport, 1983), the main components of ICEs, such as cylinders and pistons, are absent in the RMK crank mechanism and crankshaft, camshaft, flywheel, water jacket, cooling engine, radiator, water jacket cooling water, fan, cooling radiator, muffler.

В РМК давление газов сгоревшего топлива непосредственно преобразуется в механическую энергию вращения ротора с помощью подвижной лопатки ротора, перекрывающей расширительную камеру, образованную ротором и статором. При этом лопатка выполняет роль поршня, а расширительная камера - роль цилиндра в ДВС. In the RCC, the pressure of the gases of the burnt fuel is directly converted into the mechanical energy of rotation of the rotor with the help of a movable rotor blade that overlaps the expansion chamber formed by the rotor and stator. In this case, the blade acts as a piston, and the expansion chamber acts as a cylinder in the internal combustion engine.

В камере сгорания РМК топливо сгорает в виде факелов в избытке сжатого воздуха, подаваемого компрессором. Благодаря такой конструкции РМК работает только в режиме рабочих тактов, не имеет тактов всасывания, сжатия и выхлопа, свойственным четырехтактным ДВС, и при более высокой степени сжатия воздуха в камере сгорания. Благодаря трехкратному избытку и факельному сжигания топлива максимальная температура в камере сгорания на 1500^o ниже, чем в камере сгорания ДВС во время воспламенения топлива, а объем рабочего тела больше чем в ДВС При этом сгорание топлива в факелах обеспечивает поддержание высокого уровня давления в камере сгорания за большее в несколько раз время чем в дизельном ДВС В результате этого длина траектории рабочего хода лопатки в несколько раз больше, чем длина рабочего хода поршня ДВС при равной площади рабочей части лопатки и поршня, и расширительные камеры свернуты в "бараний рог" вокруг ротора РМК. Указанные существенные отличия РМК от ДВС позволили в 2 раза увеличить эксплуатационный КПД и в 10 раз повысить удельную мощность РМК в варианте ее использования как двигателя по сравнению с известными ДВС
За прототип РМК как двигателя и компрессора принята газовая турбина с осевым компрессором (БСЭ, второе изд., т. 10, с. 47, рис. 5) Поршневая машина Кашеварова по патенту N 2008472 является близкой по принципу действия и более совершенным устройством чем газовая турбина с осевым компрессором по своим технико-экономическим характеристикам. Газовая турбина с осевым компрессором как роторная (а не поршневая) машина имеет большее внешнее сходство в устройстве, чем машина по патенту N 2008472, и по этому признаку более отвечает требованиям, предъявляемым к прототипу.In the combustion chamber of the PMC, the fuel burns in the form of flares in excess of compressed air supplied by the compressor. Thanks to this design, the RCC works only in the operating cycle mode, does not have the suction, compression, and exhaust cycles characteristic of a four-stroke ICE, and with a higher degree of air compression in the combustion chamber. Due to a threefold excess and flaring of fuel, the maximum temperature in the combustion chamber is 1500 ^o lower than in the combustion chamber of the internal combustion engine during ignition of the fuel, and the volume of the working fluid is greater than in the internal combustion engine. In this case, the combustion of fuel in flares ensures that the high pressure level in the combustion chamber is maintained several times longer than in a diesel ICE As a result, the length of the path of the working stroke of the blade is several times greater than the length of the working stroke of the piston of the internal combustion engine with an equal area of the working part of the blade and piston, and spreading rolled chamber "knuckle" RMK around the rotor. The indicated significant differences between the RMK and the internal combustion engine made it possible to increase the operational efficiency by 2 times and increase the specific power of the RMK by 10 times in the variant of its use as an engine in comparison with the known internal combustion engines
A gas turbine with an axial compressor (BSE, second ed., Vol. 10, p. 47, Fig. 5) was adopted as a prototype of RCC as an engine and compressor. The Kashevarov piston machine according to patent N 2008472 is similar in principle to operation and more advanced than gas turbine with an axial compressor according to its technical and economic characteristics. A gas turbine with an axial compressor as a rotary (rather than piston) machine has a greater external similarity in the device than the machine according to patent N 2008472, and according to this feature more meets the requirements of the prototype.

Однако газовая турбина с осевым компрессором применяется на газотурбинных электростанциях как составная часть газотурбинной установки (г.т.у.), включающей ряд устройств, без которых газовая турбина с осевым компрессором не может быть применена. По этой причине за прототип принята г.т.у., а не газовая турбина с осевым компрессором. В простейшей г.т.у. воздух, сжатый осевым компрессором, поступает в камеру сгорания, где он нагревается сжигаемым топливом при постоянном давлении, после чего используется в газовой турбине, в которой потенциальная энергия газа преобразуется в его кинетическую энергию, а затем частично превращается в механическую энергию вращения ротора газовой турбины; который через редуктор соединен с ротором электрогенератора. Такая г.т.у. имеет КПД, равный 0,14. Более высокий КПД до 0,34 достигается за счет существенного усложнения г.т.у. введением сложных теплообменников для промежуточного нагрева газов, компрессоров низкого и высокого давления, холодильников, газовых турбин высокого и низкого давления газов. However, a gas turbine with an axial compressor is used in gas turbine power plants as an integral part of a gas turbine installation (gtu), which includes a number of devices without which a gas turbine with an axial compressor cannot be used. For this reason, the GTU was adopted as the prototype, and not a gas turbine with an axial compressor. In the simplest gtu air compressed by an axial compressor enters the combustion chamber, where it is heated with combusted fuel at constant pressure, and then used in a gas turbine, in which the potential energy of the gas is converted into its kinetic energy, and then partially converted into mechanical energy of rotation of the rotor of the gas turbine; which through a gearbox is connected to the rotor of the generator. Such a gtu has an efficiency equal to 0.14. Higher efficiency up to 0.34 is achieved due to a significant complication of g.t.u. the introduction of complex heat exchangers for intermediate heating of gases, low and high pressure compressors, refrigerators, gas turbines of high and low gas pressure.

В РМК производится факельное сжигание топлива в избытке сжатого воздуха, заполнившего начальную часть расширительной камеры до лопатки в процессе увеличения ее объема при движении лопатки с преобразованием непосредственно - потенциальной энергии давления газов в механическую энергию вращения ротора двигателя. Сжатый воздух в роторном компрессоре РМК поставляется непосредственно из ротора двигателя РМК, где он нагревается отходами тепла расширительной камеры двигателя, увеличивается в объеме и из ротора поступает в расширительную камеру двигателя. In the RMK, fuel is flared in excess of compressed air, which fills the initial part of the expansion chamber to the blade in the process of increasing its volume when the blade moves, converting directly the potential energy of gas pressure into the mechanical energy of rotation of the engine rotor. Compressed air in the RMK rotary compressor is supplied directly from the rotor of the RMK engine, where it is heated by the waste heat of the engine expansion chamber, increases in volume and enters the engine expansion chamber from the rotor.

Такая конструкция РМК позволила в 2-5 раз увеличить КПД предлагаемой РМК и в 5-10 раз увеличить ее удельную мощность по сравнению с г.т.у. различной степени сложности. При этом простейшая по сложности г.т.у представляет собой более сложное устройство чем РМК. This design of the RMK allowed 2-5 times to increase the efficiency of the proposed RMK and 5-10 times to increase its specific power compared to GTU varying degrees of difficulty. At the same time, the simplest in complexity gtu is a more complex device than RMK.

Таким образом, РМК существенно уменьшает такие недостатки г.т.у., как малый КПД, малая удельная мощность, большая сложность и стоимость изготовления и эксплуатации, малая технико-экономическая эффективность. Thus, RMK significantly reduces such shortcomings of the gtu as low efficiency, low specific power, high complexity and cost of manufacturing and operation, low technical and economic efficiency.

