RU2359141C1

RU2359141C1 - Yugi's turbo-rotor engine

Info

Publication number: RU2359141C1
Application number: RU2007135472/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Гаврилович Ильиных (RU); Юрий Гаврилович Ильиных
Original assignee: Юрий Гаврилович Ильиных
Priority date: 2007-09-24
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-06-20
Also published as: RU2007135472A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to rotor engines and compressors and to aircraft gas turbine engines. The proposed turbo-rotor engine incorporates vane compressor and turbine, rotor compressor and engine made up of two coaxial vane rotors. The compressor and engine rotors are separated by an intermediate wall of outer rotor with cooling component feed and discharge channels. The engine inner rotor shaft bearings support the 1^st stage turbine. The 3^rs stage turbine disk and shaft run in the bearings of the 2^nd stage turbine and those of the fixed support. The disk that links up the 1^st and 3^rd stage turbine blades accommodates the fan vanes in the ring channel. The turbo rotor engine is furnished with a fluid cooling system provided with a pipe brought to the channels of shafts of both rotors. The fire tube features hollow vanes communicating with the double-wall fire tube chamber. Hollow vanes communicate the fire tube chamber with the steam rotor engine inlet manifold. The steam engine exhaust openings communicate with exhaust manifold that communicates, via appropriate channels, with the fan ring chamber. The second pipe is arranged on the manifold, right above the engine exhaust openings. There are a pipe arranged on the fairing, right behind the 1^st-, 2^nd and 3^rd-stage turbines communicating with the 2^nd and 4^th stage turbine shaft chambers, fan blade chambers and rotor engine shaft chamber, and a discharge pipe communicating with the 1^st and 2^nd pipes.

EFFECT: higher specific performances, reliability and longer life.

5 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям и роторным компрессорам и насосам с переменной скоростью вращения соосных лопастных роторов, а также к газотурбинным двигателям.The invention relates to engine building, in particular to rotary engines and rotary compressors and variable speed pumps of coaxial blade rotors, as well as to gas turbine engines.

Техническим результатом является повышение удельных показателей двигателя, надежности и ресурса.The technical result is to increase the specific indicators of the engine, reliability and resource.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Турбороторный двигатель имеет жидкостное охлаждение с использованием нагретой в пароперегревателе жидкости в паровом двигателе, расположенном между роторным компрессором и роторным двигателем, который имеет трубу, подведенную к каналам валов обоих роторов, переходящих в каналы передних крышек, каналы (гофры) цилиндров, каналы промежуточных стенок и задних крышек, соединенных с полостью в задней крышке внутреннего ротора двигателя, куда входит полая консоль внутренней оболочки жаровой трубы, имеющей полые лопатки, соединенные с полостью жаровой трубы с двойными стенками и полыми лопатками входного коллектора парового роторного двигателя, выхлопные окна которого выходят в полость выпускного коллектора, соединенную каналами с полостью кольца вентилятора; вторая труба соединена с коллектором над выхлопными окнами двигателя, соединенного каналами с полостью в корпусе соплового аппарата и полостью в задней крышке внутреннего ротора двигателя; а на обтекателе за турбинами первой, второй, третьей ступени имеются труба, соединенная с внутренней полостью вала турбин второй ступени и четвертой ступени с лопатками вентилятора и вала роторного двигателя, и труба отвода, соединенная с первой и второй трубой.The turbo-rotor engine has liquid cooling using a liquid heated in a superheater in a steam engine located between the rotary compressor and the rotary engine, which has a pipe connected to the channels of the shafts of both rotors passing into the channels of the front covers, channels (corrugations) of the cylinders, channels of the intermediate walls and the rear covers connected to the cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine, which includes the hollow console of the inner shell of the flame tube having hollow blades connected to the cavity a heat pipe with double walls and hollow vanes of the inlet manifold of the steam rotary engine, the exhaust windows of which exit into the cavity of the exhaust manifold, connected by channels to the cavity of the fan ring; the second pipe is connected to the collector above the exhaust windows of the engine, connected by channels to the cavity in the nozzle body and the cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine; and on the fairing behind the turbines of the first, second, third stage, there is a pipe connected to the internal cavity of the turbine shaft of the second stage and fourth stage with fan blades and the shaft of the rotary engine, and an exhaust pipe connected to the first and second pipe.

Турбороторный двигатель имеет большую удельную мощность, экономичность, надежность и ресурс.Turbo-rotor engine has a large specific power, efficiency, reliability and resource.

