RU2220308C2

RU2220308C2 - Rotary engine

Info

Publication number: RU2220308C2
Application number: RU2001110055A
Authority: RU
Inventors: В.А. Коноваленко
Original assignee: Академия технического творчества
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; closed-cycle rotary engines. SUBSTANCE: proposed engine contains rotor installed in cylindrical space of housing with formation of working medium compression and expansion chambers. Housing space and rotor are divided by radial partition into two sequential volumes and two parts, respectively. According to invention engine contains working medium heater and its cooling radiator. Three channels are made in housing along cylindrical space. First and second channels, to let working medium into compression chamber from radiator and let it out of expansion chamber into radiator, communicate, each, with its chamber through crescent-shaped slots located along arcs forming spaces of length up to 120^o, and third channel divided, like space, by radially installed partition into two sections communicating through longitudinal slots with compression chamber and expansion chamber, respectively. Section of third channel forms, along compression chamber, a channel to deliver working medium into heater and section along expansion chamber forms channel to return working medium from heater. EFFECT: improved efficiency of engine in operation. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to the field of engine building, in particular to internal combustion engines.

Одной из основных проблем конструирования двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является проблема уменьшения их веса (повышения удельной мощности). One of the main problems in the design of internal combustion engines (ICE) is the problem of reducing their weight (increasing specific power).

Известны различные пути решения указанной проблемы, в частности:
- энергетически - повышая энергосодержание цикла путем повышения термодинамических показателей или увеличивая количество циклов в единицу времени, т. е. повышая скорость вращения;
- конструктивно - снижая размеры элементов конструкции, например, располагая цилиндры под углом друг к другу или по кругу звездообразно;
- технологически - применяя везде, где это возможно, легкие сплавы.There are various ways to solve this problem, in particular:
- energetically - increasing the energy content of the cycle by increasing thermodynamic parameters or increasing the number of cycles per unit time, that is, increasing the speed of rotation;
- structurally - reducing the size of structural elements, for example, placing the cylinders at an angle to each other or in a star-shaped circle;
- Technologically - applying, wherever possible, light alloys.

Однако даже в лучших конструкциях наиболее распространенных четырехтактных двигателей удельная мощность не превышает 1 кВт/кГ. Основным же препятствием, на наш взгляд, является способ конструктивной реализации цикла Карно: все составляющие цикла локализованы в пространстве и протекают последовательно во времени. Это означает, что каждый рабочий объем только часть времени использует для извлечения энергии из топлива, а остальное время занято вспомогательными процессами. Даже частичное изменение этого способа в двухтактных двигателях - попарное разнесение составляющих цикла в пространстве и их совмещение во времени дает существенный выигрыш в массе двигателя. However, even in the best designs of the most common four-stroke engines, the specific power does not exceed 1 kW / kg. The main obstacle, in our opinion, is the method of constructive implementation of the Carnot cycle: all components of the cycle are localized in space and proceed sequentially in time. This means that each working volume uses only part of the time to extract energy from the fuel, and the rest of the time is occupied by auxiliary processes. Even a partial change of this method in two-stroke engines - a pairwise spacing of the components of the cycle in space and their combination in time gives a significant gain in the mass of the engine.

Наиболее полно пространственное разнесение составляющих цикла Карно и их совмещение во времени реализуется в газотурбинных двигателях (ГТД). Эти двигатели (без дополнительных агрегатов, прежде всего редукторов) достигают значений удельной мощности в несколько кВт/кГ. Однако принципиальной особенностью газотурбинных двигателей является необходимость преобразования потенциальной энергии рабочего тела в кинетическую. Вследствие этого повышение энергоемкости рабочего тела означает увеличение скорости потока рабочего тела, следовательно увеличение угловой скорости ротора, а это в свою очередь приводит к необходимости редукции скорости вращения выходного вала. Масса редуктора порой превышает массу самого двигателя и существенно ухудшает суммарные характеристики. The most complete spatial diversity of the components of the Carnot cycle and their combination in time is realized in gas turbine engines (GTE). These engines (without additional units, primarily gearboxes) reach specific power values of several kW / kg. However, a fundamental feature of gas turbine engines is the need to convert the potential energy of the working fluid into kinetic. As a result of this, an increase in the energy intensity of the working fluid means an increase in the flow rate of the working fluid, hence an increase in the angular velocity of the rotor, and this in turn leads to a need to reduce the rotation speed of the output shaft. The mass of the gearbox sometimes exceeds the mass of the engine itself and significantly impairs the overall performance.