В РМК используется принципиально новый способ сжигания топлива в камере сгорания ДВС - факельный в многократном избытке сжатого воздуха по отношению к необходимому для полного сгорания топлива. Этот способ позволяет существенно повысить давление сжатого воздуха, что увеличивает КПД ДВС и одновременно понизить на 1500^o температуру продуктов сгоревшего топлива, что уменьшает тепловые потери, упрощает конструкцию (позволяет отказаться от охлаждения камеры сгорания) и повысить ресурс работы ДВС. Кроме того, снимается требование к октановому числу топлива, что уменьшает его стоимость и ядовитость. Снижение температуры факельного сжигания топлива существенно снижает процентное содержание окислов азота в выхлопных газах ДВС, еще уменьшая их ядовитость. Избыток воздуха в камере сгорания содействует наиболее полному сгоранию топлива и уменьшению в выхлопных газах содержания угарного газа (окиси углерода), что также уменьшает их ядовитость. В камеры сжигания компрессора вводится холодная вода, которая при сжатии воздуха нагревается и испаряется, снижая температуру сжимаемого воздуха и тем самым повышая его производительность. При работе двигателя пары воды увеличивают положительный эффект, достигаемый использованием избытка воздуха, так как пары воды увеличивают объем рабочего тела и его теплоемкость.The RMK uses a fundamentally new method of burning fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine - flare in a multiple excess of compressed air relative to that necessary for complete combustion of fuel. This method can significantly increase the pressure of compressed air, which increases the efficiency of the internal combustion engine and at the same time lower the temperature of the products of the burned fuel by 1500 ^o , which reduces heat loss, simplifies the design (allows you to refuse to cool the combustion chamber) and increase the life of the internal combustion engine. In addition, the requirement for octane fuel is removed, which reduces its cost and toxicity. A decrease in the temperature of the fuel flaring significantly reduces the percentage of nitrogen oxides in the exhaust gases of the internal combustion engine, further reducing their toxicity. Excess air in the combustion chamber promotes the most complete combustion of the fuel and a decrease in the content of carbon monoxide (carbon monoxide) in the exhaust gases, which also reduces their toxicity. Cold water is introduced into the combustion chambers of the compressor, which, when compressed, heats and evaporates, lowering the temperature of the compressed air and thereby increasing its productivity. When the engine is running, water vapor increases the positive effect achieved by using excess air, since water vapor increases the volume of the working fluid and its heat capacity.

На фиг. 1 дано осевое сечение РМК по Б-Б на фиг.2; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - места Л и М на фиг. 2 в 3 раза более крупном масштабе, чем на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Г-Г на месте М фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 1, на фиг. 6 - места Н, П, О на фиг. 1; на фиг. 7 - место Р на фиг. 5; на фиг. 8 - сечение по Д-Д на фиг. 3, место Л; на фиг. 9 - сечение по Е-Е на фиг. 6, место П. In FIG. 1 shows the axial section of the RMK along BB in figure 2; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - places L and M in FIG. 2 is 3 times larger than in FIG. 2; in FIG. 4 is a cross-section GG on the site M of FIG. 3; in FIG. 5 is a cross-section BB in FIG. 1, in FIG. 6 - places H, P, O in FIG. one; in FIG. 7 - place P in FIG. 5; in FIG. 8 is a section along DD in FIG. 3, place L; in FIG. 9 is a cross-section along EE in FIG. 6, place P.

Устройство роторной машины РМК на чертежах показано в варианте РМК-Д роторного двигателя с роторным компрессором, снабжающим двигатель сжатым воздухом и приводимым в движение этим двигателем. The device of the rotor machine РМК in the drawings is shown in the variant РМК-Д of the rotary engine with a rotary compressor supplying the engine with compressed air and driven by this engine.

Роторная машина РМК как компрессор РМК-К имеет такое же устройство с той лишь разницей, что роторный компрессор, приводимый в движение двигателем, будет производить больший объем сжатого воздуха, чем требуется для работы двигателя, а избыток сжатого воздуха будет поставляться компрессором потребителю. В соответствии с этим суммарный объем камер сжатия компрессора будет больше суммарного объема камер расширения двигателя. The RMK rotary machine as an RMK-K compressor has the same device with the only difference being that a rotary compressor driven by an engine will produce a larger volume of compressed air than is required for the engine to operate, and excess compressed air will be delivered to the consumer by the compressor. Accordingly, the total volume of the compressor compression chambers will be greater than the total volume of the engine expansion chambers.

РМК-Д (фиг. 1) имеет статор двигателя 1 и статор компрессора 2, ротор двигателя 3 и ротор компрессора 4, статор и ротор буфера 5 (промежуточное устройство), соединяющее статор и ротор двигателя со статором и ротором компрессора. Роторы двигателя, статора и буфера имеют осевые камеры 6, 7 и 8, являющиеся одновременно пневмоаккумулятором и воздуховодом, соединяющими расширительные камеры 9 двигателя с камерами сжатия 10 компрессора. На фиг. 1 изображено три камеры сжатия 10 и шесть расширительных камер 9. Число этих камер может изменяться в больших пределах в зависимости от требуемой мощности двигателя и производительности компрессора. Торцевые стенки 11 и 12 осевой камеры 8 буфера 5 имеют отверстия 13, через которые сжатый воздух из камер 7 компрессора в виде воздушных струй проходит в осевую камеру 6 двигателя, где он нагревается от цилиндрической поверхности ротора расширительных камер 9. Осевая камера 8 буфера 5 исключает возможность притока тепла из камеры 6 двигателя в камеру 7 компрессора во время работы РМК. RMK-D (Fig. 1) has a motor stator 1 and compressor stator 2, a motor rotor 3 and a compressor rotor 4, a stator and a buffer rotor 5 (intermediate device) connecting the stator and motor rotor to the stator and compressor rotor. The rotors of the engine, stator and buffer have axial chambers 6, 7 and 8, which are both a pneumatic accumulator and an air duct connecting the expansion chambers 9 of the engine with the compression chambers 10 of the compressor. In FIG. 1 shows three compression chambers 10 and six expansion chambers 9. The number of these chambers can vary widely depending on the required engine power and compressor performance. The end walls 11 and 12 of the axial chamber 8 of the buffer 5 have holes 13 through which compressed air from the compressor chambers 7 in the form of air jets passes into the axial chamber 6 of the engine, where it is heated from the cylindrical surface of the rotor of the expansion chambers 9. The axial chamber 8 of the buffer 5 eliminates the possibility of heat influx from the engine chamber 6 to the compressor chamber 7 during operation of the PMC.

Кольцевая буферная камера 14 образована торцевыми стенками 15 и 16 статоров двигателя и компрессора и конусными поверхностями буфера 5, соединяющими стенки 15 и 16, и заполнена пористым теплоизолирующим материалом (стекловатой или пенопластом). По оси осевой камеры 6 между торцевыми стенками 11 и 17 буферной камеры 8 и ротора двигателя установлен электронагреватель воздуха 18 в виде трубы, перфорированной отверстиями. Труба 18 изолирована от торцевой стенки 11 и соединена с торцевой стенкой 17 ротора двигателя и с проводником в виде стержня 19, конец которого установлен в контактном реле 20. При включении электронагревателя 18 реле 20 соединяет стержневой проводник 19 с изолированным проводником 21 однопроводной электросети машины, в которой масса машины выполняет роль второго провода, соединенного с отрицательным полюсом аккумулятора. The annular buffer chamber 14 is formed by the end walls 15 and 16 of the stators of the engine and compressor and the conical surfaces of the buffer 5 connecting the walls 15 and 16, and is filled with porous heat-insulating material (glass wool or foam). On the axis of the axial chamber 6, between the end walls 11 and 17 of the buffer chamber 8 and the rotor of the engine, an electric air heater 18 is installed in the form of a pipe perforated with holes. The pipe 18 is isolated from the end wall 11 and connected to the end wall 17 of the engine rotor and to a conductor in the form of a rod 19, the end of which is installed in the contact relay 20. When the electric heater 18 is turned on, the relay 20 connects the rod conductor 19 to the insulated conductor 21 of the machine’s single-wire power network, which the mass of the machine acts as a second wire connected to the negative pole of the battery.