Аналогами предлагаемого изобретения являются: патент Н.П.Сейма №14226, заявлен 5.01.1929 г., а.с. 183722, №210593, патенты №2195402, №2246040, №2219357, №2253734, а также ростатическая турбина, описанная в книге «Проектирование авиационных газотурбинных двигателей»/ Под ред. д.т.н. А.М.Ахметзянова, г.Уфа, 2000 г.The analogues of the invention are: patent of N.P. Seima No. 14226, filed on January 5, 1929, and.with. 183722, No. 210593, patents No. 2195402, No. 2246040, No. 2219357, No. 2253734, as well as the Rostatic turbine described in the book "Design of aircraft gas turbine engines" / Ed. Doctor of Technical Sciences A.M. Akhmetzyanova, Ufa, 2000

Прототипом изобретения является турбороторный двигатель, содержащий роторные компрессор и двигатель, выполненные из двух лопастных роторов, один - наружный с впускными окнами компрессора и выпускными окнами двигателя и направленными внутрь лопастями с дифференциальными клапанами у компрессора и двигателя, второй ротор - внутренний, каждый ротор имеет роликовые муфты с неподвижной наружной обоймой и с наружной обоймой на выходном валу (см. патент RU 2219357 С2, F02B 53/06, 2003, 8 с.).A prototype of the invention is a turbo-rotor engine containing a rotary compressor and an engine made of two rotor blades, one is external with compressor inlets and engine exhaust windows and inwardly directed blades with differential valves at the compressor and engine, the second rotor is internal, each rotor has roller couplings with a fixed outer race and with an outer race on the output shaft (see patent RU 2219357 C2, F02B 53/06, 2003, 8 pp.).

Недостатком прототипа является высокая теплонапряженность вследствие недостаточного охлаждения воздухом, следовательно, будет и небольшой ресурс и надежность, и большая потеря тепла.The disadvantage of the prototype is the high heat intensity due to insufficient cooling by air, therefore, there will be a small resource and reliability, and a large heat loss.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка.The objective of the invention is to remedy this drawback.

Указанная задача достигается тем, что турбороторный двигатель содержит лопаточные компрессор и турбину и роторный компрессор и двигатель, выполненные из двух соосных лопастных роторов, один - наружный, с впускными окнами компрессора в передней крышке и цилиндре и выпускными окнами двигателя в цилиндре и задней крышке и направленными внутрь цилиндра лопастями с дифференциальными клапанами компрессора и двигателя, которые разделяет промежуточная стенка наружного ротора, имеющая каналы подвода и отвода охлаждающего компонента к лопаткам разной закрутки на диске внутри промежуточной стенки, второй ротор - внутренний, с форсункой в передней крышке и жаровой трубой внутри цилиндра, опирающейся консолями внутренней оболочки на крышки внутренних роторов, на цилиндре имеются направленные наружу лопасти с золотниками и каналами, соединяющими рабочие камеры компрессора с камерой сгорания с жаровой трубой и камеру сгорания с рабочими камерами двигателя, каждый ротор имеет роликовые муфты с неподвижной наружной обоймой и с наружной обоймой на выходном валу, имеющем пальцы, на которых расположены сателлиты, зацепленные с неподвижной шестерней и шестерней вала лопаточного компрессора, внутри которого расположена труба подвода топлива к двухкомпонентной форсунке, на подшипниках вала внутреннего ротора двигателя расположена турбина первой ступени с лопатками, соединенными с наружным диском, с которым соединены лопатки турбины третьей ступени, диск и вал которой опираются на подшипники вала турбины второй ступени и подшипники неподвижной опоры, а на диске, соединяющем лопатки турбин первой и третьей ступеней, расположены лопатки вентилятора в канале кольца.This task is achieved in that the turbo-rotor engine contains a blade compressor and a turbine and a rotary compressor and an engine made of two coaxial rotor rotors, one is external, with compressor inlets in the front cover and cylinder and engine outlet windows in the cylinder and rear cover and directional inside the cylinder with blades with differential valves of the compressor and engine, which are divided by the intermediate wall of the outer rotor, which has channels for supplying and removing the cooling component to the blade m of different twists on the disk inside the intermediate wall, the second rotor is internal, with a nozzle in the front cover and a flame tube inside the cylinder, supported by the inner shell consoles on the covers of the internal rotors, on the cylinder there are outwardly directed vanes with spools and channels connecting the compressor working chambers to a combustion chamber with a flame tube and a combustion chamber with working chambers of the engine, each rotor has roller couplings with a fixed outer race and with an outer race on the output shaft having fingers, there are satellites engaged with a fixed gear and pinion shaft shaft of a vane compressor, inside of which there is a pipe for supplying fuel to a two-component nozzle, on the bearings of the shaft of the internal rotor of the engine there is a first-stage turbine with blades connected to an external disk, to which the third-stage turbine blades are connected, the disk and the shaft of which are supported by the bearings of the turbine shaft of the second stage and the bearings of the fixed support, and on the disk connecting the turbine blades of the first and third stages, Position the fan blades in the ring channel.

