RU2199686C2 - Power transmission of energy of exhaust gases of rotary vane internal combustion engine to working members of set - Google Patents

Power transmission of energy of exhaust gases of rotary vane internal combustion engine to working members of set Download PDF

Info

Publication number
RU2199686C2
RU2199686C2 RU99125782/28A RU99125782A RU2199686C2 RU 2199686 C2 RU2199686 C2 RU 2199686C2 RU 99125782/28 A RU99125782/28 A RU 99125782/28A RU 99125782 A RU99125782 A RU 99125782A RU 2199686 C2 RU2199686 C2 RU 2199686C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust gases
rotor
working
exhaust
internal combustion
Prior art date
Application number
RU99125782/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99125782A (en
Inventor
Семен Васильевич Шульга (UA)
Семен Васильевич Шульга
Михаил Геннадьевич Ушаков (UA)
Михаил Геннадьевич Ушаков
Original Assignee
Семен Васильевич Шульга
Михаил Геннадьевич Ушаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Семен Васильевич Шульга, Михаил Геннадьевич Ушаков filed Critical Семен Васильевич Шульга
Priority to RU99125782/28A priority Critical patent/RU2199686C2/en
Publication of RU99125782A publication Critical patent/RU99125782A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2199686C2 publication Critical patent/RU2199686C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

FIELD: power engineering, locomotive and ship building, aviation, tractor and machine building and automotive industry. SUBSTANCE: invention relates to rotary internal combustion engines. Proposed transmission contains rotary vane machine units set into operation by exhaust gases. Said units contain section, each made in form of cylindrical housing (stator) eccentrically fitted on rotor working shaft. Rotor vanes are installed in radial slots of housing for displacement. Connecting pipe serves to supply exhaust gases to sections by means of inlet/outlet manifolds with control valves, inlet/outlet gas lines and bypass gas lines. The latter connect inlet/outlet gas lines to each other. Three-way stop valve and t-piece with vanes to re-distribute working force of exhaust gases to working shafts of machine unit rotors by turning of vanes are installed in connecting pipe. Inlet/outlet manifolds are coupled by reversing gas pipelines furnished with control valves. Outlet manifold is provided with muffler. EFFECT: improved service characteristics of power transmission. 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в энергомашиностроении, тепловозостроении, судостроении, авиации и тракторо- и автомобилестроении. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, namely to rotary internal combustion engines, and can be used in power engineering, diesel locomotive, shipbuilding, aviation, and tractor and car manufacturing.

Известны методы использования сжатого воздуха выхлопных и сжатых газов в силовых передачах: в газовых турбинах, энергоприводах лопаточных машин (см., например, описание изобретения к патенту РФ RU 2056555 C1, 6 F 16 Н 41/000, от 20.03.1996 г. ), в пневмосистемах станков, турбокомпрессорах двигателей внутреннего сгорания (см., например, патент GB 1044176 A, F 02 В 37/00). Known methods for using compressed air exhaust and compressed gases in power transmissions: in gas turbines, power drives of blade machines (see, for example, the description of the invention to the patent of the Russian Federation RU 2056555 C1, 6 F 16 N 41/000, from 03.20.1996) , in the pneumatic systems of machines, turbochargers of internal combustion engines (see, for example, patent GB 1044176 A, F 02 B 37/00).

Эти методы узкоспецифичны и малоэффективны, неуправляемы в изменении вращения по направлению и скорости, в изменении крутящего момента по величине силы и направлению действия, что не позволяет исключать при их помощи из кинематики тракторов, комбайнов и прочей техники громоздких коробок перемены передач и дифференциалов задних мостов. These methods are highly specific and ineffective, unmanageable in changing rotation in direction and speed, in changing torque in magnitude of force and direction of action, which does not allow excluding from the kinematics of tractors, combines and other equipment of bulky gearboxes and rear axle differentials.

В качестве прототипа предлагается принять известный двигатель с турбокомпрессором использования энергии выхлопных газов (патент GB 1044176 А, кл. F 02 В 37/00, опубл. 28.09.1966 г.), содержащий дистибютор, разделенный лопатками и размещенный в полом корпусе с каналами, подводящими выхлопные газы от коллектора с клапаном на оси, управляемой рычагом. As a prototype, it is proposed to adopt a well-known engine with a turbocharger using the energy of exhaust gases (patent GB 1044176 A, class F 02 B 37/00, publ. 09/28/1966), containing a distributor, separated by blades and placed in a hollow body with channels, supplying exhaust gases from a manifold with a valve on an axis controlled by a lever.