Роторы двигателя и компрессора имеют ободы 22 с щелевидными круговыми камерами 23, в которых находятся тонкостенные шайбы 24, соединенные с торцевыми стенками 15 и 16 статоров двигателя и компрессора. Шайба 24 препятствует утечке газов из одной расширительной камеры 9 или камеры сжатия 10 в другую, ей смежную. The rotors of the engine and compressor have rims 22 with slit-like circular chambers 23, in which there are thin-walled washers 24 connected to the end walls 15 and 16 of the stators of the engine and compressor. The washer 24 prevents the leakage of gases from one expansion chamber 9 or compression chamber 10 to another adjacent to it.

С ободами 22 соединены направляющие 25 лопатки 26, а с трубой 18 соединены направляющие 27 штока 28 лопатки 26 двигателя. Направляющие 27 штока 28 лопатки 26 компрессора соединены со стержневым проводником 19. Соединение направляющих 27 с трубой 18 и со стержневым штоком 19 выполнено с помощью электроизоляции 29. The guides 25 of the blade 26 are connected to the rims 22, and the guides 27 of the rod 28 of the engine blade 26 are connected to the pipe 18. The guides 27 of the rod 28 of the compressor blade 26 are connected to the rod conductor 19. The guides 27 are connected to the pipe 18 and to the rod rod 19 by means of electrical insulation 29.

Лопатка 26 установлена в направляющих 25 между катками 30, а ее шток 28 - между катками 31 (фиг. 9). По середине торцевого края лопатки 26 установлен каток 32, который прокатывается по поверхности расширительной камеры 9 статора. Для прокатки катка 32 по середине окон 33 и 34 проходит рельс 35. В окне 34 (фиг. 4) установлены форсунки 36 и 37 соответственно для дизельного топлива и бензина, стрелками от них показаны направления факелов при горении дизельного топлива и бензина. Для воспламенения бензина при пуске двигателя установлены электросвечи 38. Окно 33 соединяет расширительную камеру 9 с камерой 39 выхлопных газов. The blade 26 is installed in the guides 25 between the rollers 30, and its rod 28 between the rollers 31 (Fig. 9). A roller 32 is installed in the middle of the end edge of the blade 26, which is rolled along the surface of the stator expansion chamber 9. For rolling of the roller 32 in the middle of the windows 33 and 34, a rail 35 passes. In the window 34 (Fig. 4) nozzles 36 and 37 are installed for diesel fuel and gasoline, respectively, the arrows from them show the direction of the torches when burning diesel fuel and gasoline. For ignition of gasoline, when starting the engine, electric candles 38 are installed. Window 33 connects the expansion chamber 9 with the exhaust chamber 39.

Через патрубок 40, перекрытый клапаном 41, расширительная камера 9 соединена с осевой камерой 6. Через отверстие 42, перекрытое подпружиненной дверцей 43, камера сжатия 10 соединена с осевой камерой 7 ротора компрессора. Клапан 41 открывается в тот момент, когда контакт 44 ротора касается контакта 45, установленного в статоре, при этом замыкается электроцепь электромагнитного реле, которое поворачивает клапан 41 в положение "открыто" на время, определяемое компьютером, за которое начальная часть камеры 9 заполняется сжатым воздухом. Затем компьютер прерывает электроцепь электромагнитного реле клапана 41, и он поворачивается в положение "закрыто". Подпружиненная дверца 43 открывается под давлением сжатого воздуха в камере сжатия 10, которое превышает давление сжатого воздуха в осевой камере 7 в конечной части камеры 10. Through the pipe 40, blocked by the valve 41, the expansion chamber 9 is connected to the axial chamber 6. Through the hole 42, blocked by the spring-loaded door 43, the compression chamber 10 is connected to the axial chamber 7 of the compressor rotor. The valve 41 opens at the moment when the rotor contact 44 touches the contact 45 installed in the stator, and the electromagnetic relay circuit is closed, which turns the valve 41 to the “open” position for a time determined by the computer, during which the initial part of the chamber 9 is filled with compressed air . The computer then interrupts the circuit of the electromagnetic relay of valve 41, and it rotates to the closed position. The spring-loaded door 43 opens under pressure of compressed air in the compression chamber 10, which exceeds the pressure of compressed air in the axial chamber 7 in the end of the chamber 10.

Направляющие 25 и 27 имеют отверстия, через которые сжатый воздух заходит в камеры 46 и создает давление на торцевые поверхности лопатки 26 и штока 28, прижимающее каток 32 к поверхности статора. Отверстия трубы 18 предназначены для ее вентиляции во время ее включения в электроцепь. The guides 25 and 27 have holes through which compressed air enters the chambers 46 and creates pressure on the end surfaces of the blade 26 and the rod 28, pressing the roller 32 to the surface of the stator. The holes of the pipe 18 are intended for ventilation during its inclusion in the electrical circuit.

Торцевая стенка 47 статора компрессора образует ось 48, на которой вращается втулка 49 торцевой стенки 50 ротора компрессора. Через ось 48 проходит проводник 21 с электроизоляцией 29. Ось 48 имеет кольцевую камеру 51, соединенную маслопроводом 52 с масляным насосом, и маслосъемные кольца 53, установленные в кольцевых выточках на оси 48. The end wall 47 of the compressor stator forms an axis 48 on which the sleeve 49 of the end wall 50 of the compressor rotor rotates. An axis 21 with electrical insulation 29 passes through axis 48. Axis 48 has an annular chamber 51 connected by an oil pipe 52 to an oil pump, and oil scraper rings 53 mounted in annular recesses on axis 48.

Торцевая стенка 17 ротора двигателя образует ось 55 вращения этого ротора во втулке 56 торцевой стенки 57 статора двигателя, в которой образованы кольцевая камера 58 и кольцевые выточки с маслосъемными кольцами 59. Кольцевая камера 58 соединена с масляным насосом маслопроводом 60. The end wall 17 of the engine rotor forms the axis of rotation 55 of this rotor in the sleeve 56 of the end wall 57 of the engine stator, in which an annular chamber 58 and annular recesses with oil scraper rings 59 are formed. The annular chamber 58 is connected to the oil pump by an oil line 60.

Лопатка 26 двигателя имеет козырек 61, установленный за катком 32 (со стороны патрубка 40), препятствующий проходу выхлопных газов в зазоры между лопаткой 26 и катком 32. Козырек выполнен пружиной, скользящей загнутым концом по поверхности статора 1. При этом давление выхлопных газов прижимает загнутый конец козырька 61 к поверхности статора 1, препятствуя проходу газов в обгон лопатки 26. The blade 26 of the engine has a visor 61, installed behind the roller 32 (from the side of the pipe 40), preventing the passage of exhaust gases into the gaps between the blade 26 and the roller 32. The visor is made of spring, sliding the bent end over the surface of the stator 1. At the same time, the pressure of the exhaust gas presses the bent the end of the visor 61 to the surface of the stator 1, preventing the passage of gases into the overtaking of the blade 26.

Лопатка 26 компрессора имеет козырек 62, установленный перед катком 32 (со стороны дверцы 43), препятствующей проходу сжатого воздуха в зазоры между лопаткой 26 и катком 32. Кроме того, по всему краю лопатки 26, имеющей воздушный зазор с поверхностью статора 2, с передней ее стороны соединена полоска пружинной стали 63, имеющая профильное сечение, такое же как и у козырька 62 с загнутым концом, скользящим по поверхности статора 2 с прижимом, создаваемым давлением на него сжатого воздуха перед лопаткой 26. The compressor blade 26 has a visor 62 installed in front of the roller 32 (from the side of the door 43), which prevents compressed air from entering the gaps between the blade 26 and the roller 32. In addition, along the entire edge of the blade 26 having an air gap with the surface of the stator 2, from the front a strip of spring steel 63 is connected to its sides, having a profile section, the same as that of the visor 62 with a bent end sliding along the surface of the stator 2 with a clamp created by the pressure on it of compressed air in front of the blade 26.