Новым элементом является то, что турбороторный двигатель имеет жидкостное охлаждение с трубой, подведенной к каналам валов обоих роторов, переходящим в каналы передних крышек, каналы (гофры) цилиндров, каналы промежуточных стенок и задних крышек и соединенным с полостью в задней крышке внутреннего ротора двигателя, куда входит полая консоль внутренней оболочки жаровой трубы, имеющей полые лопатки, соединенные с полостью жаровой трубы с двойными стенками и полыми лопатками входного коллектора парового роторного двигателя, расположенного между роторами компрессора и двигателя, выхлопные окна которого выходят в выпускной коллектор, соединенный каналами с полостью кольца вентилятора; вторая труба соединена с коллектором над выхлопными окнами двигателя, соединенного каналами с полостью в корпусе соплового аппарата и полостью в задней крышке внутреннего ротора двигателя; а на обтекателе за турбинами первой, второй, третьей ступени имеются труба, соединенная с внутренней полостью вала турбины второй и турбины четвертой ступени с лопатками вентилятора и полостью вала роторного двигателя, и труба отвода, соединенная с первой и второй трубой.A new element is that the turbo-rotor engine is liquid-cooled with a pipe connected to the channels of the shafts of both rotors, passing into the channels of the front covers, channels (corrugations) of the cylinders, channels of the intermediate walls and rear covers and connected to the cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine, which includes the hollow console of the inner shell of the flame tube having hollow vanes connected to the cavity of the flame tube with double walls and hollow vanes of the input manifold of the steam rotary engine located about between the rotors of the compressor and the engine, the exhaust windows of which go into the exhaust manifold, connected by channels to the cavity of the fan ring; the second pipe is connected to the collector above the exhaust windows of the engine, connected by channels to the cavity in the nozzle body and the cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine; and on the fairing behind the turbines of the first, second, third stage, there is a pipe connected to the internal cavity of the turbine shaft of the second and fourth stage turbines with fan blades and the cavity of the rotary engine shaft, and a discharge pipe connected to the first and second pipe.

Таким образом, турбороторный двигатель, содержащий роторные компрессор и двигатель, выполненные из двух лопастных роторов, один - наружный с впускными окнами компрессора и выпускными окнами двигателя и направленными внутрь лопастями с дифференциальными клапанами у компрессора и двигателя, второй ротор - внутренний, каждый ротор имеет роликовые муфты с неподвижной наружной обоймой и с наружной обоймой на выходном валу, отличается тем, что турбороторный двигатель содержит лопаточные компрессор и турбину, два лопастных ротора выполнены соосными, впускные окна компрессора выполнены в передней крышке и цилиндре, выпускные окна двигателя выполнены в цилиндре и задней крышке, роторы компрессора и двигателя разделяет промежуточная стенка наружного ротора, имеющая каналы подвода и отвода охлаждающего компонента к лопаткам разной закрутки на диске внутри промежуточной стенки, второй ротор выполнен с форсункой в передней крышке и жаровой трубой внутри цилиндра, опирающейся консолями внутренней оболочки на крышки, на цилиндре имеются направленные наружу лопасти с шариковыми золотниками и каналами, соединяющими рабочую камеру компрессора с камерой сгорания и камеру сгорания с рабочими камерами двигателя, выходной вал имеет пальцы, на которых расположены сателлиты, зацепленные с неподвижной шестерней и шестерней вала лопаточного компрессора, внутри которого расположена труба подвода топлива к двухкомпонентной форсунке, на подшипниках вала внутреннего ротора двигателя расположена турбина первой ступени с лопатками, соединенными с наружным диском, с которым соединены лопатки турбины третьей ступени, диск и вал которой опираются на подшипники вала турбины второй ступени и подшипники неподвижной опоры, а на диске, соединяющем лопатки турбин первой и третьей ступеней, расположены лопатки вентилятора в канале кольца, турбороторный двигатель имеет жидкостное охлаждение с трубой, подведенной к каналам валов обоих роторов, переходящим в каналы передних крышек роторов, каналы цилиндров, каналы промежуточных стенок и задних крышек, соединенным с полостью в задней крышке внутреннего ротора двигателя, куда входит полая консоль внутренней оболочки жаровой трубы, имеющей полые лопатки, соединенные с полостью жаровой трубы с двойными стенками, полые лопатки соединяют полость жаровой трубы с входным коллектором парового роторного двигателя, расположенного между роторным компрессором и роторным двигателем, выхлопные окна парового двигателя выходят в выпускной коллектор, соединенный каналами с полостью кольца вентилятора; вторая труба расположена на коллекторе над выхлопными окнами двигателя, соединенного каналами с полостью в корпусе соплового аппарата и полостью в задней крышке внутреннего ротора двигателя; а на обтекателе за турбинами первой, второй, третьей ступеней имеются труба, соединенная с полостью вала турбин второй ступени и четвертой ступени с лопатками вентилятора и полостью вала роторного двигателя, и труба отвода, соединенная с первой и второй трубой.Thus, a turbo-rotor engine containing a rotary compressor and an engine made of two blade rotors, one is external with compressor inlets and engine exhaust windows and inwardly directed blades with differential valves at the compressor and engine, the second rotor is internal, each rotor has roller couplings with a fixed outer cage and with an external cage on the output shaft, characterized in that the turbo-rotor engine contains a vane compressor and a turbine, two vane rotors are made with axial, compressor inlets are made in the front cover and the cylinder, engine exhaust windows are made in the cylinder and the back cover, the rotors of the compressor and the engine are separated by the intermediate wall of the outer rotor having channels for supplying and removing the cooling component to the blades of different twists on the disk inside the intermediate wall, second the rotor is made with a nozzle in the front cover and a flame tube inside the cylinder, supported by the consoles of the inner shell on the covers, on the cylinder there are outward-facing blades with ball by the rams and channels connecting the working chamber of the compressor with the combustion chamber and the combustion chamber with the working chambers of the engine, the output shaft has fingers on which there are satellites engaged with the stationary gear and pinion shaft of the blade compressor, inside which there is a pipe for supplying fuel to the two-component nozzle, on the bearings of the shaft of the internal rotor of the engine is a first-stage turbine with blades connected to an external disk, to which a third-stage turbine blade is connected, a disk and the shaft of which is supported by the bearings of the turbine shaft of the second stage and the bearings of the fixed support, and on the disk connecting the turbine blades of the first and third stages there are fan blades in the channel of the ring, the turbo-rotor engine is liquid-cooled with a pipe connected to the shaft channels of both rotors, passing into channels of the front rotor covers, cylinder channels, channels of the intermediate walls and rear covers connected to a cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine, which includes the hollow console of the inner shell an aroma pipe having hollow vanes connected to the double-walled flame tube cavity, hollow vanes connect the flame tube cavity to the inlet manifold of the steam rotary engine located between the rotary compressor and the rotor engine, the exhaust windows of the steam engine exit to the exhaust manifold connected by channels to the cavity fan rings; the second pipe is located on the manifold above the exhaust windows of the engine, connected by channels to a cavity in the nozzle body and a cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine; and on the fairing behind the turbines of the first, second, third stages, there is a pipe connected to the cavity of the turbine shaft of the second stage and fourth stage with fan blades and the cavity of the rotary engine shaft, and an exhaust pipe connected to the first and second pipe.