Удачной попыткой сочетания достоинств обоих упомянутых способов является роторный двигатель Ф.Ванкеля (см. "Двигатели внутреннего сгорания", т.3, под редакцией А.С.Орлова и М.Т.Круглова, Машиностроение, 1984). A successful attempt to combine the advantages of both of these methods is the F. Wankel rotary engine (see "Internal Combustion Engines", vol. 3, edited by A.S. Orlov and M.T. Kruglov, Mechanical Engineering, 1984).

Роторный двигатель Ф.Ванкеля содержит корпус с полостью с двуэпитрохоидной поверхностью, ротор, имеющий треугольную форму, установленный в полости на шарикопдшипниках на эксцентриковом валу, впускной и выпускной каналы. На эксцентриковом валу с двух сторон насажены два маховика-противовеса, служащих для уравновешивания центробежных сил, возникающих вследствие вращения ротора вокруг оси эксцентрикового вала. С каждой стороны ротора ставится по три торцовых уплотнения. Уплотняющие пластины прижимаются к поверхностям корпуса пластинчатыми пружинами-экспандерами. F. Wankel’s rotary engine contains a housing with a cavity with a double epitheroid surface, a rotor having a triangular shape mounted in a cavity on ball bearings on an eccentric shaft, an inlet and an outlet channel. Two counterweight flywheels are mounted on both sides of the eccentric shaft to balance the centrifugal forces resulting from the rotation of the rotor around the axis of the eccentric shaft. Three mechanical seals are placed on each side of the rotor. Sealing plates are pressed against the housing surfaces by expander leaf springs.

Сложное планетарное движение ротора обеспечивается двумя шестернями, одна из которых - малая, неподвижно укреплена в корпусе двигателя, а другая - большая, соединена с ротором. The complex planetary movement of the rotor is provided by two gears, one of which is small, fixedly mounted in the motor housing, and the other is large, connected to the rotor.

Сжатие, расширение, впуск и выпуск рабочего тела производятся при изменении объемов полостей, образованных между полостью корпуса двигателя и совершающим сложное планетарное движение ротором, имеющим треугольную форму. The compression, expansion, inlet and outlet of the working fluid are performed when the volume of the cavities formed between the cavity of the engine casing and the rotor making a complex planetary movement, having a triangular shape, changes.

Главное отличие двигателя Ванкеля от поршневых двигателей состоит в замене возвратно-поступательного движения поршней вращательным. Вследствие этого может быть увеличена частота вращения вала двигателя, что при одинаковом массовом заряде рабочего объема позволяет получить большую мощность. Поэтому при одинаковых мощностях роторные двигатели компактнее обычных поршневых двигателей и легче последних. The main difference between a Wankel engine and piston engines is to replace the reciprocating motion of the pistons with rotational ones. As a result of this, the rotational speed of the motor shaft can be increased, which, with the same mass charge of the working volume, allows to obtain greater power. Therefore, at the same power, rotary engines are more compact than conventional piston engines and lighter than the latter.

Однако в двигателе Ванкеля, как и в других ДВС (кроме ГТД), сгорание смеси осуществляется дискретно, то есть объем камеры сгорания используется не эффективно, и соответственно не обеспечивается высокая удельная мощность. However, in the Wankel engine, as in other internal combustion engines (except for gas turbine engines), the mixture is combusted discretely, that is, the volume of the combustion chamber is not used efficiently, and accordingly, high specific power is not provided.

