RU2285141C2 - External combustion engine - Google Patents
External combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2285141C2 RU2285141C2 RU2004107732/06A RU2004107732A RU2285141C2 RU 2285141 C2 RU2285141 C2 RU 2285141C2 RU 2004107732/06 A RU2004107732/06 A RU 2004107732/06A RU 2004107732 A RU2004107732 A RU 2004107732A RU 2285141 C2 RU2285141 C2 RU 2285141C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- engine
- chamber
- heater
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к двигателестроению, а именно к двигателям внешнего сгорания.The proposed device relates to engine building, namely to external combustion engines.
Известен двигатель внешнего сгорания, Стирлинга двигатель (Большой энциклопедический словарь политехнический, М.: «Большая Российская энциклопедия», 2000, стр.505, 506), содержащий корпус, цилиндр с двумя поршнями: поршнем-вытеснителем и рабочим поршнем, кривошипно-ползунный механизм, нагреватель, регенератор, две полости: горячая и холодная. К горячей полости теплота подводится от нагревателя, от холодной отводится охладителем, в котором циркулирует вода.A well-known external combustion engine, the Stirling engine (Big Encyclopedic Dictionary of the Polytechnic, M .: "Big Russian Encyclopedia", 2000, p. 505, 506), comprising a housing, a cylinder with two pistons: a displacement piston and a working piston, a crank-slide mechanism , heater, regenerator, two cavities: hot and cold. Heat is supplied to the hot cavity from the heater; from the cold, it is removed by a cooler in which water circulates.
Двигатель внешнего сгорания обладает определенными преимуществами перед двигателем внутреннего сгорания, так как позволяет использовать любое топливо для его работы: твердое, жидкое, газообразное, а также тепло ядерного реактора или солнечную энергию, имеет более чистый выхлоп и работает менее шумно.An external combustion engine has certain advantages over an internal combustion engine, since it allows you to use any fuel for its operation: solid, liquid, gaseous, as well as the heat of a nuclear reactor or solar energy, has a cleaner exhaust and works less noisy.
Однако существующие образцы конструкции двигателей внешнего сгорания являются более сложными по конструкции и более тяжелыми, чем двигатели внутреннего сгорания.However, existing designs of external combustion engines are more complex in design and heavier than internal combustion engines.
Известен роторный двигатель внешнего сгорания (роторный двигатель Стирлинга) (Патент Российской Федерации №2208176, МПК F 02 G 1/04, 10.07.2001, опубликован 2003 г.), содержащий статор с внутренней цилиндрической поверхностью, герметично закрытый с торцов и имеющий отверстия в статоре, герметичные камеры переменного объема, образуемые внутренней поверхностью статора и ротором, подогреватель, соединенный с отверстиями, холодильник, причем ротор имеет профилированную цилиндрическую поверхность с кулачковыми выступами, которые контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью статора, внутри статора установлены перегородки с возможностью перемещения и контакта с профилированной поверхностью ротора, а в образовании камер принимают участие также и упомянутые перегородки.Known rotary external combustion engine (rotary Stirling engine) (Patent of the Russian Federation No. 2208176, IPC F 02 G 1/04, 07/10/2001, published 2003), containing a stator with an inner cylindrical surface, hermetically closed from the ends and having openings in stator, sealed chambers of variable volume, formed by the inner surface of the stator and the rotor, a heater connected to the holes, a refrigerator, the rotor having a profiled cylindrical surface with cam projections that are in contact with the inner the cylindrical surface of the stator, inside the stator partitions are installed with the possibility of movement and contact with the profiled surface of the rotor, and the mentioned partitions also take part in the formation of the chambers.
Указанный двигатель является более компактным, так как в нем движущей рабочей частью является ротор. Однако наличие в нем дополнительных механизмов (клапанов, газового баллона, компрессора, многочисленных трубопроводов-каналов) данную конструкцию двигателя делает достаточно сложной.The specified engine is more compact, since in it the driving working part is the rotor. However, the presence of additional mechanisms (valves, gas bottle, compressor, numerous piping-channels) in it makes this engine design rather complicated.
Указанные недостатки отсутствуют в предлагаемой схеме двигателя внешнего сгорания. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в максимальном упрощении конструкции, повышении надежности и увеличении кпд.These disadvantages are absent in the proposed scheme of an external combustion engine. The technical result to which the invention is directed is to simplify the design as much as possible, increase reliability and increase efficiency.