На фиг.1 показан продольный разрез двигателя.Figure 1 shows a longitudinal section of the engine.

На фиг.2 показано сечение А-А фиг.1.Figure 2 shows a section aa of figure 1.

На фиг.3 показано сечение В-В фиг.1.Figure 3 shows a section bb In figure 1.

На фиг.4 показано сечение С-С фиг.1.Figure 4 shows a section CC of Figure 1.

На фиг.5 показано место Е фиг.1.Figure 5 shows the location E of figure 1.

Турбороторный двигатель содержит элементы двигателя: корпус, лопаточные компрессор и турбину и роторный компрессор и двигатель. Роторный компрессор и двигатель выполнены из двух соосных лопастных роторов, один - наружный с впускными окнами 1 (фиг.1) в передней крышке и цилиндре компрессора и выпускными окнами 2 в цилиндре и задней крышке двигателя. Цилиндр наружного ротора имеет направленные внутрь лопасти с дифференциальными клапанами 3 (фиг.1, 2) у компрессора и дифференциальными клапанами 4 (фиг.1, 3) у двигателя. Роторы компрессора и двигателя разделяет промежуточная стенка 5 (фиг.1, 5) наружного ротора, имеющая каналы к лопаткам разной закрутки (центростремительного и центробежного компрессора) на диске внутри промежуточной стенки. Второй ротор - внутренний, с форсункой 6 (фиг.1) в передней крышке и жаровой трубой 7 внутри цилиндра внутреннего ротора, выполняющего роль корпуса камеры сгорания. Жаровая труба опирается консолью 8 внутренней оболочки на переднюю крышку внутреннего ротора компрессора и консолью 9 на заднюю крышку внутреннего ротора двигателя. На цилиндре внутреннего ротора компрессора имеются направленные наружу лопасти с золотниками с шариками 10 (фиг.1, 2) и радиальными каналами, выходящими в полость камеры сгорания с жаровой трубой 7, и каналы, выходящие в рабочие камеры 11 и 12. В направленных наружу лопастях двигателя имеются золотники с шариками 13 (фиг.1, 3) и радиальные каналы, соединенные с камерой сгорания, и каналы, выходящие в рабочие камеры 14 и 15 (фиг.3). Внутренний и наружный роторы имеют роликовые муфты 16 и 17 (фиг.1) с неподвижной наружной обоймой и муфты 18 и 19 с наружной обоймой на выходном валу. Выходной вал роторного двигателя имеет пальцы 20, на которых расположены сателлиты 21, зацепленные с неподвижной шестерней 22 и шестерней 23 вала лопаточного компрессора, которые образуют мультипликатор. Внутри вала с шестерней 23 расположена труба подвода топлива к двухкомпонентной форсунке 6. На подшипниках вала внутреннего ротора двигателя расположена турбина первой ступени с лопатками 24, соединенными с наружным диском 25, с которым соединены лопатки 26 турбины третьей ступени. Диск и вал турбины третей ступени опираются на подшипники вала 27 турбины второй ступени и подшипники 28 неподвижной опоры. На наружном диске 25 расположены лопатки 29 вентилятора в канале кольца 30.A turbo-rotor engine contains engine elements: a housing, a blade compressor and a turbine, and a rotary compressor and an engine. The rotary compressor and engine are made of two coaxial vane rotors, one is external with inlet windows 1 (Fig. 1) in the front cover and compressor cylinder and exhaust windows 2 in the cylinder and rear engine cover. The cylinder of the outer rotor has inwardly directed vanes with differential valves 3 (FIGS. 1, 2) at the compressor and differential valves 4 (FIGS. 1, 3) at the engine. The rotors of the compressor and the engine are divided by the intermediate wall 5 (Figs. 1, 5) of the outer rotor, which has channels to the blades of different twists (centripetal and centrifugal compressors) on the disk inside the intermediate wall. The second rotor is internal, with a nozzle 6 (Fig. 1) in the front cover and a flame tube 7 inside the cylinder of the internal rotor, which acts as the body of the combustion chamber. The flame tube is supported by the console 8 of the inner shell on the front cover of the inner rotor of the compressor and the console 9 on the back cover of the inner rotor of the engine. On the cylinder of the internal rotor of the compressor there are outwardly directed vanes with spools with balls 10 (FIGS. 1, 2) and radial channels extending into the cavity of the combustion chamber with the flame tube 7, and channels extending into the working chambers 11 and 12. Outwardly directed vanes the engine has spools with balls 13 (FIGS. 1, 3) and radial channels connected to the combustion chamber, and channels leading to the working chambers 14 and 15 (FIG. 3). The inner and outer rotors have roller clutches 16 and 17 (FIG. 1) with a fixed outer race and couplings 18 and 19 with an outer race on the output shaft. The output shaft of the rotary engine has fingers 20, on which the satellites 21 are located, engaged with the stationary gear 22 and the gear wheel 23 of the blade compressor shaft, which form a multiplier. A pipe for supplying fuel to a two-component nozzle 6 is located inside the shaft with gear 23. On the bearings of the shaft of the internal rotor of the engine there is a turbine of the first stage with blades 24 connected to an external disk 25 to which blades 26 of the turbine of the third stage are connected. The disk and the turbine shaft of the third stage are supported by the bearings of the shaft 27 of the turbine of the second stage and the bearings 28 of the fixed support. On the outer disk 25 there are fan blades 29 in the channel of the ring 30.