Кроме того, двигатель Ванкеля весьма сложен в изготовлении, в частности, из-за сложной поверхности полости корпуса и повышенных требований к уплотнениям между рабочими зонами. Поверхности полости корпуса и уплотнений испытывают большие контактные удельные нагрузки и быстро изнашиваются. Поэтому моторесурс такого двигателя меньше моторесурса обычного поршневого двигателя. Нарушение уплотнения в какой-либо полости может вызвать прорыв горячих газов и воспламенение свежего заряда в соседней полости. In addition, the Wankel engine is very difficult to manufacture, in particular, due to the complex surface of the body cavity and the increased requirements for seals between the working areas. The surfaces of the body cavity and seals experience large contact specific loads and wear out quickly. Therefore, the engine life of such an engine is less than the engine life of a conventional piston engine. Breaking the seal in any cavity can cause hot gases to break through and ignite a fresh charge in the adjacent cavity.

От этих недостатков свободен роторный двигатель непрерывного горения (РДК), который зарегистрирован в России как полезная модель (свидетельство РФ 9263 с приоритетом от 27.10.97г.). These shortcomings are free from a rotary continuous combustion engine (RDK), which is registered in Russia as a utility model (certificate of the Russian Federation 9263 with priority dated 10.27.97).

РДК представляет собой высокотехнологичный роторный ДВС, в котором процесс сгорания смеси осуществляется непрерывно, что обеспечивает более высокую удельную мощность ДВС, а также повышает его моторесурс. RDK is a high-tech rotary internal combustion engine, in which the mixture is burned continuously, which provides a higher specific power of the internal combustion engine, and also increases its engine life.

Задача решается тем, что в РДК, содержащем корпус с цилиндрической полостью, установленный в полости ротор с осью вращения, параллельной образующей цилиндрической полости, образующий со стенками полости камеру сжатия и камеру расширения, каналы для впуска в камеру сжатия и для выпуска из камеры расширения рабочего тела, выполненные в теле корпуса, камеру сжигания. При этом поперечное сечение полости статора - две одинакового радиуса полуокружности с разнесенными вдоль общего диаметрами центрами, ротор установлен с возможностью скольжения по дуге стенки полости в линии касания ротора со стенкой полости, камера сжатия и камера расширения расположены вдоль оси ротора и отделены друг от друга радиальной перегородкой, разделяющей полость на два объема, а поверхность ротора на две части, каждая из которых снабжена расположенными под углом 120^o друг к другу лопастями, перемещающимися в радиальном направлении до касания стенки полости корпуса. В теле корпуса вдоль цилиндрической полости в области скольжения ротора выполнен третий канал, сообщающийся продольной щелью с полостью и разделенный, как и полость, радиально установленной перегородкой, выполненной перфорированной, и участок третьего канала вдоль камеры сжатия образует демпферную камеру, участок вдоль камеры расширения - сгорания, а первый и второй каналы для впуска в камеру сжатия и выпуска из камеры расширения рабочего тела сообщаются с камерами серпообразными щелями, расположенными по дугам полостей корпуса длиной до 120^o, отмеренным от линии касания ротора со стенкой полости.The problem is solved in that in an RCS containing a body with a cylindrical cavity, a rotor with an axis of rotation parallel to the generatrix of the cylindrical cavity installed in the cavity, forming a compression chamber and an expansion chamber with cavity walls, channels for inlet into the compression chamber and for discharging the working chamber from the expansion chamber body made in the body of the body, the combustion chamber. In this case, the cross section of the stator cavity is two identical semicircle radii with centers spaced apart along the common diameter, the rotor is mounted to slide along the arc of the cavity wall in the line of contact of the rotor with the cavity wall, the compression chamber and the expansion chamber are located along the rotor axis and are separated from each other by a radial a partition separating the cavity into two volumes, and the rotor surface into two parts, each of which is provided arranged at 120 ^o to each other blades moving in the radial direction enii to touch the body cavity wall. In the body of the housing along the cylindrical cavity in the sliding region of the rotor, a third channel is made, communicating with a longitudinal slot with a cavity and separated, like a cavity, by a radially mounted partition made perforated, and a section of the third channel along the compression chamber forms a damper chamber, a section along the expansion-combustion chamber and the first and second channels for inlet into the compression chamber and exhaust from the expansion chamber of the working fluid communicate with the cameras with crescent-shaped slots located along arcs of the body cavities with a length up to 120 ^o , measured from the line of contact of the rotor with the wall of the cavity.