Известная конструкция прототипа использования энергии выхлопных газов для приведения рабочих органов агрегата во вращение является неуправляемой по скорости вращения последних, не имеет реверсирования их хода и изменения крутящего момента. The known design of the prototype use of energy of exhaust gases to bring the working bodies of the unit into rotation is uncontrolled by the speed of rotation of the latter, has no reversal of their course and changes in torque.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности управляемости процессом передачи энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания на рабочие органы агрегата с целью достижения возможностей изменения их скорости вращения, реверсирования хода, изменения крутящего момента, необходимых для варьирования при эксплуатации агрегата, без наличия громоздких коробок перемены передач и дифференциала заднего моста. The objective of the present invention is to increase the efficiency of the process of transferring energy from the exhaust gases of the internal combustion engine to the working bodies of the unit in order to achieve the possibility of changing their rotation speed, reversing the stroke, changing the torque required to vary during operation of the unit, without the presence of bulky gearboxes and differential rear axle.

Технический результат достигается тем, что в агрегатах с роторно-лопастными двигателями внутреннего сгорания вместо узлов известной силовой передачи устанавливается роторно-лопастная машина или другая турбинная установка, приводимая в движение выхлопными газами, поступающими по газопроводам с клапанами управления и тройником с лопатками на управляемой оси из выхлопных коллекторов двигателя внутреннего сгорания агрегата, и передающая вращательное движение на ходовую часть, вал отбора мощности или другие органы, изменяя скорость их вращения, направление вращения, крутящий момент с перераспределением его усилия на валы ходовой части без наличия коробки перемены передач и дифференциала заднего моста. The technical result is achieved in that in units with rotary vane internal combustion engines, instead of nodes of a known power transmission, a rotary vane machine or other turbine installation is set in motion by exhaust gases coming through gas pipelines with control valves and a tee with blades on the controlled axis from exhaust manifolds of the internal combustion engine of the unit, and transmitting rotational movement to the chassis, power take-off shaft or other organs, changing their speed rashchenija, direction of rotation, the torque to the redistribution of its efforts on the shafts chassis without the presence of the gearbox and the rear axle differential.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый метод использования выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания в силовой передаче отличается тем, что благодаря конструкции системы газопроводов с клапанами управления, тройника с лопатками на управляемой оси и роторно-лопастной машины, приводимой в движение выхлопными газами и передающей вращение на ходовую часть, вал отбора мощности агрегата или другие рабочие органы, изменяется их скорость вращения, реверсирование хода, крутящий момент, необходимые для варьирования при эксплуатации без наличия коробки перемены передач и дифференциала. A comparable analysis with the prototype shows that the inventive method for using the exhaust gases of an internal combustion engine in a power transmission is characterized in that due to the design of the gas pipeline system with control valves, a tee with vanes on the controlled axis and a rotor-vane machine driven by exhaust gases and transmitting rotation on the chassis, the power take-off shaft of the unit or other working bodies, their rotation speed, stroke reversal, torque necessary to vary When operating without a gearbox and differential.

Таким образом, заявляемый метод использования выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания в силовой передаче соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the inventive method of using the exhaust gases of an internal combustion engine in a power transmission meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, а и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что дает право сделать вывод о соответствии критерию "существенное отличие". Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which gives the right to conclude that the criterion is "significant difference".

На фиг. 1 изображена схема параллельного включения секций роторно-лопастной машины в работу. In FIG. 1 shows a diagram of the parallel inclusion of sections of a rotary vane machine in operation.

На фиг.2 изображена схема последовательного включения секций роторно-лопастной машины в работу. Figure 2 shows a diagram of the sequential inclusion of sections of a rotary vane machine in operation.

На фиг.3 изображена схема параллельного включения заднего хода рабочего вала роторно-лопастной машины. Figure 3 shows a diagram of the parallel inclusion of the reverse of the working shaft of the rotor-blade machine.

На фиг. 4 изображена схема последовательного включения заднего хода рабочего вала роторно-лопастной машины. In FIG. 4 shows a sequential reverse gear circuit of the working shaft of a rotor-blade machine.

На фиг.5 изображено сечение секции вдоль оси вала роторно-лопастной машины. Figure 5 shows a section of a section along the axis of the shaft of a rotor-blade machine.

На фиг. 6 изображено сечение секции вдоль перпендикулярной оси вала роторно-лопастной машины. In FIG. 6 shows a section through a section along the perpendicular axis of the shaft of the rotor-blade machine.