Новым элементом является то, что турбороторный двигатель имеет жидкостное охлаждение с использованием нагретой в пароперегревателе жидкости в паровом двигателе, расположенном между роторным компрессором и роторным двигателем. Двигатель имеет трубу 31, подведенную к каналам 32 валов обоих роторов компрессора, переходящим в каналы передних крышек, каналы (гофры) 33 и 34 цилиндров, каналы промежуточных стенок, каналы задних крышек и соединенным с полостью 35 в задней крышке внутреннего ротора двигателя. В полость 35 входит полая консоль 9 внутренней оболочки жаровой трубы 7. Внутренняя оболочка жаровой трубы имеет передние и задние полые лопатки 36, соединенные с полостью 37 жаровой трубы с двойными стенками. Полые лопатки 38 соединяют полость 37 жаровой трубы с входным коллектором 39 парового роторного двигателя. Паровой двигатель в лопастях внутреннего ротора имеет шариковые золотники 40, соединенные с входным коллектором 39 (фиг.1, 4), а в лопастях наружного ротора - дифференциальные клапаны 41 и выхлопные окна 42. Между лопастями роторов расположены рабочие камеры 43 и 44 (фиг.4). Выхлопные окна 42 выходят в выпускной коллектор 45 (фиг.1). Выпускной коллектор соединен каналами 46 с полыми лопатками и полостью кольца 30 вентилятора. Вторая труба 47 соединена с коллектором 48 над выхлопными окнами (газового) двигателя, соединенного каналами 49 в лопатках перед сопловым аппаратом с полостью в корпусе 50 соплового аппарата и полостью 35 в задней крышке внутреннего ротора двигателя. На обтекателе за турбинами имеются труба 51, соединенная с внутренней полостью вала 27 турбины второй ступени и четвертой ступени с лопатками вентилятора 52 на бандажных полках турбины и полостью вала роторного двигателя, и труба 53, соединенная с трубой 31 и трубой 47 коллектора над выхлопными окнами роторного двигателя.A new element is that the turbo-rotor engine is liquid-cooled using liquid heated in a superheater in a steam engine located between the rotary compressor and the rotary engine. The engine has a pipe 31, connected to the channels 32 of the shafts of both compressor rotors, passing into the channels of the front covers, channels (corrugations) 33 and 34 of the cylinders, channels of the intermediate walls, channels of the rear covers and connected to a cavity 35 in the rear cover of the internal rotor of the engine. The cavity 35 includes a hollow console 9 of the inner shell of the flame tube 7. The inner shell of the flame tube has front and rear hollow blades 36 connected to the cavity 37 of the flame tube with double walls. Hollow blades 38 connect the cavity 37 of the flame tube with the inlet manifold 39 of the steam rotary engine. The steam engine in the blades of the inner rotor has ball spools 40 connected to the inlet manifold 39 (FIGS. 1, 4), and in the blades of the outer rotor there are differential valves 41 and exhaust windows 42. Working chambers 43 and 44 are located between the blades of the rotors. four). Exhaust windows 42 exit to exhaust manifold 45 (FIG. 1). The exhaust manifold is connected by channels 46 with hollow blades and the cavity of the ring 30 of the fan. The second pipe 47 is connected to the manifold 48 above the exhaust windows of the (gas) engine, connected by channels 49 in the blades in front of the nozzle apparatus with a cavity in the nozzle apparatus housing 50 and a cavity 35 in the rear cover of the internal rotor of the engine. On the fairing behind the turbines there is a pipe 51 connected to the inner cavity of the shaft 27 of the second stage and fourth stage turbine with fan blades 52 on the shroud shelves of the turbine and the cavity of the rotary engine shaft, and a pipe 53 connected to the pipe 31 and the collector pipe 47 above the exhaust windows of the rotor engine.