В РДК камеры сжатия, сгорания и расширения рабочей смеси разнесены в пространстве, а процессы сжатия, сгорания и расширения совмещены во времени, что позволяет обеспечить непрерывность сжигания рабочей смеси и соответственно повысить удельную мощность двигателя. Кроме того, поскольку камера сжатия и камера сгорания отделены друг от друга демпферной камерой, а камера расширения размещается в другой относительно камеры сжатия полости, отсутствует возможность прорыва горящей смеси к сжимаемой, что снижает требования к уплотнениям и повышает моторесурс РДК. Кроме того, профили полостей корпуса и ротора более просты, и соответственно РДК более технологичен. In RDK chambers of compression, combustion and expansion of the working mixture are separated in space, and the processes of compression, combustion and expansion are combined in time, which ensures the continuity of combustion of the working mixture and, accordingly, increase the specific power of the engine. In addition, since the compression chamber and the combustion chamber are separated from each other by a damper chamber, and the expansion chamber is located in another relative to the cavity compression chamber, there is no possibility of a bursting of the burning mixture to compressible, which reduces the requirements for seals and increases the service life of the RDK. In addition, the cavity and rotor cavity profiles are simpler, and accordingly the RDK is more technologically advanced.

Как показали испытания опытного образца РДК, он существенно превосходит роторный двигатель Ванкеля и по удельной мощности близок к ГТД. As the tests of the prototype RDK showed, it significantly exceeds the Wankel rotary engine and is close to the gas turbine engine in specific power.

Однако слабым местом РДК является нестабильность горения в расположенной в теле двигателя камере сгорания. Кроме того, смена вида топлива (переход с одного топлива на другое) требует изменения конструкции двигателя, т.к. камера сгорания является его внутренней полостью. However, the weak point of the RDK is combustion instability in the combustion chamber located in the engine body. In addition, changing the type of fuel (switching from one fuel to another) requires a change in engine design, as the combustion chamber is its internal cavity.

Повышение удельной мощности роторного двигателя решается тем, что в роторном двигателе, содержащем корпус с цилиндрической полостью, которая в поперечном сечении образована двумя одинакового радиуса полуокружностями с разнесенными вдоль общего диаметра центрами, ротор с осью вращения, параллельной образующей цилиндрической полости, и установленный в полости с возможностью касания по дуге стенки полости, радиальная перегородка, разделяющая цилиндрическую полость на два последовательно расположенный объема, а поверхность ротора на две части, последовательно расположенные в объемах полости, при этом каждая часть ротора снабжена расположенными под углом 120^o друг к другу лопастями, выполненными подпружиненными с возможностью перемещения в радиальном направлении и касания стенки полости корпуса, согласно предлагаемому изобретению двигатель содержит нагреватель рабочего тела, имеющий источник тепла и радиатор, при этом нагреватель соединен с камерой сжатия с возможностью впуска в него для разогрева рабочего тела из камеры сжатия и с камерой расширения с возможностью выпуска из нагревателя разогретого рабочего тела в камеру расширения, а радиатор соединен с камерой расширения с возможностью впуска в радиатор для охлаждения рабочего тела из камеры расширения и с камерой сжатия с возможностью выпуска охлажденного рабочего тела из радиатора в камеру сжатия, при этом камеры сжатия, расширения, радиатор и нагреватель объединены в герметичный объем.The increase in the specific power of the rotary engine is solved by the fact that in a rotary engine containing a body with a cylindrical cavity, which in cross section is formed by two identical radius semicircles with centers spaced apart along the total diameter, a rotor with an axis of rotation parallel to the generatrix of the cylindrical cavity and installed in the cavity with the possibility of touching the cavity wall in an arc, a radial partition dividing the cylindrical cavity into two sequentially located volumes, and the rotor surface on d e portion sequentially located in the volumes of the cavity, wherein each rotor part is provided arranged at 120 ^o to each other vane spring-loaded movable in the radial direction and touches the body cavity wall, according to the invention, the engine comprises a working fluid heater having source heat and a radiator, while the heater is connected to the compression chamber with the possibility of admission into it for heating the working fluid from the compression chamber and to the expansion chamber with the possibility of the release of the heated working fluid from the heater into the expansion chamber, and the radiator is connected to the expansion chamber with the possibility of inlet to the radiator to cool the working fluid from the expansion chamber and to the compression chamber with the possibility of discharging the cooled working fluid from the radiator to the compression chamber, while the compression chamber, expansion , radiator and heater are combined in a sealed volume.