Результат достигается тем, что в двигателе, содержащем статор с внутренней цилиндрической поверхностью, герметично закрытый с торцов и имеющий отверстия в статоре, герметичные камеры переменного объема, образуемые внутренней поверхностью статора и ротором, подогреватель, соединенный с отверстиями, холодильник, причем ротор имеет профилированную цилиндрическую поверхность с кулачковыми выступами, которые контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью статора, внутри статора установлены перегородки с возможностью перемещения и контакта с профилированной поверхностью ротора, а в образовании камер принимают участие также и упомянутые перегородки. В отличие от прототипа впускное и выпускное отверстия в статоре расположены по обе стороны одной перегородки, на роторе выполнены каналы с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью статора и камерами, а отверстия статора соединены с подогревателем каналами, имеющими возможность взаимодействовать с ротором и его каналами.The result is achieved in that in an engine containing a stator with an inner cylindrical surface, hermetically sealed at the ends and having openings in the stator, hermetic chambers of variable volume formed by the inner surface of the stator and the rotor, a heater connected to the openings, a refrigerator, and the rotor has a profiled cylindrical a surface with cam protrusions that are in contact with the inner cylindrical surface of the stator, partitions are mounted inside the stator to move and contact with the profiled surface of the rotor, and in the formation of chambers also participate and said septum. In contrast to the prototype, the inlet and outlet openings in the stator are located on both sides of one partition, channels are made on the rotor to interact with the inner surface of the stator and cameras, and the stator openings are connected to the heater by channels that can interact with the rotor and its channels.
В качестве нагревающего элемента подогревателя может быть использовано тепло любого топлива (газообразное, жидкое, твердое, ядерное и т.п.). Также могут быть использованы, например, солнечное тепло, геотермальные воды и т.п.Heat of any fuel (gaseous, liquid, solid, nuclear, etc.) can be used as the heating element of the heater. Can also be used, for example, solar heat, geothermal water, etc.
В предлагаемом двигателе для повышения коэффициента полезного действия максимально используемой тепловой энергии топлива статор снаружи снабжен кожухом, образующим в части двигателя объем, являющийся нагревательным устройством, а подогреватель установлен внутри последнего.In the proposed engine, in order to increase the efficiency of the maximum used thermal energy of the fuel, the stator is provided on the outside with a casing forming a volume in the engine part, which is a heating device, and a heater is installed inside the latter.
Также для повышения коэффициента полезного действия двигателя в нагревательном устройстве установлен теплообменник, использующий остаточное тепло продуктов сгорания для предварительного подогрева воздуха, поступающего для горения топлива.Also, to increase the efficiency of the engine, a heat exchanger is installed in the heating device, using the residual heat of the combustion products to preheat the air coming in for burning the fuel.
Для повышения кпд двигателя выпускное и впускное отверстия статора соединены между собой и образуют общий замкнутый внутренний объем двигателя, в который под давлением закачан газ, имеющий наибольший коэффициент удельной теплоемкости, например водород или гелий, а на выходе из выпускного отверстия установлен теплообменник, где выходящий нагретый газ отдает тепло воздуху, поступающему в нагревательное устройство, а для дальнейшего, более глубокого охлаждения газа последовательно установлен второй теплообменник, являющийся холодильником, омываемый охладителем (например, водой).To increase the efficiency of the engine, the outlet and inlet openings of the stator are interconnected and form a common closed internal volume of the engine, into which gas with the highest specific heat coefficient, such as hydrogen or helium, is injected under pressure, and a heat exchanger is installed at the outlet of the outlet, where the outgoing heated gas gives heat to the air entering the heating device, and for further, deeper cooling of the gas, a second heat exchanger is installed in series, which is refrigerators com washed by a cooler (e.g. water).
Также для повышения кпд и использования тепла конструкции двигателя наружные стенки статора, камеры рабочего хода и камеры вытеснения выполнены в виде теплообменника, например с ребрами, которые также отдают тепло двигателя свежему воздуху, поступающему в нагревательное устройство.Also, in order to increase the efficiency and use the heat of the engine structure, the outer walls of the stator, the travel chamber and the displacement chamber are made in the form of a heat exchanger, for example with fins, which also transfer engine heat to the fresh air entering the heating device.
Конструктивная схема предлагаемого двигателя с учетом устройств зависимых пунктов формулы изобретения иллюстрируется чертежами.The structural diagram of the proposed engine, taking into account the devices of the dependent claims is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображен общий вид двигателя с разрезом по Е-Е фиг.2.Figure 1 shows a General view of the engine with a cut along EE of figure 2.