Работает турбороторный двигатель следующим образом.The turbo-rotor engine operates as follows.

При подаче двухкомпонентного топлива через трубы в валу лопаточного компрессора к форсунке 6 струи топлива проходят в жаровую трубу 7 камеры сгорания и воспламеняются. Давление в камере сгорания повышается и через радиальные каналы в цилиндре и лопастях внутреннего ротора газ поступает, например, (фиг.1, 2) в рабочие камеры 12 компрессора и камеры 14 (фиг.1, 3) двигателя, шарики 10 компрессора и шарики 13 двигателя смещаются против часовой стрелки. Одновременно давление газа закрывает пластины дифференциальных клапанов 3 компрессора в камерах 12 и дифференциальные клапаны 4 в камерах 14 двигателя. Роликовые муфты 16 и 17, взаимодействующие с неподвижными наружными обоймами, установлены таким образом, что оба ротора могут вращаться только в одну сторону (например, по часовой стрелке).When two-component fuel is supplied through pipes in the shaft of a vane compressor to the nozzle 6, the fuel jets pass into the flame tube 7 of the combustion chamber and ignite. The pressure in the combustion chamber rises and through the radial channels in the cylinder and the blades of the internal rotor, the gas enters, for example, (Figs. 1, 2) into the working chambers 12 of the compressor and the chambers 14 (Figs. 1, 3) of the engine, compressor balls 10 and balls 13 engine displace counterclockwise. At the same time, the gas pressure closes the plates of the differential valves 3 of the compressor in the chambers 12 and the differential valves 4 in the chambers 14 of the engine. Roller clutches 16 and 17, interacting with fixed outer races, are mounted in such a way that both rotors can rotate only in one direction (for example, clockwise).

Под действием давления газа на лопасти в камерах 12 и 14 наружный ротор начнет поворачиваться по часовой стрелке, сжимая воздух в камерах 11 компрессора, поступивший через впускные окна 1, и выталкивая воздух из камер 15 двигателя через выпускные окна 2. Когда дифференциальные клапаны 4 двигателя сместят шарики 13 по часовой стрелке, давление газа из камеры сгорания будет поступать в камеры 15 двигателя, а сжатый воздух в камерах 11 - в камеру сгорания, объем камер 12 будет увеличиваться, и под действием разрежения в камеры 12 через клапаны 3 в этих камерах будет поступать воздух через впускные окна 1. Наружный ротор начнет затормаживаться, а внутренний - поворачиваться по часовой стрелке, сжимая воздух в камерах 12 компрессора, который будет поступать в камеру сгорания и выталкивать газ из камер 14 двигателя.Under the influence of gas pressure on the blades in chambers 12 and 14, the outer rotor will begin to rotate clockwise, compressing the air in the compressor chambers 11, received through the inlet windows 1, and pushing the air out of the engine chambers 15 through the exhaust windows 2. When the differential valves 4 of the engine are displaced balls 13 clockwise, the gas pressure from the combustion chamber will enter the engine chambers 15, and the compressed air in the chambers 11 will enter the combustion chamber, the volume of the chambers 12 will increase, and under the action of rarefaction into the chambers 12 through the valves 3 in these chambers air will enter through the inlet windows 1. The outer rotor will begin to slow down, and the inner one will turn clockwise, compressing the air in the chambers 12 of the compressor, which will enter the combustion chamber and expel gas from the chambers 14 of the engine.

Далее циклы повторяются, и роторы будут поочередно вращаться с ускорением или затормаживаться, передавая крутящий момент через роликовые муфты 18 или 19 выходному валу (фиг.1) роторного двигателя.Next, the cycles are repeated, and the rotors will alternately rotate with acceleration or braking, transmitting torque through the roller clutch 18 or 19 to the output shaft (figure 1) of the rotary engine.

Установленные на выходном валу оси сателлитов 21 заставят их обкатываться по неподвижной шестерне 22 и вращать шестерню 23 на валу лопаточного (диагонального и осевого) компрессора, увеличивая его частоту вращения до рабочих частот.The axles of the satellites 21 mounted on the output shaft will cause them to roll around on the stationary gear 22 and rotate the gear 23 on the shaft of the blade (diagonal and axial) compressor, increasing its speed to operating frequencies.