Предлагаемая конструкция роторного герметичного двигателя внешнего сгорания (РГК) в основных чертах совпадает с прототипом, однако в предлагаемом изобретении демпферная камера и камера сгорания вынесены из корпуса двигателя и объединены в нагреватель, в котором топливо сгорает, не смешиваясь с нагреваемым рабочим телом, протекающим по рубашке нагревателя. Благодаря этому процесс горения легко контролируем, переход с одного топлива на другое никак не затрагивает конструкцию самого двигателя и позволяет использовать любое, вплоть до твердого топливо. The proposed design of a rotary hermetic external combustion engine (RGC) in basic terms coincides with the prototype, however, in the proposed invention, the damper chamber and the combustion chamber are removed from the engine housing and combined into a heater in which the fuel burns without mixing with the heated working fluid flowing through the shirt heater. Thanks to this, the combustion process is easily controlled, the transition from one fuel to another does not affect the design of the engine itself and allows you to use any, up to solid fuel.

Следующим шагом повышения удельной мощности является замена воздуха как рабочего тела другим, имеющим существенно большую плотность. В предлагаемой конструкции роторного двигателя внешнего сгорания герметичное внутреннее пространство заполнено газом высокой плотности (напр., ксеноном), подвод тепла и охлаждение двигателя осуществлены через нагреватель и радиатор, а вывод механического вращения - через синхронную магнитную муфту. The next step in increasing the specific power is to replace air as a working fluid with another having a significantly higher density. In the proposed design of a rotary external combustion engine, the sealed internal space is filled with high-density gas (eg, xenon), the heat is supplied and the engine is cooled through a heater and radiator, and the mechanical rotation is output through a synchronous magnetic coupling.

В дальнейшем предлагаемая конструкция двигателя поясняется описанием примеров ее выполнения со ссылками на чертежи, где:
фиг.1 - контур полости и ротора;
фиг.2 - роторный двигатель в аксонометрии;
фиг.3 - сечение узла сжатия;
фиг.4 - сечение узла расширения.In the future, the proposed engine design is illustrated by a description of examples of its implementation with reference to the drawings, where:
figure 1 - the contour of the cavity and the rotor;
figure 2 - rotary engine in a perspective view;
figure 3 - section of the compression unit;
4 is a cross section of the expansion node.