Устройство силовой передачи энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания на рабочие органы агрегата будет выглядеть следующим образом. The device for power transmission of energy of the exhaust gases of an internal combustion engine to the working bodies of the unit will look as follows.

Силовая передача энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания на рабочие органы агрегата содержит по меньшей мере один блок роторно-лопастных машин, приводимых в движение выхлопными газами, включающий в себя одну или более секцию в виде (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) цилиндрического корпуса (статора) 1, эксцентрично расположенного на валу 7 ротора 2, лопасти 3 которого установлены в его радиальных пазах 4 с возможностью перемещения, двух торцевых крышек 5 с подшипниками 6, крепежных опор 8, газопроводов 9 без клапана к секции "а" и с клапанами 12, 13, 14 к секциям "б", "в", "г", газопроводов 10 (от каждой секции), обводных газопроводов 11 с клапанами 18, 20, 22 к секциям "б", "в", "г", коллектора 15 с клапаном 23, коллектора 16 с клапанами 17, 19, 21, 24 и присоединенным к его концу глушителем 27, газопроводов реверсирования хода 25 и 26 с клапанами 28 и 29, тройника 30 с лопатками на управляемой оси, связанного тягой 31 с рулевым управлением (на фигурах не показано), трехходового клапана стопа 32 (связанного с тормозной педалью, которая на фигурах не показана), соединительной трубы 33, соединяющей силовую передачу с выхлопной трубой двигателя внутреннего сгорания (которая на фигурах не показана). The power transmission of energy of the exhaust gases of the internal combustion engine to the working bodies of the unit contains at least one block of rotor-blade machines driven by exhaust gases, including one or more sections in the form (see Fig. 1, 2, 3, 4 , 5, 6) of a cylindrical housing (stator) 1, eccentrically located on the shaft 7 of the rotor 2, the blades 3 of which are mounted in its radial grooves 4 with the ability to move, two end caps 5 with bearings 6, mounting bearings 8, gas pipelines 9 without valve to section "a" and with valves 12, 13, 14 to sections “b”, “c”, “d”, gas pipelines 10 (from each section), bypass gas pipelines 11 with valves 18, 20, 22 to sections “b”, “c”, “g”, manifold 15 s valve 23, manifold 16 with valves 17, 19, 21, 24 and a silencer 27 connected to its end, gas reversal pipelines 25 and 26 with valves 28 and 29, tee 30 with vanes on a controlled axis, connected by a steering rod 31 (on not shown), a three-way stop valve 32 (associated with a brake pedal, which is not shown in the figures), a connecting pipe 33 connecting the power train to the exhaust ruboy internal combustion engine (which is not shown in the figures).

Чтобы при работе в силовой передаче не возникало мертвых зон, ее секции на валу 7 смещаются на 45 градусов относительно друг друга. So that when working in the power train there are no dead zones, its sections on the shaft 7 are shifted by 45 degrees relative to each other.

Работа силовой передачи энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания на рабочие органы агрегата будет происходить следующим образом. The work of the power transmission of energy of the exhaust gases of the internal combustion engine to the working bodies of the unit will occur as follows.

Выхлопные газы из выхлопной трубы двигателя внутреннего сгорания (не показано) через соединительную трубу 33, минуя трехходовой клапан стопа 32, и тройник 30 с лопатками на управляемой оси будут перемещаться:
1. При прямом ходе (фиг.1) газы движутся в коллектор 15, когда клапаны (по ходу движения газов) 23, 12, 13, 14, 17, 19, 21, 24 открыты, а клапаны 18, 20, 22, 28, 29 закрыты, через газопроводы 9 поступают одновременно в секции "а", "б", "в", "г", создавая параллельное усилие на лопасти 3. При этой ситуации на рабочем валу 7 развивается максимальный крутящий момент с минимальной скоростью вращения. Далее выхлопные газы, провернув лопасти 3 в секциях от впускного окна к выпускному, выходят в газопроводы 10, из которых поступают в коллектор 16, а из него через глушитель 27 выходят в атмосферу.
The exhaust gases from the exhaust pipe of the internal combustion engine (not shown) through the connecting pipe 33, bypassing the three-way stop valve 32, and the tee 30 with blades on the controlled axis will move:
1. With a direct stroke (figure 1), gases move into the manifold 15 when the valves (in the direction of the gas) 23, 12, 13, 14, 17, 19, 21, 24 are open, and the valves 18, 20, 22, 28 , 29 are closed, through gas pipelines 9 they enter simultaneously into sections “a”, “b”, “c”, “d”, creating a parallel force on the blades 3. In this situation, the maximum torque with the minimum rotation speed develops on the working shaft 7. Next, the exhaust gases, turning the blades 3 in sections from the inlet to the outlet, exit into the gas pipelines 10, from which they enter the manifold 16, and from it through the muffler 27 go into the atmosphere.