Давление воздуха за лопаточным компрессором будет повышаться, соответственно повышается давление воздуха в роторном компрессоре, камере сгорания и в роторном двигателе, повышается и давление выхлопа. Выхлопные газы, выходящие из окон 2 (фиг.1), поступают через сопловой аппарат на лопатки 24 турбины первой ступени, затем на лопатки турбины второй ступени и на лопатки 26 турбины третьей ступени. Закрутка лопаток турбин первой и третьей ступеней направлена в одну сторону, а закрутка лопаток турбины второй ступени - в противоположную, соответственно и турбины вращаются в разные стороны, что не требует постановки спрямляющих аппаратов и облегчает двигатель (аналог - ростатическая турбина).The air pressure behind the blade compressor will increase, respectively, the air pressure in the rotary compressor, the combustion chamber and in the rotary engine will increase, and the exhaust pressure will increase. The exhaust gases leaving the windows 2 (Fig. 1) enter the blades 24 of the turbine of the first stage through the nozzle apparatus, then to the blades of the turbine of the second stage and to the blades 26 of the turbine of the third stage. The spinning of the turbine blades of the first and third stages is directed in one direction, and the spinning of the turbine blades of the second stage is in the opposite direction, respectively, and the turbines rotate in different directions, which does not require the installation of straightening devices and facilitates the engine (analogue is a Rostatic turbine).

Между задней частью корпуса и наружным вращающимся диском 25 имеется небольшой зазор (не обозначен), обеспечивающий эжекцию наружного воздуха газами, выходящими из соплового аппарата.Between the rear of the casing and the outer rotary disk 25 there is a small gap (not indicated), which provides for the ejection of external air by gases leaving the nozzle apparatus.

Одновременно с запуском двигателя в трубу 51 подается жидкость, которая охлаждает вал 27 турбины второй ступени и вал роторного двигателя, нагревается от крышки внутреннего ротора двигателя, закрывающей внутреннюю полость 35, и по трубе 53 подается в трубы 31 и 47. Из трубы 31 по каналам 32 в валах и передних крышках и каналам (гофрам) 33 и 34 в цилиндрах обоих роторов, каналам в промежуточных стенках 5 и в задних крышках роторов жидкость поступает в полость 35 в крышке внутреннего ротора двигателя. Одновременно из трубы 47 жидкость поступает в коллектор 48 над выхлопными окнами роторного двигателя и через каналы 49 в лопатках перед сопловым аппаратом и корпус 50 соплового аппарата поступает в полость 35 внутреннего ротора двигателя.Simultaneously with the engine starting, liquid is supplied to the pipe 51, which cools the second stage turbine shaft 27 and the rotary engine shaft, is heated from the cover of the internal rotor of the engine, which covers the internal cavity 35, and is fed through the pipe 53 to the pipes 31 and 47. From the pipe 31 through channels 32 in the shafts and front covers and channels (corrugations) 33 and 34 in the cylinders of both rotors, the channels in the intermediate walls 5 and in the rear covers of the rotors, the fluid enters the cavity 35 in the cover of the internal rotor of the engine. At the same time, from the pipe 47, the liquid enters the manifold 48 above the exhaust windows of the rotary engine and through the channels 49 in the blades in front of the nozzle apparatus and the nozzle apparatus housing 50 enters the cavity 35 of the internal rotor of the engine.

Из полости 35 через консоли 8 и 9 внутренней оболочки жаровой трубы 7, через переднюю и заднюю лопатки 36 нагретая жидкость с паром поступает в полость 37 жаровой трубы 7, которая через полые лопатки 38 соединена с входным коллектором 39, куда выходят впускные окна в лопастях внутреннего ротора с шариковыми золотниками 40 парового роторного двигателя. Консоли 8 и 9, лопатки 36, полость 37 жаровой трубы, полые лопатки 38 и коллекторы 39 и 48 выполняют роль пароперегревателя. Перегретый пар из коллектора 39 и впускные окна во внутреннем роторе поступает к шариковым золотникам 40 и далее в рабочие камеры 43 или 44, откуда отработавший пар через дифференциальные клапаны 41 и выхлопные окна 42 выходит в коллектор 45. Из коллектора 45 через каналы 46 отработавший пар поступает в полость кольца 30, где охлаждается, и жидкость откачивается насосом и под давлением вновь подается в трубы 31, 47 и 51. В качестве охлаждающего компонента может использоваться горючее, состоящее, например, из 80% спирта и 20% керосина или бензина. В качестве окислителя может использоваться, например, горячий раствор аммиачной селитры. Двигатель может работать и на углеводородном горючем с добавлением окислителя только для запуска. Изображенный на фиг.1 турбороторный двигатель предназначен в основном для летательных аппаратов. Поэтому мощность турбин первой и третьей ступеней через наружный диск 25 передается на лопатки 29 вентилятора, а мощность турбин второй и четвертой ступеней передается вентилятору 52, вращающихся в противоположные стороны и расположенных в канале кольца 30 (что увеличивает тягу вентиляторов). Мощность роторного двигателя отбирается с вала лопаточного компрессора через коробку агрегатов для привода агрегатов и винта.From the cavity 35 through the consoles 8 and 9 of the inner shell of the flame tube 7, through the front and rear vanes 36, the heated liquid with steam enters the cavity 37 of the flame tube 7, which is connected through the hollow vanes 38 to the inlet manifold 39, into which the inlet windows in the inner vanes exit rotor ball valves 40 steam rotary engine. Consoles 8 and 9, blades 36, cavity 37 of the flame tube, hollow blades 38 and manifolds 39 and 48 act as superheaters. The superheated steam from the manifold 39 and the inlet windows in the inner rotor goes to the ball spools 40 and then to the working chambers 43 or 44, from where the exhaust steam through the differential valves 41 and the exhaust windows 42 enters the manifold 45. From the collector 45, the exhaust steam enters through the ducts 46 into the cavity of the ring 30, where it is cooled, and the liquid is pumped out by pump and again supplied under pressure to pipes 31, 47 and 51. As a cooling component, fuel can be used, consisting, for example, of 80% alcohol and 20% kerosene or gasoline. As an oxidizing agent, for example, a hot solution of ammonium nitrate can be used. The engine can also run on hydrocarbon fuel with the addition of an oxidizing agent only for starting. The turbo-rotor engine shown in FIG. 1 is intended primarily for aircraft. Therefore, the power of the turbines of the first and third stages through the outer disk 25 is transmitted to the fan blades 29, and the power of the turbines of the second and fourth stages is transferred to the fan 52, rotating in opposite directions and located in the channel of the ring 30 (which increases the fan traction). The power of the rotary engine is taken from the shaft of the vane compressor through the unit box to drive the units and screw.