Согласно предлагаемой конструкции РГК содержит корпус 1 с цилиндрической полостью, образованной в поперечном сечении двумя одинакового радиуса R (фиг. 1) полуокружностями с разнесенными на величину а вдоль общего диаметра центрами. В полости установлен ротор 2 (фиг.2), имеющий ось вращения, параллельную оси полости. Радиус r ротора 2 меньше радиусов R окружностей, образующих полость корпуса 1. При этом ось вращения ротора смещена от центра полости вдоль общего диаметра ее окружностей таким образом, что ротор 2 касается стенки полости. Полость корпуса 1 разделена радиальной перегородкой 3 на два объема, а поверхность ротора 2 на две части 2а, 2б. Первый объем полости и первая часть ротора 2а образуют камеру 4 сжатия, а второй объем полости корпуса 1 и вторая часть ротора 2б - камеру 5 расширения. При этом камера 4 сжатия и камера 5 расширения расположены последовательно вдоль оси вращения ротора 2. Части ротора 2а и 2б снабжены расположенными под углом 120^o друг к другу радиальными лопастями 6а и 6б соответственно. Лопасти 6а и 6б выполнены подпружиненными, расположенными в теле ротора упругими элементами (твердотелыми, гидравлическими или пневматическими), опирающимися на ротор и обеспечивающими радиальное перемещение лопастей до касания стенки полости корпуса 1 (фиг.3 и 4). В теле корпуса 1 выполнены первый канал 7 (фиг.3) для впуска в камеру 4 сжатия и второй канал 8 (фиг.4) - для выпуска из камеры 5 расширения рабочего тела, сообщающиеся каждый со своей камерой посредством серпообразных щелей, расположенных по дугам боковых поверхностей полостей длиной до 120^o, отмеренных от линии касания ротора со стенкой полости. В теле корпуса 1 вдоль цилиндрической полости в области касания ротора выполнен третий цилиндрический канал 9, разделенный, как и полость, радиальной перегородкой 3 на две части (9а - канал подачи рабочего тела в нагреватель 10 и 9б - канал возврата рабочего тела из нагревателя), каждая из которых сообщается с соответствующей камерой (9а - с камерой 4, а 9б - с камерой 5) продольными щелями, расположенными относительно серпообразных щелей по другую сторону линии касания ротора со стенкой полости.According to the proposed design, the RGC contains a housing 1 with a cylindrical cavity formed in cross section by two identical radius R (Fig. 1) semicircles with centers spaced apart by a value a along the total diameter. A rotor 2 (FIG. 2) is installed in the cavity, having a rotation axis parallel to the cavity axis. The radius r of the rotor 2 is less than the radii R of the circles forming the cavity of the housing 1. In this case, the axis of rotation of the rotor is offset from the center of the cavity along the total diameter of its circles so that the rotor 2 touches the wall of the cavity. The cavity of the housing 1 is divided by a radial partition 3 into two volumes, and the surface of the rotor 2 into two parts 2a, 2b. The first volume of the cavity and the first part of the rotor 2a form a compression chamber 4, and the second volume of the cavity of the housing 1 and the second part of the rotor 2b form the expansion chamber 5. In this case, the compression chamber 4 and the expansion chamber 5 are arranged sequentially along the axis of rotation of the rotor 2. Parts of the rotor 2a and 2b are provided with radial blades 6a and 6b located at an angle of 120 ^{° to} each other, respectively. The blades 6a and 6b are made of spring-loaded elastic elements (solid, hydraulic or pneumatic) located in the rotor body, supported by the rotor and providing radial movement of the blades until the walls of the cavity of the housing 1 touch (Figs. 3 and 4). In the body of the housing 1, the first channel 7 (Fig. 3) is made for inlet into the compression chamber 4 and the second channel 8 (Fig. 4) for expelling the working fluid from the chamber 5, each communicating with its chamber by means of sickle-shaped slots located in arcs lateral surfaces of cavities up to 120 ^o in length, measured from the line of contact of the rotor with the cavity wall. In the body of the housing 1 along the cylindrical cavity in the contact area of the rotor, a third cylindrical channel 9 is made, divided, like the cavity, by a radial partition 3 into two parts (9a is the channel for supplying the working fluid to the heater 10 and 9b is the channel for returning the working fluid from the heater), each of which communicates with a corresponding chamber (9a with chamber 4, and 9b with chamber 5) by longitudinal slots located relative to sickle-shaped slots on the other side of the contact line of the rotor with the cavity wall.

Конструктивно узел сжатия, включающий в себя камеру 4 сжатия, первый канал 7 с серповидными щелями и канал (с продольной щелью) 9а подачи рабочего тела в нагреватель и узел расширения, включающий в себя камеру 5 расширения, второй канал 8 с серповидными щелями и канал (с продольной щелью) 9б возврата рабочего тела из нагревателя совершенно одинаковы, расположены друг относительно друга повернутыми на 180^o вокруг общего диаметра полости корпуса и отличаются только длиной b.Structurally, a compression unit including a compression chamber 4, a first channel 7 with crescent-shaped slots and a channel (with a longitudinal slit) 9a for supplying a working fluid to the heater and an expansion unit including an expansion chamber 5, a second channel 8 with crescent-shaped slots and a channel ( with a longitudinal slit) 9b the return of the working fluid from the heater is exactly the same, they are located relative to each other rotated 180 ^o around the total diameter of the cavity of the housing and differ only in length b.