На фиг.2 изображен разрез по А-А фиг.1.In Fig.2 shows a section along aa of Fig.1.
На фиг.3 изображен разрез по Б-Б фиг.1.In Fig.3 shows a section along BB of Fig.1.
На фиг.4 изображен разрез по В-В фиг.1.Figure 4 shows a section along bb In figure 1.
На фиг.5 изображен разрез по Г-Г фиг.1.Figure 5 shows a section along G-G of figure 1.
На фиг.6 изображен разрез по Д-Д фиг.3.Figure 6 shows a section along DD DD of figure 3.
Предлагаемый двигатель включает в себя статор 1, который снаружи окружен кожухом 2. В верхней части двигателя кожух 2 образует объем, являющийся нагревательным устройством, в который включаются форсунка 3 для подачи и распыления топлива, камера сгорания 4. Внутри нагревательного устройства установлены два подогревателя 5 и 6 и теплообменник 7. Внутри статора 1 помещен ротор 8, выполненный с цилиндрической профилированной поверхностью и, например, с двумя кулачковыми выступами 9 и 10, которые имеют возможность скользить (контактировать) по внутренней цилиндрической поверхности статора 1, образуя герметичное подвижное соединение. Ротор 8 по торцам оборудован двумя круглыми боковыми щечками 11 и кольцевыми проточками, на которых выполнены каналы 12, 13, 14, 15. Радиально к цилиндрической поверхности статора 1, на противоположных сторонах, установлены две подвижные перегородки 16 и 17, которые постоянно поджаты к цилиндрической поверхности ротора 8 с помощью пружин 18 и образуют с поверхностью ротора 8 (цилиндрической профилированной поверхностью с кулачковыми выступами 9, 10 и боковыми щечками 11) подвижное герметичное соединение. Торцевые поверхности ротора 8 и торцевые поверхности статора 1, а также цилиндрические поверхности кольцевых проточек ротора 8 с расположенными на них каналами 12, 13, 14, 15 и контактирующая с ней часть статора 1 образуют подвижные герметичные соединения. Кулачковые выступы 9 и 10 ротора 8 и подвижные перегородки 16 и 17 отсекают свободные объемы - переменные объемы камер 19, 20, 21 и 22. По обе стороны от подвижной перегородки 16, вблизи ее, в статоре 1, выполнены два отверстия: 23 - впускное и 24 - выпускное, соединенные между собой трубопроводом 27. Трубопровод 27 последовательно соединяет выпускное отверстие 24 - теплообменник 28 - теплообменник 29 - впускное отверстие 23. В статоре 1 также выполнены отверстия-каналы 25 и 26, соединенные с подогревателями 5 и 6 (в данном случае понятие - «отверстие» применяется в смысле «проход куда-нибудь» см. С.И.Ожегов, Словарь русского языка, М.: «Русский язык», 1986, а слово-дополнение «канал» дается как поясняющее).The proposed engine includes a stator 1, which is surrounded on the outside by a
Нижняя и верхняя части кожуха 2 разделены перегородкой. В средней части кожуха 2 имеется отверстие 30 (для впуска наружного воздуха), а в верхней части кожуха 2 - отверстие выхлопа 31 для выпуска продуктов сгорания. В полости, образованной частью кожуха 2 и верхней частью статора 1, установлен разделительный щиток 34. В нижней части кожуха имеется отверстие 32 для впуска охладителя (например, воды) и отверстие 33 для его выпуска.The lower and upper parts of the
Функционально вся конструкция двигателя делится на 3 контура:Functionally, the entire engine design is divided into 3 circuits:
1) Контур нагревания, который состоит из:1) The heating circuit, which consists of:
- нагревательного устройства, образуемого верней частью кожуха 2 и включающего в себя камеру сгорания 4, топливную форсунку 3;- a heating device formed by the upper part of the
- теплообменника 28 (использующего тепло вытесняемого из камеры 22 отработанного горячего рабочего газа), где поступающий в двигатель (для камеры сгорания 4) наружный воздух предварительно нагревается;- a heat exchanger 28 (using heat expelled from the
- теплообменника, выполненного из части конструкции статора 1, примыкающей к камерам 21 и 22 (выполненный в виде ребер охлаждения, которые омывает поступающий наружный воздух для камеры сгорания 4 и предварительно нагревают его);- a heat exchanger made of a part of the design of the stator 1 adjacent to the
- теплообменника 7, использующего остатки тепла продуктов сгорания и подогревающего поступающий в камеру сгорания воздух (предварительно нагретого после теплообменника 28 и после теплообмена с наружной частью камер 21 и 22);- a
- части кожуха 2 (с двойной стенкой), окружающего камеру сгорания 4 и используемого для дальнейшего подогрева поступающего в камеру сгорания воздуха;- parts of the casing 2 (with a double wall) surrounding the combustion chamber 4 and used to further heat the air entering the combustion chamber;
- отверстия 30 в кожухе 2 для впуска наружного воздуха в двигатель (в подкожуховое пространство), в контур сгорания;- holes 30 in the