Степень повышения давления в диагональной и осевой ступени компрессора составляет примерно 2,3-2,6 в роторном компрессоре при политропическом сжатии примерно 10-12 и более, т.е. суммарная степень сжатия составит 23-31 и более. Двигатель двойного действия. Для уменьшения теплоподвода к горячим деталям и увеличения надежности и ресурса введено жидкостное охлаждение с использованием образующегося перегретого пара в паровом роторном двигателе.The degree of pressure increase in the diagonal and axial stages of the compressor is about 2.3-2.6 in a rotary compressor with polytropic compression of about 10-12 or more, i.e. the total compression ratio will be 23-31 or more. Double action engine. To reduce the heat supply to hot parts and increase reliability and service life, liquid cooling was introduced using the generated superheated steam in a steam rotary engine.

На Уфимском моторостроительном производственном объединении (УМПО) был изготовлен и испытан опытный образец пневматического гайковерта Е6374-0190 с роторным двигателем (позже выдан патент №2246040 - аналог предлагаемого двигателя).At the Ufa Engine-Building Production Association (UMPO), a prototype of an E6374-0190 pneumatic wrench with a rotary engine was manufactured and tested (later patent No. 2246040, an analogue of the proposed engine, was issued).

Несмотря на некоторые конструктивные недоработки и производственные дефекты при изготовлении, двигатель подтвердил свою работоспособность.Despite some design flaws and manufacturing defects in the manufacture, the engine confirmed its efficiency.

Claims

A turbo-rotor engine comprising a rotary compressor and an engine made of two blade rotors, one is external with compressor inlets and engine exhaust windows and inwardly directed blades with differential valves at the compressor and engine, the second rotor is internal, each rotor has roller clutches with a fixed external cage and with an external cage on the output shaft, characterized in that the turbo-rotor engine contains a blade compressor and a turbine, two rotor blades are made coaxial, inlet The compressor windows are made in the front cover and the cylinder, the engine exhaust windows are made in the cylinder and the back cover, the rotors of the compressor and the engine are separated by the intermediate wall of the outer rotor, which has channels for supplying and removing the cooling component to the blades of different twists on the disk inside the intermediate wall, the second rotor is made with a nozzle in the front cover and a flame tube inside the cylinder, supported by the consoles of the inner shell on the caps, there are outward-facing vanes with ball spools on the cylinder channels connecting the working chamber of the compressor with the combustion chamber and the combustion chamber with the working chambers of the engine, the output shaft has fingers on which satellites are located, engaged with the stationary gear and pinion shaft of the blade compressor, inside which there is a pipe for supplying fuel to the two-component nozzle, on the shaft bearings a first-stage turbine with blades connected to an external disk, to which a third-stage turbine blade is connected, a disk and a shaft of which bearings on the turbine shaft of the second stage and bearings of the fixed support, and on the disk connecting the turbine blades of the first and third stages, there are fan blades in the channel of the ring, the turbo-rotor engine is liquid-cooled with a pipe connected to the channels of the shafts of both rotors passing into the front channels rotor caps, cylinder channels, channels of intermediate walls and rear covers connected to a cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine, which includes the hollow console of the inner shell of the flame tube having hollow vanes connected to the double-walled flame tube cavity, hollow vanes connect the flame tube cavity to the inlet manifold of the steam rotary engine located between the rotary compressor and the rotor engine, the exhaust windows of the steam engine exit to the exhaust manifold connected by channels to the cavity of the fan ring ; the second pipe is located on the manifold above the exhaust windows of the engine, connected by channels to the cavity in the nozzle body and the cavity in the rear cover of the internal rotor of the engine, and on the fairing behind the turbines of the first, second, third stages there is a pipe connected to the cavity of the turbine shaft of the second stage and fourth steps, with fan blades and a cavity of the shaft of a rotary engine, and an exhaust pipe connected to the first and second pipes.