2. При прямом ходе (фиг.2), когда клапаны 12, 13, 14, 17, 19, 21, 28, 29 закрыты, а клапаны 18, 20, 22, 23, 24 открыты, газы из коллектора 15 поступают последовательно из секции "а" в секцию "б", из секции "б" в секцию "в", из секции "в" в секцию "г", через глушитель 27 в атмосферу. При такой ситуации развивается максимальная скорость вращения вала 7. 2. With a direct stroke (figure 2), when the valves 12, 13, 14, 17, 19, 21, 28, 29 are closed and the valves 18, 20, 22, 23, 24 are open, the gases from the manifold 15 come sequentially from section "a" to section "b", from section "b" to section "c", from section "c" to section "d", through the muffler 27 to the atmosphere. In this situation, the maximum rotation speed of the shaft 7 develops.

3. При реверсионном вращении вала (фиг.3), когда клапаны 23, 24, 18, 20, 22 закрыты, а клапаны 28, 29, 17, 19, 21, 12, 13, 14 открыты, газы параллельно поступают в секции "а", "б", "в", "г", развивается максимальный крутящий момент при минимальной скорости вращения рабочего вала 7. При таком расположении клапанов обратное вращение вала 7 достигается за счет того, что газы через газопровод реверсирования 26 поступают в коллектор 16, а затем в обратном направлении через газопроводы 10 и 11, через секции "а", "б", "в", "г", приводя их роторы во вращение, и через газопроводы 9 - в коллектор 15, из которого через газопровод реверсирования 25 поступают в глушитель 27, а из него выходят в атмосферу. 3. During the reverse rotation of the shaft (figure 3), when the valves 23, 24, 18, 20, 22 are closed and the valves 28, 29, 17, 19, 21, 12, 13, 14 are open, the gases in parallel flow into the sections " a, b, c, d, the maximum torque develops at the minimum speed of rotation of the working shaft 7. With this arrangement of valves, the reverse rotation of the shaft 7 is achieved due to the fact that the gases through the gas reversal 26 enter the manifold 16 and then in the opposite direction through gas pipelines 10 and 11, through sections "a", "b", "c", "d", bringing their rotors into rotation, and through gas pipelines 9 to collectors OR 15, from which the pipeline through reverser 25 enter the muffler 27, and out into the atmosphere therefrom.

4. При последовательном включении (фиг.4) секций "а", "б", "в", "г" для реверсирования вращения вала 7 скорость его вращения развивается максимально, когда клапаны 23, 24, 12, 13, 14, 17, 19, 21 закрыты, а клапаны 28, 29, 18, 20, 22 открыты. 4. With the sequential inclusion (Fig. 4) of sections "a", "b", "c", "g" to reverse the rotation of the shaft 7, its rotation speed develops as much as possible when the valves 23, 24, 12, 13, 14, 17 , 19, 21 are closed, and valves 28, 29, 18, 20, 22 are open.

Варианты группирования клапанов в блоки управления могут быть и другими для получения более широкого диапазона скоростей вращения рабочего вала 7. Options for grouping valves into control units may be different to obtain a wider range of speeds of rotation of the working shaft 7.

На фиг. 5 изображено сечение секции роторно-лопастной машины вдоль оси рабочего вала 7. В цилиндрическом корпусе (статоре) 1 на валу 7, подвешенном на опорах 8, установлен ротор 2, в радиальных пазах 4 которого установлены пластины 3 с возможностью перемещаться. При помощи крышек 5 и подшипниковых узлов 6 ротор 2 имеет возможность вращения вокруг своей оси. In FIG. 5 shows a section of a section of a rotor-blade machine along the axis of the working shaft 7. In a cylindrical body (stator) 1, a rotor 2 is mounted on a shaft 7 suspended on bearings 8, in which radial grooves 4 are mounted plates 3 with the ability to move. Using covers 5 and bearing assemblies 6, the rotor 2 has the ability to rotate around its axis.