- отверстия выхлопа 31 в кожухе 2, через которое выходят наружу продукты сгорания.- exhaust openings 31 in a
2) Замкнутый рабочий контур, в который под давлением закачан рабочий газ, например водород или гелий. Рабочий контур состоит из:2) A closed working circuit into which a working gas, such as hydrogen or helium, is pumped under pressure. The working circuit consists of:
- камеры 19 (камеры всасывания);- chambers 19 (suction chambers);
- камеры 20 (камеры сжатия);- camera 20 (compression camera);
- подогревателей 5 и 6;-
- отверстий-каналов 25 и 26 статора 1;- holes-
- каналов 12, 13, 14, 15 ротора 8;-
- камеры 21 (камеры расширения - камеры рабочего хода);- cameras 21 (expansion cameras - travel cameras);
- камеры 22 (камеры вытеснения);- chambers 22 (displacement chambers);
- трубопровода 27, соединяющего отверстия 24 и 23;-
- теплообменника 28;-
- теплообменника 29.-
3) Контур охлаждения - холодильник, который состоит из:3) Cooling circuit - a refrigerator, which consists of:
- части кожуха 2, окружающего камеры 19 и 20;- parts of the
- теплообменника 29, где рабочий газ окончательно охлаждается после теплообменника 28 перед поступлением в впускное отверстие 23;- a
- отверстия 32 для подачи охладителя;- holes 32 for supplying a cooler;
- отверстия 33 для выхода охладителя.- holes 33 for the outlet of the cooler.
В теплообменнике 29 охлаждение рабочего газа и охлаждение части статора 1, примыкающего к камерам 19 и 20, осуществляется охлаждающей жидкостью, например водой.In the
Работа двигателя, заявленная независимым пунктом формулы изобретения, осуществляется следующим образом.The operation of the engine, claimed by an independent claim, is as follows.
В данном исполнении присутствуют только следующие элементы конструкции двигателя:In this design, only the following structural elements of the engine are present:
- статор 1,- stator 1,
- два подогревателя 5 и 6,- two
- ротор 8 с кулачковыми выступами 9, 10 и с боковыми щечками 11, и каналами 12, 13, 14, 15,-
- перегородки 16 и 17, поджимаемые пружинами 18,-
- камеры 19, 20, 21, 22,-
- в статоре: впускное отверстие 23, выпускное отверстие 24 и отверстия-каналы 25 и 26 (отверстия 23 и 24 не связаны между собой),- in the stator:
- в качестве холодильника используется наружная поверхность статора, которая для усиления эффекта охлаждения может быть снабжена ребрами.- the outer surface of the stator is used as a refrigerator, which can be equipped with fins to enhance the cooling effect.
В данном исполнении работа двигателя происходит следующим образом.In this design, the engine operates as follows.
Нагревание подогревателей 5 и 6 осуществляется от любого источника тепла, в том числе и не связанного с двигателем. Например, от открытого пламени, любого топлива - газообразного, жидкого, твердого в том числе и от элементарного костра (при использовании двигателя в походных условиях, например, при использовании его в связке с электрогенератором). Может использоваться тепло от ядерного источника, геотермальных вод, а также от Солнца и т.д.The
Охлаждение осуществляется холодильником, роль которого исполняет наружная стенка статора 1, которая может быть снабжена ребрами. Охлаждение осуществляется за счет отвода тепла в окружающую среду. Тепло может отводиться воздухом (в том числе набегающим потоком, как например на мотоцикле, или вентилятором, который может и не являться принадлежностью двигателя), водой (от водопровода, ручья или реки, или любого водоема). При использовании двигателя в космосе отвод тепла может осуществляться за счет системы терморегулирования космического аппарата (как и любого другого прибора космического аппарата) или просто за счет излучения тепла с поверхности статора 1 в космическое пространство, как, например, происходит сброс тепла с радиатора системы терморегулирования космического аппарата.Cooling is carried out by the refrigerator, the role of which is played by the outer wall of the stator 1, which can be equipped with fins. Cooling is carried out by removing heat into the environment. Heat can be removed by air (including an oncoming stream, such as a motorcycle, or by a fan, which may not be an accessory of the engine), water (from a water supply system, stream, or river, or any body of water). When using an engine in space, heat can be removed by the thermal control system of the spacecraft (like any other device of the spacecraft) or simply by radiating heat from the surface of the stator 1 to outer space, such as, for example, heat is being removed from the radiator of the space thermal control system apparatus.