Поверхность камеры сжатия 10, по которой скользят козырек 62 и полоска пружинной стали 63, имеет покрытие, обеспечивающее их скольжение с минимально возможным трением (например, фтористой пластмассой). Статор 1 и ротор 3 двигателя имеют теплоизолирующее покрытие 64, изображенное крестообразной штриховкой. The surface of the compression chamber 10, on which the visor 62 and the strip of spring steel 63 slide, has a coating that allows them to slide with the least possible friction (for example, fluorine plastic). The stator 1 and the rotor 3 of the engine have a heat-insulating coating 64, depicted as a cross-shaped hatching.

Лопатки 26, перекрывающие шесть расширительных камер 9, оцифрованных на фиг. 1 римскими цифрами, перемещаются в направлениях, отмеченных на фиг. 2 стрелками с римскими цифрами камер 9, которые они перекрывают. Blades 26, overlapping six expansion chambers 9, digitized in FIG. 1 in Roman numerals, move in the directions marked in FIG. 2 arrows with Roman numerals of cameras 9, which they overlap.

В осевых камерах 6 и 7 установлены электродатчики 64 давления и температуры сжатого воздуха. In the axial chambers 6 and 7, electrodes 64 of pressure and temperature of compressed air are installed.

В камеру сжатия 10 компрессора воздух поступает через окно 65, разделенное пополам рельсом 35. В каждой половине окна установлены форсунки 66, через которые в жаркое время года впрыскивается вода, охлаждающая воздух и повышающая его теплоемкость, что уменьшает затрату механической энергии, потребляемой компрессором. В холодное время года необходимость в охлаждении воздуха отпадает. Air enters the compression chamber 10 of the compressor through a window 65, divided in half by a rail 35. In each half of the window are nozzles 66 through which water is injected during the hot season, cooling the air and increasing its heat capacity, which reduces the expenditure of mechanical energy consumed by the compressor. In the cold season, there is no need for air cooling.

В роторах ДВС и компрессора на диаметрально противоположных сторонах осевых камер относительно направляющих 25 лопаток 26 установлены противовесы 67, устраняющие децентровку масс при вращении роторов. In the rotors of the internal combustion engine and the compressor, on the diametrically opposite sides of the axial chambers relative to the guide vanes 25 of the blades 26, counterweights 67 are installed that eliminate the decentration of mass during rotation of the rotors.

Работа основных устройств РМК и их эффективность. The operation of the main devices of the RMK and their effectiveness

Пуск РМК производит компьютер по программе "пуск", в соответствии с которой он включает электронагреватель 18 с помощью контактного реле 20. От электронагревателя 18 в осевой камере 6 повышаются температура и давление воздуха и при достижении величин, в 2-3 раза меньших чем необходимо для работы форсунок 36 с дизельным топливом, компьютер, получая эти сведения от электродатчиков 64, открывает клапан 41 камеры 9, в которой лопатка 26 находится в положении между направлениями I и II, затем закрывает клапан 41 и включает одновременно форсунки 37 с бензином и электросвечи 33. В результате этого загораются факелы, в которых сгорает заданная порция бензина, повышается давление в начальной части камеры расширения 9 на лопатку 26. Роторам 3 и 4 сообщается вращение вокруг оси втулок 56-48 статоров 1 и 2 двигателя и компрессора, электронагреватели 18 выключаются. The RMK starts the computer according to the "start-up" program, according to which it turns on the electric heater 18 using the contact relay 20. From the electric heater 18 in the axial chamber 6, the temperature and air pressure increase and when the values are reached, 2-3 times lower than necessary for operation of the nozzles 36 with diesel fuel, the computer, receiving this information from the electric sensors 64, opens the valve 41 of the chamber 9, in which the blade 26 is in the position between directions I and II, then closes the valve 41 and simultaneously turns on the nozzles 37 with gasoline and electric candles 33. As a result, torches light up, in which a predetermined portion of gasoline burns, the pressure in the initial part of expansion chamber 9 increases on the blade 26. Rotors 3 and 4 are notified to rotate around the axis of the bushes 56-48 of stators 1 and 2 of the engine and compressor, electric heaters 18 turn off.

В течение нескольких секунд работы РМК давление и температура в камере 6 достигают величин, необходимых и достаточных для работы двигателя на дизельном топливе, при этом компьютер выключает форсунку 37, электросвечи 38 и одновременно включает форсунку 36. Давление и температура в камере 6 повышаются до номинальных величин, соответствующих работе РМК с максимальным КПД. Программа запуска РМК выполнена и РМК переходит к работе в режиме эксплуатации с максимальным КПД и мощностью. Within a few seconds of operation of the PMC, the pressure and temperature in the chamber 6 reach the values necessary and sufficient for the diesel engine to operate, while the computer turns off the nozzle 37, the electric light 38 and at the same time turns on the nozzle 36. The pressure and temperature in the chamber 6 increase to nominal values corresponding to the work of the RMK with maximum efficiency. The RCC launch program has been completed and the RCC switches to operating mode with maximum efficiency and power.

Включение РМК под нагрузку может выполняться в момент включения форсунок 36 с дизельным топливом, т.е. через время с начала пуска не более 1 минуты при любой температуре наружного воздуха. По этому свойству РМК имеет большое преимущество перед известными ДВС, особенно при низких температурах, которые в большей части России держатся более половины времени года. The inclusion of the PMC under load can be performed at the time of inclusion of nozzles 36 with diesel fuel, i.e. after a time from the start of start-up no more than 1 minute at any outdoor temperature. By this property, RMK has a great advantage over the known ICEs, especially at low temperatures, which in most of Russia last more than half the time of the year.

В режиме эксплуатации уменьшение мощности двигателя производится путем уменьшения количества дизельного топлива, вводимого в камеру сгорания 9 через форсунку 36. In operating mode, a decrease in engine power is performed by reducing the amount of diesel fuel introduced into the combustion chamber 9 through the nozzle 36.

Вместо дизельного топлива через форсунку 36 может использоваться керосин, сжиженный и природный газ. РМК может также работать с одной форсункой 37 на бензине с любым октановым числом. Возможность работы на любом жидком или газообразном топливе является существенным преимуществом РМК перед известными ДВС
В камеру сжатия 10 компрессора поступает через окно 65 воздух, который в жаркое время года увлажняется впрыскиванием воды через форсунку 66. В холодное время года вода не впрыскивается. В жаркое время года при температуре воздуха, превышающей 25 - 30^o, вода впрыскивается в количестве, не превышающем расход горючего в двигателе. Вода, введенная в камере сжатия, понижает температуру сжимаемого воздуха на 50 - 100^o за счет поглощения тепла на испарение до 600 ккал на 1 кг и за счет в 2 раза большей теплоемкости, чем у воздуха еще 300 - 400 ккал на 1 кг. Уменьшение температуры сжимаемого воздуха на 60 - 70^o эквивалентно уменьшению затраты механической энергии на сжатие воздуха до 25%, что дает повышение КПД РМК до 2,5%. Кроме того, при сжигании топлива в увлажненном сжатом воздухе уменьшается количество окислов азота в выхлопных газах ДВС, т.е. уменьшается токсичность выхлопных газов. Впрыскивание воды в камеру сжатия в жаркое время суток позволяет отказаться от водяной рубашки охлаждения камеры сжатия 10 и тем самым существенно уменьшить общую массу компрессора и повысить его удельную производительность. Впрыскивание воды в камеру сжатия 10 имеет преимущество перед водяной рубашкой охлаждения, заключающееся в том, что для охлаждения камеры 10 при эксплуатации РМК в условиях России требуется всего 10 - 15% времени эксплуатации РМК, а 85 - 90% времени оно выключено, а по своей массе и стоимости изготовления и эксплуатации устройство впрыска воды составляет менее 0,1% устройства водяной рубашки охлаждения компрессора.Instead of diesel, kerosene, liquefied and natural gas can be used through nozzle 36. RMK can also work with a single nozzle 37 on gasoline with any octane rating. The ability to work on any liquid or gaseous fuel is a significant advantage of RMK over the well-known ICE
Air passes to the compressor compression chamber 10 through the window 65, which is humidified in the hot season by injecting water through the nozzle 66. In the cold season, water is not injected. In the hot season, at an air temperature exceeding 25 - 30 ^o , water is injected in an amount not exceeding the fuel consumption in the engine. Water introduced into the compression chamber lowers the temperature of the compressed air by 50 - 100 ^o due to the absorption of heat by evaporation to 600 kcal per 1 kg and due to 2 times more heat capacity than the air another 300 - 400 kcal per 1 kg. A decrease in the temperature of compressed air by 60 - 70 ^{o is} equivalent to a decrease in the cost of mechanical energy for air compression up to 25%, which gives an increase in the efficiency of the PMC to 2.5%. In addition, when burning fuel in humidified compressed air, the amount of nitrogen oxides in the exhaust gases of the internal combustion engine decreases, i.e. exhaust emissions are reduced. Injection of water into the compression chamber during the hot time of the day eliminates the need for a water jacket to cool the compression chamber 10 and thereby substantially reduce the total mass of the compressor and increase its specific productivity. The injection of water into the compression chamber 10 has an advantage over the cooling water jacket, namely, that cooling the chamber 10 during operation of the PMC in Russia requires only 10 - 15% of the operation time of the PMC, and 85 - 90% of the time it is turned off, and the mass and cost of manufacture and operation of the water injection device is less than 0.1% of the compressor water jacket cooling device.