Нагреватель может иметь любую конструкцию, обеспечивающую максимально возможный для сжигания конкретного вида топлива нагрев рабочего тела. The heater may be of any design that provides the maximum possible heating of the working fluid for burning a particular type of fuel.

Рабочее тело из канала 9а поступает в нагреватель 10, движется внутри его рубашки (предпочтительно - навстречу движению потока горящей смеси в зоне горения) и через канал 9б возвращается в двигатель. The working fluid from the channel 9a enters the heater 10, moves inside its jacket (preferably towards the movement of the flow of the burning mixture in the combustion zone) and returns through the channel 9b to the engine.

РГК работает следующим образом. RGC works as follows.

При вращении роторов по часовой стрелке лопасти 6а узла сжатия, удаляясь от точки касания ротора и статора, всасывают через щели рабочее тело из радиатора 11, затем, после поворота на угол более 120^o, при дальнейшем вращении сжимают его и через продольную щель выталкивают в канал 9а, откуда рабочее тело поступает в нагреватель 10. В нагревателе рабочее тело изобарически нагревается, через продольную щель канала 9б поступает в камеру расширения, давит на лопасть 6б и заставляет вращаться ротор 2б. После поворота роторов от начального момента на 240^o лопасть 6б открывает щели выходного канала и рабочее тело выходит из двигателя в радиатор 11. Так как площадь лопасти 6б больше площади лопасти 6а, расширение горячего рабочего тела обеспечивает вращение ротора узла сжатия и выходной крутящий момент.When the rotors rotate clockwise, the blades 6a of the compression unit, moving away from the point of contact of the rotor and the stator, are sucked through the slits by the working fluid from the radiator 11, then, after rotation by an angle of more than 120 ^o , they are compressed after further rotation and pushed into the channel through a longitudinal slot 9a, from where the working fluid enters the heater 10. In the heater, the working fluid is isobarically heated, through the longitudinal slit of the channel 9b it enters the expansion chamber, presses on the blade 6b and causes the rotor 2b to rotate. After the rotors rotate from the initial moment by 240 ^{°, the} blade 6b opens the slots of the output channel and the working fluid exits the engine to the radiator 11. Since the area of the blade 6b is larger than the area of the blade 6a, the expansion of the hot working fluid ensures rotation of the rotor of the compression unit and output torque.

Приведенный конкретный пример осуществления предлагаемой конструкции двигателя и ее частей, допускает различные изменения и дополнения, которые очевидны специалистам в данной области техники. Поэтому конструкция двигателя не ограничивается этим описанным примером или отдельными элементами, и в нее могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за пределы существа и объема, определенные формулой изобретения. The specific example of the proposed design of the engine and its parts, allows for various changes and additions that are obvious to experts in this field of technology. Therefore, the engine design is not limited to this described example or individual elements, and changes and additions may be made to it that do not go beyond the essence and scope defined by the claims.