Исходное положение ротора 8 может быть любым. Для примера: кулачковый выступ 9 ротора 8 находится по часовой стрелке от подвижной перегородки 17. Вращение ротора 8 происходит по часовой стрелке, как показано стрелкой на фиг.1 и фиг.6. Поскольку кулачковые выступы 9 и 10 ротора 8 и каналы 12 и 13, 14 и 15 расположены симметрично друг от друга, то такты работы двигателя для каждого из подогревателей 5 и 6 также симметричны. В момент времени, возникающий при вращении ротора 8, когда его кулачковые выступы 9 и 10 отжимают подвижные перегородки 16 и 17, утапливая их внутрь статора 1, - это точки «мертвой зоны». Рассмотрим такты работы для каждой камеры двигателя.The initial position of the
Начало работы двигателя осуществляется нагревом подогревателей 5 и 6 и возможно принудительным поворотом ротора 8 на 0,5-2,0 оборота.The engine starts to work by heating the
1 такт (фиг.1, 6). Впуск (для камеры 19). При вращении ротора 8 в переменном (увеличивающемся) объеме камеры 19, образуемом подвижной перегородкой 17 и кулачковым выступом 9 ротора 8, возникает разрежение и из отверстия 23 в камеру 19 поступает наружный воздух. Поскольку каналы 12 (фиг.1) свободно соединены только с камерой 19, то они также заполняются наружным воздухом. Канал 15 (фиг.6), в этот момент, не соединен с камерой 19 (соединен с камерой 22).1 cycle (figures 1, 6). Intake (for camera 19). When the
Когда камеру 19 образуют кулачковый выступ 10 и перегородка 17 (канал 15 соединен с камерой 19, канал 12 - нет), процесс происходит аналогично описанному выше (канал 12 соединен с камерой 22).When the
2 такт (фиг.1, 3, 5, 6). Сжатие (для камеры 20). Ранее поступивший наружный воздух в камеру 19 был отсечен при вращении ротора 8 кулачковым выступом 9 от впускного отверстия 23 и оказался заперт в камере 20, ограниченной выступом 9 и перегородкой 16 - это камера (уменьшаемого объема) 20. Камера 20 соединена с каналом 13 (фиг.1), который взаимодействует с отверстием-каналом 25 подогревателя 5, куда и поступает сжимаемый воздух. В конце такта кулачковый выступ 9 ротора 2 подходит к подвижной перегородке 16, полностью вытесняя сжатый в камере 20 воздух в канал 13, и далее через отверстие-канал 25 в подогреватель 5 (фиг.1, 2, 5). При дальнейшем повороте ротора 8 отверстие-канал 25 закрывается частью ротора 8 и, таким образом, сжатый воздух оказывается заперт в подогревателе 5. Находящийся в подогревателе 5 сжатый воздух нагревается воздействующим на подогреватель теплом от любого источника. Каналы 14 не соединены, в этот момент, с камерой 20 и не взаимодействуют с ней (каналы 14 в этот момент соединены с камерой 21, но это рассматривается в 3 такте).2 clock (Fig. 1, 3, 5, 6). Compression (for camera 20). The previously received external air into the
Если, при вращении ротора 8, камера 20 образуется кулачковым выступом 10 и подвижной перегородкой 16, то камера 20 оказывается соединена с каналом 14, который взаимодействует с отверстием-каналом 26 подогревателя 6, куда в свою очередь и поступает сжимающийся воздух, где он нагревается. То есть процесс происходит аналогично, как и с подогревателем 5.If, when the