Уменьшение объема рабочего тела вследствие уменьшения температуры горения топлива во влажном воздухе полностью компенсируется увеличением рабочего тела за счет пара, в который превратилась вода, введенная в камеру 10. При этом уменьшение температуры в камере сгорания уменьшает тепловые потери и увеличивает срок службы устройств, подвергающихся воздействию высокой температуры. The decrease in the volume of the working fluid due to a decrease in the temperature of combustion of the fuel in moist air is completely compensated by the increase in the working fluid due to the steam into which the water introduced into the chamber 10 has turned. At the same time, a decrease in the temperature in the combustion chamber reduces heat losses and increases the service life of devices exposed temperature.

Существенным преимуществом РМК перед ДВС является то, что машинное масло используется только для смазки оси вращения ротора РМК, в результате чего потребление масла в РМК приходится на 1 кВт-ч произведенной работы, в 100 раз меньше чем в известных ДВС, а общие затраты РМК на трение деталей в 10 - 20 раз меньше, чем в известных ДВС равной мощности. Уменьшение затрат механической энергии на трение обусловлено уменьшением в несколько раз скорости движения лопаток 26 в направляющих по сравнению со скоростью движения поршня в цилиндре ДВС, исключением кривошипно-шатунного механизма и маховика, исключением трех тактов (всасывание, сжатие и выхлоп) из 4-х в работе лопатки 26 по сравнению с работой поршня в ДВС, использованием воздушного зазора между лопаткой 26 и стенками расширительной камеры, через который просачивающиеся выхлопные газы, составляющие менее 1% общей массы этих газов, обгоняют движение лопатки 26 и тем самым полностью снимают затраты механической энергии на трение лопатки 26 о стенки расширительной камеры 9. A significant advantage of RMK over ICE is that engine oil is used only to lubricate the axis of rotation of the rotor of the RMK, as a result of which the oil consumption in the RMK is 1 kWh of work performed, 100 times less than in the known ICEs, and the total costs of the RMK are friction of parts is 10 - 20 times less than in known ICEs of equal power. The reduction in the cost of mechanical energy for friction is due to a several-fold decrease in the speed of movement of the blades 26 in the guides compared to the speed of the piston in the engine cylinder, with the exception of the crank mechanism and the flywheel, with the exception of three cycles (suction, compression and exhaust) from 4 to the operation of the blade 26 compared with the operation of the piston in the internal combustion engine, using the air gap between the blade 26 and the walls of the expansion chamber, through which leaking exhaust gases, comprising less than 1% of the total mass of these gases, overtake by movement of the blade 26 and thereby completely remove the consumption of mechanical energy due to friction of the blade 26 on the wall 9 of the expansion chamber.

Существенное преимущество РМК перед ДВС заключается во введении в камеру сгорания воздуха, уже сжатого и нагретого до температуры воспламенения дизельного топлива. В ДВС сжатие воздуха в цилиндре поршнем происходит при его нагревании до 600^oC с затратой по крайней мере в 2 раза большей механической энергии чем в компрессоре, сжимающем воздух до того же давления при в 3-4 раза более низкой температуре. Повышение до температуры 600^oC уже сжатого компрессором воздуха в РМК происходит за счет тепловых отходов работы расширительных камер 9 в камере 6 ротора. При этом происходит увеличение объема рабочего тела более чем в 2 раза. Кроме того, исключается необходимость в водяной рубашке для охлаждения, которая применяется в ДВС для охлаждения камеры сгорания и цилиндров ДВС
Сгорание топлива в РМК производится в факелах, позволяющих увеличить в 2-3 раза степень сжатия воздуха в камере сгорания, сжигать дешевое и менее токсичное топливо с низким значением октанового числа, без взрывного действия за 100 раз более длительное время, при меньшей максимальной температуре с меньшими тепловыми потерями. Вследствие этого длина рабочего хода лопатки 26 увеличена в несколько раз по сравнению с длиной рабочего ход поршня при равной площади поперечного сечения камеры расширения 9 и цилиндра ДВС, а работа, выполненная лопаткой 26 за один рабочий ход больше работы поршня благодаря в 2 раза большему среднему давлению выхлопных газов на нее, будет пропорциональна удвоенной длине рабочего хода лопатки 26. Отсутствие холостых ходов, свойственных поршню четырехтактного ДВС, увеличивает это преимущество РМК уже в 3 раза, что соответственно увеличивает удельную мощность РМК по сравнению с поршневыми ДВС и существенно повышает КПД предлагаемой РМК.A significant advantage of RMK over ICE is the introduction into the combustion chamber of air already compressed and heated to the ignition temperature of diesel fuel. In ICE, the compression of air in the cylinder by a piston occurs when it is heated to 600 ^o C with the expense of at least 2 times more mechanical energy than in a compressor that compresses air to the same pressure at 3-4 times lower temperature. The increase to a temperature of 600 ^o C already compressed by the compressor of the air in the PMC occurs due to the thermal waste from the operation of expansion chambers 9 in the rotor chamber 6. In this case, an increase in the volume of the working fluid is more than 2 times. In addition, eliminates the need for a water jacket for cooling, which is used in ICE for cooling the combustion chamber and ICE cylinders
The combustion of fuel in the RCC is carried out in flares, which allow increasing the compression ratio of air in the combustion chamber by 2–3 times, burning cheap and less toxic fuel with a low octane number, without explosive action for 100 times longer, at a lower maximum temperature with lower heat loss. As a result, the length of the stroke of the blade 26 is increased several times compared with the length of the stroke of the piston with an equal cross-sectional area of the expansion chamber 9 and the engine cylinder, and the work performed by the blade 26 in one stroke is more than the work of the piston due to 2 times the average pressure the exhaust gas to it will be proportional to the doubled length of the working stroke of the blade 26. The absence of idling, characteristic of the piston of a four-stroke internal combustion engine, increases this advantage of the RMK by 3 times, which accordingly increases the effective power of the RMK in comparison with piston ICEs and significantly increases the efficiency of the proposed RMK.