Термодинамический расчет герметичного роторного двигателя внешнего сгорания (РГК):
Исходные данные:
R= 50; r= 45; а= 24; b'=8; Р₁'=0,9 атм; Р₂''=1,05 атм; Т₁'=300К; T₂''= 1200К;
рабочее тело - ксенон - r= 5,896 г/л~5,9 г/л;
k=S₂/S₁=8,85=V₁'/V₂'=V₂''/V₁''; (') - сжатие; ('') - расширение
показатель политропы:
n'=1,3 (k^1.3=17,0; k^0.3=1,55); n''=1,2(k^1.2=13,7; k^0.2=1,55)
Узел сжатия: P₂'=0,9•17,0=15,3 атм; T₂'=300•1,55=465К; D_др=0,8 атм; m= 5,9•0,9•26,6•10^-3=0,14 (г/ц);
Нагреватель: P₁''=15,3-0,8=14,5 атм; V_1t=V_2tT_2t/T_1t= 0,15х•25х•0,8х•1200/465=7,75 (см³)
Узел расширения: T₁''=1200К; Т₂''=1200/1,55=774К;
b''=7,75/0,15х25=2 см = 20 мм.Thermodynamic calculation of a sealed rotary external combustion engine (RGK):
Initial data:
R is 50; r is 45; a = 24; b '= 8; P ₁ '= 0.9 atm; P ₂ '' = 1.05 atm; T ₁ '= 300K; T ₂ '' = 1200K;
working fluid - xenon - r = 5.896 g / l ~ 5.9 g / l;
k = S ₂ / S ₁ = 8.85 = V ₁ ′ / V ₂ ′ = V ₂ ″ / V ₁ ″; (') - compression; ('') - extension
polytropic indicator:
n '= 1.3 (k ^1.3 = 17.0; k ^0.3 = 1.55); n '' = 1.2 (k ^1.2 = 13.7; k ^0.2 = 1.55)
Compression unit: P ₂ '= 0.9 • 17.0 = 15.3 atm; T ₂ '= 300 • 1.55 = 465K; D _dr = 0.8 atm; m = 5.9 • 0.9 • 26.6 • 10 ^-3 = 0.14 (g / c);
Heater: P ₁ '' = 15.3-0.8 = 14.5 atm; V _1t = V _2t T _2t / T _1t = 0.15x • 25x • 0.8x • 1200/465 = 7.75 (cm ³ )
Extension node: T ₁ '' = 1200K; T ₂ '' = 1200 / 1.55 = 774K;
b '' = 7.75 / 0.15x25 = 2 cm = 20 mm.

Работа: W=0,14•10^-3•287•(1200-774+300-465)/0,2=52,4 Дж/ц;
N=52,4•3•50=7,86 кВт; h_max=426/1200=0,35.Work: W = 0.14 • 10 ^-3 • 287 • (1200-774 + 300-465) / 0.2 = 52.4 J / c;
N = 52.4 • 3 • 50 = 7.86 kW; h _max = 426/1200 = 0.35.

В данном примере соотношение длин узлов сжатия и расширения составило 2: 5. Сохраняя термодинамический режим, исходные размеры и соотношение длин узлов, возможно варьировать мощность двигателя только за счет изменения длины двигателя, что не требует существенных изменений технологического процесса. In this example, the ratio of the lengths of the nodes of compression and expansion was 2: 5. Keeping the thermodynamic regime, the initial dimensions and the ratio of the lengths of the nodes, it is possible to vary the engine power only by changing the length of the engine, which does not require significant changes in the process.

Claims

1. A rotary engine containing a housing with a cylindrical cavity, a rotor with an axis of rotation parallel to the generatrix of the cylindrical cavity, mounted in the cavity with the possibility of touching the cavity wall along the arc and forming a compression chamber of the working fluid and an expansion chamber of the working fluid in the cavity, a radial partition separating the cylindrical the cavity into two successive volumes, and the rotor surface into two parts sequentially located in the volume of the cavity, with each part of the rotor provided with located angle of 120 ° to each other with blades made to move in the radial direction and touch the wall of the cavity of the housing, characterized in that the engine contains a heater having a heat source for heating the working fluid and a radiator for cooling the working fluid, and in the body of the housing along the cylindrical cavity three channels are made, the first and second channels for intake into the compression chamber from the radiator and exhaust from the expansion chamber of the working fluid into the radiator are each in communication with their camera through sickle-shaped slots, the cavities forming cavities up to 120 ° in length, measured from the line of contact of the rotor with the cavity wall, the third channel, divided, like the cavity, by a radially mounted partition into two sections, communicating by longitudinal slots with the compression chamber and the expansion chamber, respectively, while the third section the channel along the compression chamber forms the channel for supplying the working fluid to the heater; the section along the expansion chamber forms the channel for returning the working fluid from the heater.

2. The rotary engine according to claim 1, characterized in that the heater and radiator are located outside the housing, while they are connected to the compression and expansion chambers by channels made in the body of the housing.

3. The rotary engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a synchronous magnetic clutch for transmitting mechanical rotation to the outer shaft.

4. The rotary engine according to claim 1, characterized in that the working fluid has a density substantially higher than the density of air.