RU2451811C2 - Rotary internal combustion engine - Google Patents

Rotary internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2451811C2
RU2451811C2 RU2010135645/06A RU2010135645A RU2451811C2 RU 2451811 C2 RU2451811 C2 RU 2451811C2 RU 2010135645/06 A RU2010135645/06 A RU 2010135645/06A RU 2010135645 A RU2010135645 A RU 2010135645A RU 2451811 C2 RU2451811 C2 RU 2451811C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
section
hot
cold
rotor
blade
Prior art date
Application number
RU2010135645/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010135645A (en
Inventor
Юрий Петрович Андреев (RU)
Юрий Петрович Андреев
Original Assignee
Юрий Петрович Андреев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Петрович Андреев filed Critical Юрий Петрович Андреев
Priority to RU2010135645/06A priority Critical patent/RU2451811C2/en
Publication of RU2010135645A publication Critical patent/RU2010135645A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2451811C2 publication Critical patent/RU2451811C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed engine comprises rotor, vanes, at least, two housings, seals and two sections: hot and cold. Rotors of said sections are rigidly fitted on common shaft. Hot section rotor is longer than that in cold section. Cold section vane operating area and chamber volume are larger than those in hot sections. Engine comprises cold section inlet, cold section outlet, got section inlet and hot section outlet. Hot and cold section chambers are communicated via two tubes, one extending through cooling chamber and another one extending through heating chamber. Both said tubes cross regeneration chamber. Valve is arranged on line extending from regeneration chamber to cold section. Vane parts are located on opposite sides of rotational axis. Every vane is completely extended and fixed relative to rotating rotor, at the moment when distance between opposite walls equals vane length.
EFFECT: higher efficiency.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к двигателестроению. Известен роторный двигатель внешнего сгорания патент [РФ №2208176]. В этом двигателе все процессы происходят в одной секции, разделенной пластинами на части. В результате холодный газ в части «в» нагревается от соседних частей, через общие разделяющие пластины и корпус двигателя. Что снижает КПД двигателя. Известен патент РФ №2258824. В этом двигателе также горячая и холодная камеры расположены в одном корпусе. Их разделяет статор. Поэтому горячий газ будет охлаждаться, а холодный нагреваться через общие стенки корпуса и ротор. Что также снизит КПД двигателя.The invention relates to the field of mechanical engineering and, in particular, to engine building. Known rotary external combustion engine patent [RF No. 2208176]. In this engine, all processes occur in one section, divided by plates into parts. As a result, the cold gas in the part "b" is heated from the neighboring parts, through the common dividing plates and the engine casing. Which reduces the efficiency of the engine. Known RF patent No. 2258824. In this engine, hot and cold chambers are also located in one housing. They are separated by a stator. Therefore, hot gas will be cooled, and cold gas will be heated through the common walls of the housing and the rotor. Which will also reduce engine efficiency.

Известно описание роторного двигателя внешнего сгорания в журнале «Наука и жизнь» №3 за 2007 г. Этот двигатель взят за прототип.The description of the rotary external combustion engine in the journal "Science and Life" No. 3 for 2007 is known. This engine is taken as a prototype.

Основная идея данного решения состоит в том, что на общем валу установлены два рабочих цилиндра разной длины с эксцентриковыми роторами и подпружиненными разделительными пластинами. Полость нагнетания (условно - сжатия) малого цилиндра соединена с полостью расширения большого цилиндра через канавки в разделительных пластинах, трубопровод, теплообменник-регенератор и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра - с полостью нагнетания большого цилиндра через регенератор и холодильник.The main idea of this solution is that two working cylinders of different lengths with eccentric rotors and spring-loaded dividing plates are installed on a common shaft. The injection cavity (conditionally - compression) of the small cylinder is connected to the expansion cavity of the large cylinder through grooves in the separation plates, the pipeline, the heat exchanger-regenerator and heater, and the expansion cavity of the small cylinder is connected to the injection cavity of the large cylinder through the regenerator and the refrigerator.

Двигатель работает следующим образом. В каждый момент времени из малого цилиндра в ветвь высокого давления поступает некоторый объем газа. Чтобы заполнить полость нагнетания большого цилиндра и при этом сохранить давление, газ нагревают в регенераторе и нагревателе; его объем увеличивается, и давление остается постоянным. То же, но "с обратным знаком" происходит в ветви низкого давления. Из-за разницы в площадях поверхности роторов возникает результирующая сила F=Δp(S6-Sм), где Δр - разность давлений в ветвях высокого и низкого давлений; S6 - рабочая площадь большого ротора; Sм - рабочая площадь малого ротора. Эта сила вращает вал с роторами, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему. Полезный рабочий объем двигателя равен разности объемов двух цилиндров.The engine operates as follows. At each moment of time, a certain volume of gas enters from the small cylinder into the high pressure branch. To fill the injection cavity of the large cylinder and still maintain pressure, the gas is heated in the regenerator and heater; its volume increases, and the pressure remains constant. The same, but "with the opposite sign" occurs in the low pressure branch. Due to the difference in the surface areas of the rotors, the resulting force F = Δp (S 6 -S m ) arises, where Δр is the pressure difference in the branches of high and low pressure; S 6 - the working area of the large rotor; S m - the working area of the small rotor. This force rotates the shaft with rotors, and the working fluid is continuously circulating, sequentially passing through the entire system. The effective engine displacement is equal to the difference in volumes between the two cylinders.

В этом двигателе отсутствует клапан в ветви высокого давления, что не позволяет повысить давление холодного газа перед его подачей в регенератор и нагреватель. Также отсутствие клапана позволяет части горячего газа поступать обратно в секцию короткого ротора. Все это снижает КПД двигателя.This engine does not have a valve in the high-pressure branch, which does not allow increasing the pressure of cold gas before it is supplied to the regenerator and heater. Also, the lack of a valve allows part of the hot gas to flow back into the short rotor section. All this reduces the efficiency of the engine.