3 такт (фиг.1, 2, 3, 5, 6). Рабочий ход (расширение) (для камеры 21). При дальнейшем движении ротора 8 его кулачковый выступ 10 или 9 пересекает подвижную перегородку 16 и образует новый переменный расширяющийся объем между подвижной перегородкой 16 и кулачковым выступом 10 или 9 ротора 8. Это камера 21. На фиг.1, 6 показана камера 21, когда она образована кулачковым выступом 10 и перегородкой 16. В этом положении (см. фиг.6, 5) канал 14 соединился с отверстием-каналом 26, который постоянно соединен с подогревателем 6 и где до этого находился под давлением нагретый воздух. В момент соединения канала 14 с отверстием-каналом 26 горячий и находящийся под давлением воздух из подогревателя 6 выпускается в камеру 21 и давит на кулачковый выступ 10 ротора 8, заставляя его поворачиваться и совершать рабочий ход.3 clock (Fig. 1, 2, 3, 5, 6). Working stroke (expansion) (for camera 21). With further movement of the
Если, при вращении ротора 8, камера 21 образуется кулачковым выступом 9 и перегородкой 16 (при нахождении выступа 9 в верхней части двигателя), то камера 21 оказывается соединена каналом 12 с отверстием-каналом 25 и, соответственно, с подогревателем 5 и процесс происходит аналогично описанному выше.If, when the
4 такт (фиг.1, 2, 3). Выпуск отработанного воздуха (для камеры 22). Когда объем с расширяющим воздухом (при дальнейшем вращении ротора 8) соединяется с выпускным отверстием 24, в этот момент образуется камера 22. То есть камера 22 - это переменный (уменьшаемый) объем, образованный кулачковым выступом 9 (или 10) в верхней части двигателя и подвижной перегородкой 17. Как показано на фиг.1, 6, кулачковый выступ 10 ротора 8, перемещаясь, уменьшает объем камеры 22, вытесняя отработанный воздух через выпускное отверстие 24 наружу в атмосферу. В конце такта кулачковый выступ 10 ротора 8 пересекает подвижную перегородку 17, образуя новый переменный расширяющийся объем (камеру 19), куда через открытое впускное отверстие 23 засасывается новая порция наружного воздуха, и цикл повторяется.4 clock (Fig. 1, 2, 3). Exhaust air discharge (for chamber 22). When the volume with expanding air (with further rotation of the rotor 8) is connected to the
Для камеры 22, образованной кулачковым выступом 9 и перегородкой 17 (при нахождении выступа 9 в верхней части двигателя), процесс происходит аналогично описанному.For the
Таким образом, видно, что (фиг.1, 6) в нижней части двигателя располагаются переменного объема камеры 19 и 20, где камера 19 - расширяющегося объема, и в ней происходит всасывание свежей порции наружного воздуха через открытое отверстие 23, а камера 20 - уменьшающего объема, и в ней происходит сжатие поступившего воздуха из камеры 19. То есть камера 19 - камера всасывания, а камера 20 - камера сжатия.Thus, it can be seen that (Figs. 1, 6) in the lower part of the engine are located a variable volume of the
В верхней части двигателя (фиг.1, 6) располагаются переменного объема камеры 21 и 22. Камера 21 - расширяющегося объема, и в ней происходит расширение горячего под давлением воздуха, поступившего из подогревателя 5 или 6, и давление его на кулачковый выступ 9 или 10 и, соответственно, осуществление рабочего хода, то есть камера 21 - это камера рабочего хода. Когда камера соединяется с выпускным отверстием 24, то данная камера становится камерой уменьшаемого объема, то есть камерой 22. Камера 22 - камера выпуска отработанного воздуха.In the upper part of the engine (Figs. 1, 6), the variable volumes of the
Если заявляемый двигатель оснащен устройствами, описанными во всей формуле изобретения (т.е. с учетом зависимых пунктов), его работа описывается ниже.If the inventive engine is equipped with devices described in the entire claims (i.e., taking into account the dependent points), its operation is described below.
Работа двигателя в исполнении всей формулы изобретения.The operation of the engine in the execution of the entire claims.