На фиг. 6 изображено сечение секции роторно-лопастной машины перпендикулярно оси вращения ротора 2, а также показаны места установки газопроводов 9 и 10 в корпусе (роторе) 1.1 In FIG. 6 shows a section of a section of a rotor-blade machine perpendicular to the axis of rotation of the rotor 2, and also shows the installation location of gas pipelines 9 and 10 in the housing (rotor) 1.1

Claims (1)

Силовая передача энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания на рабочие органы агрегата, содержащая по меньшей мере один блок роторно-лопастных машин, приводимых в движение выхлопными газами, поступающими по газопроводам, отличающаяся тем, что блок роторно-лопастных машин содержит по меньшей мере одну секцию, выполненную в виде цилиндрического корпуса (статора), эксцентрично расположенного на рабочем валу ротора, лопасти которого установлены в его радиальных пазах с возможностью перемещения, соединительную трубу для подвода выхлопных газов к секциям посредством содержащих клапаны управления направлением движения выхлопных газов коллекторов подвода/отвода, газопроводов подвода/отвода и обводных газопроводов, последние из которых связывают газопроводы подвода/отвода между собой, при этом в соединительной трубе установлены трехходовой клапан стопа, а также тройник с лопатками на управляемой оси для перераспределения рабочего усилия от выхлопных газов на рабочие валы роторов блоков машин путем поворота лопаток, причем коллекторы отвода/подвода связаны между собой газопроводами реверсирования хода, также содержащими клапаны управления, при этом коллектор отвода снабжен глушителем. Power transmission of the energy of the exhaust gases of an internal combustion engine to the working bodies of the unit containing at least one block of rotor-blade machines driven by exhaust gases coming through gas pipelines, characterized in that the block of rotor-blade machines contains at least one section, made in the form of a cylindrical body (stator), eccentrically located on the working shaft of the rotor, the blades of which are mounted in its radial grooves with the possibility of movement, a connecting pipe for supply and exhaust gases to the sections by means of valves for controlling the direction of movement of exhaust gases of the intake / exhaust manifolds, gas supply / exhaust pipelines and gas bypass pipelines, the latter of which connect the supply / exhaust gas pipelines to each other, while a three-way stop valve and a tee are installed in the connecting pipe with blades on a controlled axis to redistribute the working force from the exhaust gases to the working shafts of the rotors of the machine blocks by turning the blades, and the outlet / inlet collectors are connected m Between each other are gas reversal pipelines, also containing control valves, while the exhaust manifold is equipped with a silencer.
RU99125782/28A 1999-12-08 1999-12-08 Power transmission of energy of exhaust gases of rotary vane internal combustion engine to working members of set RU2199686C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99125782/28A RU2199686C2 (en) 1999-12-08 1999-12-08 Power transmission of energy of exhaust gases of rotary vane internal combustion engine to working members of set

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99125782/28A RU2199686C2 (en) 1999-12-08 1999-12-08 Power transmission of energy of exhaust gases of rotary vane internal combustion engine to working members of set

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99125782A RU99125782A (en) 2001-10-10
RU2199686C2 true RU2199686C2 (en) 2003-02-27

Family

ID=20227831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99125782/28A RU2199686C2 (en) 1999-12-08 1999-12-08 Power transmission of energy of exhaust gases of rotary vane internal combustion engine to working members of set

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2199686C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3211195B1 (en) Integrated method of driving a co2 compressor of a co2-capture system using an exhaust turbine of an internal combustion engine on board a mobile source
JP5688417B2 (en) Super turbocharger with high speed traction drive and continuously variable transmission
US8235150B2 (en) Pneumatic hybrid turbo transmission
US6138646A (en) Rotary fluid mover
EP0292010B1 (en) Engine braking system
KR20060127883A (en) Turbo-compound system
US20160003045A1 (en) Integrated Volumetric Energy Recovery and Compression Device
WO2010017324A1 (en) Super-turbocharger having a high speed traction drive and a continuously variable transmission
CN107810315B (en) Internal combustion engine system
EP3060775B1 (en) A turbocompound unit
CN104775900B (en) Compound cycle engine
US6711896B1 (en) Non-grounded hydraulic transmission apparatus
US6691647B2 (en) Engine and drive system
JPS58172427A (en) Variable capacity turbine casing in supercharger
RU2199686C2 (en) Power transmission of energy of exhaust gases of rotary vane internal combustion engine to working members of set
US5863188A (en) Fluid flow reducer
EP3748143B1 (en) Turbo-compressors for internal combustion engines
CN106414945A (en) A turbocompound unit
RU2023896C1 (en) Wheeled force unit
RU202366U1 (en) Sturov gas turbine engine with coaxial rotors rotating in opposite directions
JP2504007B2 (en) Turbo compound engine
RU2792507C1 (en) Combined power unit with double crankshaft
JPH0125884B2 (en)
JPS61286531A (en) Power turbine output recovery device of turbocompound engine
CZ30945U1 (en) A piston engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031209