Факельное сжигание топлива с уменьшением температуры и ударного действия на камеру 9 сгорания и расширения и на лопатку 26 существенно увеличивает их срок службы и надежность в работе, а также уменьшает уровень шума от работы двигателя и позволяет исключить глушитель, применяемый в поршневых ДВС
Вышеизложенные существенные отличия РМК от поршневых ДВС, а также простота ее конструкции и непосредственное преобразование давления газов на лопатку 26 во вращение выходного вала 55, позволили увеличить в 1,5 - 2 раза КПД, в 10 и более раз удельную мощность, а также, как следствие этих отличий, уменьшить в несколько раз стоимость изготовления и эксплуатации, уменьшить в 1,5 - 2 раза потребление горючего на 1 кВт мощности двигателя, уменьшить в несколько раз вредное воздействие на природу и человека в результате сокращения потребления, добычи, переработки и транспортировки в 2 раза меньшего объема необходимых смазочных масел для ДВС и меньшей токсичности выхлопных газов при в 2 раза меньшем объеме выброса этих газов, приходящихся на 1 кВт мощности двигателя.Flaring fuel with decreasing temperature and impact on the combustion and expansion chamber 9 and on the blade 26 significantly increases their service life and reliability, as well as reduces the noise level from engine operation and eliminates the muffler used in piston ICEs
The above significant differences between the RMK and piston ICEs, as well as the simplicity of its design and the direct conversion of the gas pressure on the blade 26 into the rotation of the output shaft 55, made it possible to increase the efficiency by 1.5 - 2 times, the power density by 10 or more times, and also a consequence of these differences, reduce the cost of manufacture and operation by several times, reduce fuel consumption per 1 kW of engine power by 1.5 to 2 times, reduce the harmful effects on nature and man by several times as a result of reduced consumption, production, abotki and transportation 2 times smaller volume required for internal combustion engine lubricating oils and lesser emissions at a 2 times smaller volume of these gases per 1 kW of engine power.

Ориентировочный расчет основных характеристик и эффективности РМК. An approximate calculation of the main characteristics and effectiveness of the RMK.

Определим характеристики РМК как ДВС с компрессором, поставляющим для него сжатый воздух, т.к. такой вариант использования машины РМК найдет наибольшее применение. We define the characteristics of RMK as an internal combustion engine with a compressor supplying compressed air for it, because this use of the RMK machine will find the greatest application.

Для расчета примем, что на фиг. 1, 2 и 5 он изображен в масштабе 1:10, что скорость вращения ротора равна 20 оборотов в секунду, и давление воздуха, поступающего в расширительную камеру от компрессора, равно 20 кг/см². При этом в расширительную камеру двигателя поступает в 3 раза большее количество воздуха, чем это необходимо для полного сгорания топлива.For calculation, we assume that in FIG. 1, 2 and 5, it is depicted on a scale of 1:10, that the rotor speed is 20 revolutions per second, and the pressure of the air entering the expansion chamber from the compressor is 20 kg / cm ² . At the same time, a 3 times larger amount of air enters the engine expansion chamber than is necessary for complete combustion of the fuel.

Примем, что сжатый до 20 кг/см² воздух заполняет камеру сгорания в процессе движения лопатки 26 до положения, которое займет лопатка в точке "Н" траектории, нанесенной пунктирной линией на фиг. 2.Assume that compressed air up to 20 kg / cm ² fills the combustion chamber during the movement of the blade 26 to the position that the blade will occupy at point “H” of the path drawn by the dotted line in FIG. 2.

Тогда камера сгорания будет иметь объем, равный (с точностью 0,1)
1,2 см • 0,8 см²• 10³ = 0,001 м³
который заполняется сжатым до 20 кг/см² воздухом при температуре 600^o
20 • 0,001 м³ • 1,4 кг/м³ : (600^o : 273^o + 1) = 0,09 кг
В камере сгорания в факелах сгорает топливо с теплотворной способностью 11000 ккал/кг в количестве
0,09 кг : 45 = 0,002 кг
При горении топлива выделится тепловая энергия в количестве
0,002 кг • 11000 ккал/кг = 22 ккал
Влажный воздух (2,5% пара воды), поступивший от компрессора в камеру сгорания с теплоемкостью 0,25 ккал/кг•град. нагреется на
(22 ккал : 0,09 кг) : 0,25 ккал/кг•град. = 980^o
В результате повышения температуры на 980^o давление газов в замкнутом объеме увеличится в 980^o : 273 + 1 = 4,6 раза и станет равным
4,6 • 20 кг/см² = 92 кг/см².Then the combustion chamber will have a volume equal to (with an accuracy of 0.1)
1.2 cm • 0.8 cm ² • 10 ³ = 0.001 m ³
which is filled with compressed to 20 kg / cm ² air at a temperature of 600 ^o
20 • 0.001 m ³ • 1.4 kg / m ³ : (600 ^o : 273 ^o + 1) = 0.09 kg
In the combustion chamber in flares, fuel with a calorific value of 11000 kcal / kg burns in quantity
0.09 kg: 45 = 0.002 kg
When burning fuel, thermal energy will be released in an amount
0.002 kg • 11000 kcal / kg = 22 kcal
Humid air (2.5% water vapor) received from the compressor into the combustion chamber with a heat capacity of 0.25 kcal / kg • deg. heats up on
(22 kcal: 0.09 kg): 0.25 kcal / kg • deg. = 980 ^o
As a result of a temperature increase of 980 ^o, the gas pressure in a closed volume will increase by 980 ^o : 273 + 1 = 4.6 times and will become equal
4.6 • 20 kg / cm ² = 92 kg / cm ² .

Таким образом, в камере сгорания, изображенной на фиг. 2 в виде начального участка расширительной камеры, ограниченной положением точки "Н", на лопатку 26 будет создано давление газов, равное 92 кг/см²при температуре 980^o + 600^o = 1580^o.Thus, in the combustion chamber shown in FIG. 2 in the form of the initial section of the expansion chamber, limited by the position of the "H" point, a gas pressure of 92 kg / cm ² will be created on the blade 26 at a temperature of 980 ^o + 600 ^o = 1580 ^o .

В точке "Н" в начале траектории движения точки приложения равнодействующей силы давления газов на лопатку равно 92 кг/см²с площадью 1,2 см • 0,7 см • 10² = 84 см²в точке "К" в конце траектории движения той же точки давление газов равно 1,4 кг/см², длина траектории "Н - К" движения лопатки 26, изображенная пунктирной линией на фиг. 2, равна 17 см и среднее давление на лопатку примем равным 40 кг/см². Тогда средняя мощность, передаваемая лопаткой 26 ротору за один его оборот, будет равна
84 см ²• 40 кг/см²• 170 см : 0,05 с = 11400000 кг•см/с = 114000 кг•м/с = 1120 кВт
Шесть лопаток 26 будут иметь мощность, равную
1120 кВт • 6 = 6720 кВт
Мощность РМК будет меньше на величину мощности, потребляемую компрессором.At point “H” at the beginning of the trajectory of the point of application of the resultant force of gas pressure on the blade is 92 kg / cm ² with an area of 1.2 cm • 0.7 cm • 10 ² = 84 cm ² at point “K” at the end of the trajectory at the same point, the gas pressure is 1.4 kg / cm ² , the length of the "H - K" trajectory of the blade 26, shown by the dotted line in FIG. 2, equal to 17 cm and the average pressure on the blade will be equal to 40 kg / cm ² . Then the average power transmitted by the blade 26 to the rotor per revolution is equal to
84 cm ² • 40 kg / cm ² • 170 cm: 0.05 s = 11400000 kg • cm / s = 114000 kg • m / s = 1120 kW
Six blades 26 will have a power equal to
1120 kW • 6 = 6720 kW
The power of the PMC will be less by the amount of power consumed by the compressor.

Компрессор за один оборот ротора поставляет двигателю воздух в количестве 0,09 кг • 6 = 0,54 кг и в объеме 0,006 м³ с давлением в 20 кг/см² и температурой 600^oC.The compressor for one revolution of the rotor supplies the engine with air in an amount of 0.09 kg • 6 = 0.54 kg and in a volume of 0.006 m ³ with a pressure of 20 kg / cm ² and a temperature of 600 ^o C.

В каждую из трех камер сжатия будет всасываться наружный воздух во время вращения ротора с давлением 0,9 кг/см² и температурой 20^oC в объеме
0,002 м³ : [(600^o - 20^o) : 273 + 1] • (20 кг/см² : 0,9 кг/см²) = 0,014 м³.Outside air will be sucked into each of the three chambers during rotation of the rotor with a pressure of 0.9 kg / cm ² and a temperature of 20 ^o C in volume
0.002 m ³ : [(600 ^o - 20 ^o ): 273 + 1] • (20 kg / cm ² : 0.9 kg / cm ² ) = 0.014 m ³ .