1) Работа контура нагревания1) Operation of the heating circuit
Наружный воздух для камеры сгорания 4 поступает через отверстие 30 в кожухе 2 в полость верхней части двигателя, образованной наружной поверхностью статора 1 и кожухом 2. Здесь поток воздуха разделяется на два: одна часть проходит через теплообменник 28, где нагревается за счет горячего газа, вытесненного из камеры 22 через трубопровод 27; другая часть потока наружного воздуха проходит через полость, образованную ребристой наружной частью конструкции статора 1, примыкающей к камерам 21 и 22, и направляющим щитком 34, где за счет теплообмена с горячей ребристой поверхностью статора 1 также нагревается. При дальнейшем движении к камере сгорания 4 оба предварительно нагретых воздушных потока смешиваются и поступают в теплообменник 7, где за счет высокой остаточной температуры продуктов горения воздух продолжает нагреваться. Далее воздух, омывая наружные горячие стенки камеры сгорания 4 и еще более нагреваясь, подходит к топливной форсунке 3 и вместе с распыленным форсункой 3 топливом поступает в камеру сгорания 4, где происходит процесс горения. Факел пламени омывает и нагревает подогреватели 5 и 6 и далее (как было указано выше) трубки теплообменника 7, а затем, уже потеряв значительную часть тепла, через отверстие 31 покидает полость двигателя.External air for the combustion chamber 4 enters through an opening 30 in the
Таким образом, отработанное тепло двигателя (тепло статора 1, остаточное тепло газа, вытесняемого из камеры 21, остаточное тепло продуктов сгорания топлива) используется для предварительного нагрева поступающего наружного воздуха, что повышает кпд двигателя.Thus, the waste heat of the engine (heat of the stator 1, the residual heat of the gas displaced from the
2) Работа рабочего контура2) Work circuit
Впускное и выпускное отверстия 23 и 24 соединены трубопроводом 27, и в рабочий контур закачен под давлением газ, например водород или гелий.The inlet and
Исходное положение ротора 8 может быть любым, например, как описано при работе двигателя в исполнении независимой формулы изобретения, т.е. кулачковый выступ 9 ротора 8 находится по часовой стрелке от подвижной перегородки 17. Рассмотрим такты работы для каждой камеры двигателя.The initial position of the
1 такт (фиг.1, 6). Впуск (для камеры 19). При вращении ротора 8 в переменном (увеличивающемся) объеме камеры 19, образуемом подвижной перегородкой 17 и кулачковым выступом 9 ротора 8, возникает разрежение и прошедший через теплообменник 29 по соединительному трубопроводу 27 через отверстие 23 в камеру 19 поступает охлажденный газ. Поскольку каналы 12 (фиг.1) свободно соединены только с камерой 19, то они также заполняются охлажденным газом. Канал 15 (фиг.6), в этот момент, не соединен с камерой 19.1 cycle (figures 1, 6). Intake (for camera 19). When the
Когда камеру 19 образуют кулачковый выступ 10 и перегородка 17, процесс происходит аналогично описанному выше (канал 15 соединен с камерой 19, канал 12 - нет).When the
2 такт (фиг.1, 3, 5, 6). Сжатие (для камеры 20). 3 такт (фиг.1, 2, 3, 5, 6). Рабочий ход (расширение) (для камеры 21). 2 и 3 такты происходят, как описано при работе двигателя в комплектации, указанной в независимой части формулы изобретения, с учетом того, что здесь вместо воздуха - газ.2 clock (Fig. 1, 3, 5, 6). Compression (for camera 20). 3 clock (Fig. 1, 2, 3, 5, 6). Working stroke (expansion) (for camera 21). 2 and 3 cycles occur as described when the engine is operating in the configuration indicated in the independent part of the claims, taking into account the fact that instead of air there is gas.