Этот объем является объемом камеры сжатия, в которую поступает наружный воздух. This volume is the volume of the compression chamber into which the outside air enters.

Во время сжатия воздуха от 0,9 кг/см²до 20 кг/см² можно принять среднее давление на лопатку 26, равное 8 кг/см², площадь лопатки 26 компрессора на 20% больше площади лопатки 26 двигателя и равна 100 см² и длина траектории движения равнодействующей давления воздуха на лопатку равна 100 см. Тогда мощность, затрачиваемая одной лопаткой 26 за один ее оборот, равна
8 кг/см² • 100 см²• 1,5 м : 0,05 1/с = 24000 кгм/с = 235 кВт
Три лопатки 26 компрессора затратят мощность, вырабатываемую двигателем, равную 235 кВт 3 = 709 кВт.During air compression from 0.9 kg / cm ² to 20 kg / cm ² you can take the average pressure on the blade 26, equal to 8 kg / cm ² , the area of the compressor blade 26 is 20% larger than the area of the engine blade 26 and equal to 100 cm ² and the length of the trajectory of the resultant air pressure on the blade is 100 cm. Then the power spent by one blade 26 in one revolution is equal
8 kg / cm ² • 100 cm ² • 1.5 m: 0.05 1 / s = 24000 kgm / s = 235 kW
Three blades 26 of the compressor will consume the power generated by the engine, equal to 235 kW 3 = 709 kW.

Следовательно, полезную мощность РМК можно принять равной 6000 кВт. Therefore, the useful power of the RMK can be taken equal to 6000 kW.

Затрачивая топливо в количестве
0,002 кг • 6 : 0,05 1/с = 0,24 кг/с.Spending fuel in quantity
0.002 kg • 6: 0.05 1 / s = 0.24 kg / s.

РМК будет иметь КПД, равный
6000 кВт : (0,24 кг/с • 11000 ккал/кг • 4,18 кВт•с/ккал) = 54%
Полученный КПД больше, чем КПД ДВС и газовых турбин в 1,5 - 2 раза благодаря следующим существенным отличиям РМК, например, от ДВС в два раз большей степени сжатия воздуха в камере сгорания при воспламенении топлива, более полному расширению продуктов сгоревшего топлива в камере расширения РМК чем в цилиндре ДВС при меньших тепловых потерях в процессе их расширения, в несколько раз меньшие затраты полученной механической энергии на трение лопатки 26 чем трение поршня с кривошипно-шатунным механизмом, работа двигателя без трех холостых тактов: всасывания, сжатия и выхлопа четырехтактного ДВС, а только с одним рабочим ходом лопатки 26, в несколько раз меньшие тепловые потери в результате в три раза меньшей температуры продуктов горения топлива в трехкратном избытке воздуха и меньшим временем, затрачиваемым на расширение газов с максимальной температурой в момент воспламенения топлива, использование тепловых отходов камер расширения 9 на подогрев сжатого воздуха в камере 6, поступающего в камеру сгорания от компрессора.RMK will have an efficiency equal to
6000 kW: (0.24 kg / s • 11000 kcal / kg • 4.18 kW • s / kcal) = 54%
The obtained efficiency is greater than the efficiency of ICE and gas turbines by 1.5 - 2 times due to the following significant differences between RMK, for example, from ICE, two times greater degree of air compression in the combustion chamber upon ignition of the fuel, more complete expansion of the products of burnt fuel in the expansion chamber RMK than in an internal combustion engine cylinder at lower heat losses during their expansion, several times less mechanical energy received for friction of the blade 26 than friction of a piston with a crank mechanism, engine operation without three idle strokes : suction, compression and exhaust of a four-stroke internal combustion engine, and with only one working stroke of the blade 26, several times less heat loss as a result of three times lower temperature of the fuel combustion products in three times excess air and less time spent on gas expansion with a maximum temperature of the moment of ignition of the fuel, the use of thermal waste from expansion chambers 9 to heat the compressed air in the chamber 6, which enters the combustion chamber from the compressor.

Положительное значение для повышения КПД имеет замена смазки поршней ДВС на воздушный зазор между лопаткой 26 и поверхностью расширительной камеры 9 в статоре 1, а также исключение устройств, преобразующее в ДВС поступательное движение поршня во вращение выходного вала, исключение маховика, распределительного вала с кулачками и толкателями, масляного насоса и фильтра, вентилятора, водяной рубашки, охлаждающей двигатель, и радиатора, охлаждающего воду, поступающую из водяной рубашки ДВС, глушителя. The replacement of the ICE piston lubrication by the air gap between the blade 26 and the surface of the expansion chamber 9 in the stator 1 has a positive value for efficiency, as well as the exclusion of devices that translates the translational movement of the piston into the ICE into rotation of the output shaft, the exclusion of the flywheel, camshaft with cams and pushers , an oil pump and a filter, a fan, a water jacket cooling the engine, and a radiator cooling the water coming from the water jacket of the internal combustion engine, a muffler.

В соответствии с вышеупомянутыми отличиями тепловые потери РМК составят не более 30%, следовательно, при оптимизации характеристик устройства и работы РМК и дальнейшего совершенствования конструкции по результатам заводских испытаний опытных образцов РМК и опытной эксплуатации, возможно достижение КПД до 70% главным образом за счет использования тепла выхлопных газов. In accordance with the above-mentioned differences, the thermal loss of the PMC will not exceed 30%, therefore, when optimizing the characteristics of the device and the operation of the RMC and further improving the design according to the results of factory tests of prototypes of the PMC and trial operation, it is possible to achieve an efficiency of up to 70% mainly due to the use of heat exhaust gases.

Для расчета удельной мощности определим объем, занимаемый РМК, который будет равен
(4 см)²• 3,14 • 14,6 см • 10³= 730000 см³= 0,73 м³
Масса РМК с учетом заполнения объема металлом в количестве 10% от его объема равна 500 кг.To calculate the specific power, we determine the volume occupied by the RMK, which will be equal to
(4 cm) ² • 3.14 • 14.6 cm • 10 ³ = 730000 cm ³ = 0.73 m ³
The weight of the RMK, taking into account the filling of the volume with metal in the amount of 10% of its volume, is 500 kg.

Удельная мощность равна 12 кВт/кг. Учитывая, что удельная мощность РМК в 12 раз больше, чем известных ДВС, РМК может быть изготовлена из более дорогого металла, например из титановых сплавов с большей удельной прочностью, чем сталь, из которой изготовляются ДВС, и при этом стоимость металла, затраченного на 1 кВт мощности РМК, будет меньше чем у известных ДВС, а удельная мощность увеличится еще на 20 - 25%. The specific power is 12 kW / kg. Given that the specific power of RCC is 12 times greater than the known ICEs, the RCC can be made of more expensive metal, for example, titanium alloys with a higher specific strength than the steel from which the ICE is made, and the cost of the metal spent on 1 kW of PMC power will be less than that of the known ICEs, and the specific power will increase by another 20 - 25%.

Срок эксплуатации РМК больше чем у известных ДВС в результате следующих существенных отличий: температура в камере сгорания во время горения топлива в трехкратном избытке воздуха будет повышаться в три раза меньше чем в камере сгорания ДВС, при этом прочностные характеристики металла, из которого изготовлены детали механизмов убывают значительно быстрее (в большее число раз), чем повышается температура, при которой они работают, к тому же факельное сгорание топлива создает меньшую ударную нагрузку на лопатку 26 чем воспламенение топлива в ДВС на поршень с кривошипно-шатунным механизмом, при этом направление давления газов при горении топлива совпадает с направлением движения лопатки в равномерно вращающемся роторе РМК, а давление газов во время воспламенения топлива в ДВС происходит в ВМТ, в которой поршень имеет нулевую скорость. The life of the RMC is longer than that of the known ICEs as a result of the following significant differences: the temperature in the combustion chamber during fuel combustion in threefold excess of air will increase three times less than in the combustion chamber of the ICE, while the strength characteristics of the metal from which the details of the mechanisms decrease significantly faster (by a greater number of times) than the temperature at which they work increases, moreover, the flare combustion of the fuel creates a lower impact load on the blade 26 than ignition of the fuel in an internal combustion engine to a piston with a crank mechanism, while the direction of gas pressure during fuel combustion coincides with the direction of motion of the blade in a uniformly rotating rotor of the PMC, and the gas pressure during ignition of the fuel in the internal combustion engine occurs in the TDC, in which the piston has zero speed.