4 такт (фиг.1, 2, 3). Выпуск отработанных газов (для камеры 22). Когда объем с расширяющимися газами (при дальнейшем вращении ротора 8) соединяется с выпускным отверстием 24, в этот момент образуется камера 22. То есть камера 22 - это переменный (уменьшаемый) объем, образованный кулачковым выступом 9 (или 10) в верхней части двигателя и подвижной перегородкой 17. Как показано на фиг.1, 6, кулачковый выступ 10 ротора 8, перемещаясь, уменьшает объем камеры 22, вытесняя отработанные газы через выпускное отверстие 24 в трубопровод 27 и далее в теплообменник 28, где он охлаждается, отдавая свое тепло поступающему в нагревательное устройство двигателя (в камеру сгорания 4) через отверстие 30 наружному воздуху. Предварительно охлажденный в теплообменнике 28 газ окончательно охлаждается в теплообменнике 29. В конце такта кулачковый выступ 10 ротора 8 пересекает подвижную перегородку 17, образуя новый переменный расширяющийся объем (камеру 19), куда через открытое впускное отверстие 23 засасывается из соединительного трубопровода 27 прошедшая теплообменник 28 и 29 новая порция охлажденного газа и цикл повторяется.4 clock (Fig. 1, 2, 3). Exhaust gas discharge (for chamber 22). When the volume with expanding gases (with further rotation of the rotor 8) is connected to the
Для камеры 22, образованной кулачковым выступом 9 и перегородкой 17, процесс происходит аналогично описанному.For the
3) Работа контура охлаждения - холодильника3) Operation of the cooling circuit - refrigerator
Как видно из чертежей (фиг.1, 5), охлаждение двигателя производится жидкостью (водой), которая поступает через отверстие 32 в полость, образованную нижней частью статора 1 и нижней частью кожуха 2, отделенного от верхней части перегородкой. В теплообменнике 29 вода охлаждает газ, поступающий в камеру 19 (камеру всасывания), и затем, омывая наружную часть конструкции статора 1, примыкающую к камерам 19 и 20 (камерам всасывания и сжатия), покидает полость двигателя через отверстие 33.As can be seen from the drawings (figures 1, 5), the engine is cooled by a liquid (water), which enters through an
Поскольку двигатель оборудован двумя подогревателями 5 и 6, которые поочередно используют одну рабочую камеру 21, то за один оборот ротора 8 происходит два такта рабочего хода, что соответствует традиционному четырехцилиндровому четырехтактному двигателю.Since the engine is equipped with two
Описанный выше двигатель может быть использован в комбинациях с одним, двумя, тремя и т.д. кулачковыми выступами ротора и, соответственно, одним, двумя, тремя и т.д. подогревателями, а также в блоке из нескольких роторов.The engine described above can be used in combination with one, two, three, etc. cam protrusions of the rotor and, accordingly, one, two, three, etc. heaters, as well as in a block of several rotors.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого роторного двигателя, заключается в создании двигателя, который является достаточно простым по конструкции и надежным, так как имеет всего три движущие детали: ротор и две подвижные перегородки. Поскольку двигатель вторично использует отработанную в нем тепловую энергию, это позволяет увеличить его кпд.The technical result achieved by the implementation of the proposed rotary engine is to create an engine that is quite simple in design and reliable, since it has only three moving parts: the rotor and two movable partitions. Since the engine uses the spent heat energy for the second time, this makes it possible to increase its efficiency.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107732/06A RU2285141C2 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | External combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107732/06A RU2285141C2 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | External combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004107732A RU2004107732A (en) | 2005-09-27 |
RU2285141C2 true RU2285141C2 (en) | 2006-10-10 |
Family
ID=35849608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004107732/06A RU2285141C2 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | External combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2285141C2 (en) |
-
2004
- 2004-03-15 RU RU2004107732/06A patent/RU2285141C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004107732A (en) | 2005-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101417143B1 (en) | Piston steam engine having internal flash vapourisation of a working medium | |
RU2434149C2 (en) | Waste heat recovery system and method for split-cycle engine | |
US4747271A (en) | Hydraulic external heat source engine | |
US20100089062A1 (en) | Cao heat engine and refrigerator | |
US9273681B2 (en) | Gaseous fluid compression device | |
WO2009066178A4 (en) | Heat engines | |
US5325671A (en) | Rotary heat engine | |
US8978618B2 (en) | Heat engine | |
RU2285141C2 (en) | External combustion engine | |
KR20100136654A (en) | External combustion engine and output method thereof | |
JP6494662B2 (en) | Variable volume transfer shuttle capsule and valve mechanism | |
US10982543B2 (en) | Near-adiabatic engine | |
EP1717413A1 (en) | Brayton cycle device and exhaust heat energy recovery device for internal combustion engine | |
KR20060071827A (en) | An external combustion engine combined with cylinder, re-generator and cooler | |
US9140208B1 (en) | Heat engine | |
CA3006545A1 (en) | A nearly full adiabatic engine | |
EA003122B1 (en) | Lever-mechanism motor or pump | |
KR200435918Y1 (en) | An external combustion engine combined with Cylinder, Re-generator and Cooler | |
KR101079131B1 (en) | A stirling engine with hydrostatics pump | |
RU2013628C1 (en) | External combustion engine | |
RU2220308C2 (en) | Rotary engine | |
JPH01200048A (en) | Rotary type stirling engine | |
RU2022147C1 (en) | External combution engine and method of its operation | |
RU2184255C2 (en) | Gas turbine plant | |
WO2022228355A1 (en) | Engine apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110316 |