Средняя скорость движения лопатки относительно ее направляющих при вращении ротора будет в несколько раз меньше чем скорость движения поршня относительно коленчатого вала ДВС и масса лопатки в несколько раз меньше чем масса поршня с кривошипно-шатунном механизмом при равной мощности РМК и ДВС, а инерционная нагрузка, равная произведению массы движущихся деталей на квадрат их скорости переменного по направлению движения, сказывающаяся на "усталости металла, в десятки раз меньше у лопатки РМК чем у поршня с кривошипно-шатунным механизмом в ДВС; лопатка 26 в РМК как устройство преобразующее давление газов во вращение ротора, является одной деталью, а поршень с кривошипно-шатунным механизмом, соединенный с коленчатым валом, имеет два силовых узла вращения деталей, износ которых в десятки раз больше износа лопатки 26, не имеющей силовых узлов вращения. Учитывая данные существенные отличия РМК от ДВС, можно принять, что срок эксплуатации РМК как минимум в 2 раза больше, чем срок эксплуатации ДВС, с учетом в 10 раз меньшей стоимости изготовления РМК чем ДВС равной мощности, затраты, определяемые износом устройств, для РМК в 20 раз меньше чем для ДВС при выполнении ими равного объема работы. The average speed of the blade relative to its guides during rotation of the rotor will be several times less than the speed of the piston relative to the ICE crankshaft and the mass of the blade is several times less than the mass of the piston with a crank mechanism with equal power of the PMC and ICE, and the inertial load equal to the product of the mass of moving parts per square of their speed variable in the direction of movement, affecting the "metal fatigue, is ten times less for the blade of the PMC than for the piston with a crank mechanism in the internal combustion engine; the blade 26 in the RCC as a device that converts the gas pressure into rotor rotation is one part, and the piston with a crank mechanism connected to the crankshaft has two power units for rotating parts, the wear of which is ten times greater than the wear of the blade 26, Considering these significant differences between the RMK and the internal combustion engine, we can assume that the life of the RMK is at least 2 times longer than the life of the internal combustion engine, taking into account 10 times lower manufacturing cost of the RMK than the internal combustion engine of equal power, costs, predelyaemye wear devices for RCC is 20 times less than for ICE in the discharge of an equal volume of work.

Благодаря в 10 раз большей удельной мощности и в 1,5 раза большему КПД предлагаемая РМК имеет особо большую эффективность применения для самолетов типа аэробуса и вертолетов. Так, например, установкой РМК вместо авиационных бензиновых ДВС как имеющих наибольшую удельную мощность (или вместо газовых турбин) будет достигнута экономия полетного веса за счет ДВС мощностью 10000 кВт не менее 8 т и за счет топлива на 10 часов полета не менее 8 т, итого 16 т на рейс в 6000 км аэробус может взять дополнительный груз и при этом получить экономию 8 т топлива, что увеличит прибыль от полета в десятки раз. К тому же в РМК он может расходовать более дешевое топливо, чем авиационный бензин. Thanks to 10 times greater specific power and 1.5 times greater efficiency, the proposed RMK has a particularly high efficiency for airplanes and helicopters. So, for example, by installing RMK instead of aviation gasoline ICEs as having the highest specific power (or instead of gas turbines), the flight weight will be saved due to ICE with a capacity of 10,000 kW at least 8 tons and fuel for 10 hours of flight at least 8 tons, total 16 tons for a flight of 6,000 km, an airbus can take additional cargo and at the same time get 8 tons of fuel savings, which will increase the profit from the flight tenfold. In addition, at RMK, it can consume cheaper fuel than aviation gasoline.

При строительстве электростанций с РМК вместо г.т.у. при равных капитальных затратах на материалы, землю и трудовые ресурсы будет построена электростанция в 10 раз большей мощности, вырабатывающая в 1,5 раза больше электроэнергии при равной затрате топлива с такой же по мощности электростанцией, но с г.т.у., и со сроком окупаемости капитальных затрат на строительство электростанции, в 15 раз меньшем чем при строительстве электростанции с г.т.у. During the construction of power plants with RMK instead of g.t.u. with equal capital expenditures for materials, land and labor, a power plant will be built 10 times more powerful, generating 1.5 times more electricity with an equal fuel consumption with the same power plant, but with gtu, and the payback period of capital costs for the construction of a power plant, 15 times less than during the construction of a power plant with gtu

При применении РМК вместо ДВС и г.т.у. в 2 раза уменьшаются выбросы экологически вредных веществ на каждый кВт мощности двигателя и в 1,5 раза уменьшаются потребности страны в нефти или газе, в их переработке и транспортировке, а следовательно, в 1,5 раза уменьшается экологический ущерб, наносимый природе в результате добычи, переработки и транспортировки нефти и газа, а также экономятся затраты на эти работы материальных, земельных и трудовых ресурсов страны. When using RMK instead of ICE and g.t.u. emissions of environmentally harmful substances for every kW of engine power are reduced by 2 times and the country's needs for oil or gas, their processing and transportation are reduced by 1.5 times, and consequently, environmental damage caused to nature by 1.5 times is reduced , processing and transportation of oil and gas, as well as saving costs for these works of material, land and labor resources of the country.

Claims

1. A rotary machine having an engine and a compressor driven by a machine engine and supplying compressed air to this engine, characterized in that the engine is a rotary internal combustion engine (ICE) connected by a buffer device to a rotary compressor, the stator and rotor of the ICE form expansion chambers and the stator and compressor rotor are compression chambers, while the movable wall of the expansion and compression chambers is a blade overlapping these chambers and moving in guides passing through the perpendicular rotor The rotational axes, the axial chambers of the compressor and engine rotors are simultaneously containers for compressed air and an air duct from the compressor chambers to the ICE expansion chambers, the engine combustion chamber is formed by the front part of the expansion chamber and the blade and has fuel burner nozzles in the compressor compression chamber ( for its operation in the hot season) nozzles for water are installed, connected by a nozzle to a water pump.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the blade has a roller mounted in the middle of its outer edge with a visor, while the visor of the ICE blade is installed on the side of the combustion chamber, and the compressor blade is on the opposite side relative to the direction of movement of the blade, the blade and its rod are moved between the rollers installed in the guide vanes and the rod, the chambers under the blade and under the rod are connected by openings with the axial chambers of the rotors.

3. The machine according to claim 1, characterized in that the axial chambers of the ICE rotors and the compressor are connected by openings in the end walls of the buffer chamber, an air electric heater is installed in the axial chamber of the ICE rotor in the form of a pipe perforated by the holes, and a rod mounted on the axis of the axial chamber of the compressor rotor a conductor connected at one end to an electric heater and at the other end to a contact relay, the axial chamber of the internal combustion engine rotor is connected to an expansion chamber by a branch pipe blocked by a valve controlled by a computer, axial the compressor rotor chamber is connected to the compression chamber by a window covered by a spring-loaded door, counterweights relative to the guide vanes are mounted on the axial chamber.

4. The machine according to claim 1, characterized in that the ICE and the compressor have several chambers of expansion and compression, respectively, separated from each other by the walls of the stators, while the walls of the stators have thin-walled washers connected to them around the circumference, which are installed in circular slit-shaped chambers formed in the rims of the rotors, between the walls of the stators of the internal combustion engine and the compressor there is a buffer chamber filled with heat-insulating material.