Целью заявленного решения является устранение этих недостатков путем применения иной конструкции лопаток и двигателя.The aim of the claimed solution is to eliminate these shortcomings by using a different design of the blades and the engine.

Техническим результатом является улучшение организации процесса смазки двигателя, исключение попадания сгоревших газов в рабочую смесь, повышение КПД.The technical result is to improve the organization of the engine lubrication process, eliminating the ingress of burnt gases into the working mixture, increasing efficiency.

Указанная цель и результат достигаются за счет того, что роторный двигатель внешнего сгорания, состоящий из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, впускного отверстия, впускного окна камеры сгорания, впускного клапана, камеры сгорания, свечи зажигания, выпускного клапана, выпускного окна, выпускного отверстия, уплотняющих элементов, отличающийся тем, что состоит из двух секций: горячей и холодной, роторы которых жестко закреплены на одном валу, причем ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции, а рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции; полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации, на пути от которой к холодной секции установлен клапан.The specified goal and result are achieved due to the fact that the rotary external combustion engine, consisting of a rotor, blades, at least two bodies, an inlet, an inlet window of a combustion chamber, an inlet valve, a combustion chamber, a spark plug, an exhaust valve, an exhaust window, an exhaust holes, sealing elements, characterized in that it consists of two sections: hot and cold, the rotors of which are rigidly fixed to one shaft, and the rotor of the hot section is longer than the rotor of the cold section, and the working area of the blade and volume eat more cavities in the hot section; the cavities of the hot and cold sections are interconnected by two pipes, one of which passes through the cooling cavity, the other through the heating cavity, and both intersect the regeneration cavity, on the way from which the valve is installed to the cold section.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 показана конструкция двигателя, где 1 - ротор, 2 - лопатка, 3 - корпус, 4 - перегородка между рабочей и управляющей полостями, 5 - управляющая полость, 6 - рабочая полость, 7 - уплотнение на лопатке.Figure 1 shows the design of the engine, where 1 is the rotor, 2 is the blade, 3 is the casing, 4 is the partition between the working and control cavities, 5 is the control cavity, 6 is the working cavity, 7 is the seal on the blade.

На Фиг.2, 3, 4, 5 - принцип работы двигателя, где 8 - холодильник, 9 - регенератор, 10 - нагреватель, 11 - клапан, 12 - входное окно холодной секции, 13 - выходное окно холодной секции, 14 - входное окно горячей секции, 15 - выходное окно горячей секции, 16 - лопатка в горячей секции, 17 - лопатка в холодной секции.Figure 2, 3, 4, 5 - the principle of the engine, where 8 is the refrigerator, 9 is the regenerator, 10 is the heater, 11 is the valve, 12 is the input window of the cold section, 13 is the output window of the cold section, 14 is the input window hot section, 15 - the exit window of the hot section, 16 - the blade in the hot section, 17 - the blade in the cold section.

Двигатель внешнего сгорания состоит из двух секций - горячей (Б) и холодной (А). Их роторы жестко закреплены на одном валу. Для более удобного показа принципа работы двигателя секции изображены на чертежах раздельно. Ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции. Поэтому рабочая площадь лопатки (16) и объем полости больше у горячей секции. Полости горячей (Б) и холодной (А) секций соединяются между собой, как показано на Фиг.2. Так как процессы в полостях аналогичны, на чертеже изображена только пара полостей. При движении газа он проходит через регенератор (9), нагреватель (10), холодильник (8), клапан (11).The external combustion engine consists of two sections - hot (B) and cold (A). Their rotors are rigidly fixed on one shaft. For a more convenient demonstration of the principle of engine operation, the sections are shown separately in the drawings. The rotor of the hot section is longer than the rotor of the cold section. Therefore, the working area of the blade (16) and the volume of the cavity are larger at the hot section. The cavities of the hot (B) and cold (A) sections are interconnected, as shown in Figure 2. Since the processes in the cavities are similar, only a pair of cavities is shown in the drawing. When the gas moves, it passes through a regenerator (9), a heater (10), a refrigerator (8), and a valve (11).

Работает двигатель следующим образом.The engine operates as follows.

Лопатка (17) находится перед входным отверстием (12). Клапан (11) закрыт. Газ из горячей секции, проходя через регенератор (9) и холодильник (8) в холодную секцию, охлаждается и уменьшается в объеме. Давление в горячей секции уменьшается. Лопатка (16) не дошла до входного окна (14) (положение Фиг.3). При дальнейшем вращении лопатка (17) сжимает газ в холодной секции. И одновременно засасывает охлажденный газ из горячей секции. При достижении некоторого давления клапан (11) открывается. В это время лопатка (16) в горячей секции проходит входное отверстие (14). Проходя через регенератор (9) и нагреватель (10), газ нагревается, увеличивает свой объем и давит на лопатку (16), совершая работу. В тоже время лопатка (16) начинает вытеснять горячий газ от предыдущего цикла. Этот газ, проходя через регенератор (9), отдает тепло газу, который в это время идет из холодной в горячую секцию. Затем дополнительно охлаждается в холодильнике (8), уменьшая свой объем, и поступает в холодную секцию (положение Фиг.4). При дальнейшем вращении лопатка (17) вытесняет весь газ из холодной секции, который расширяясь, совершает работу в горячей секции. При достижении лопаткой (17) холодной секции выходного отверстия (13) клапан (11) закрывается. Газ из холодной секции не поступает в горячую. Но газ, нагреваясь и расширяясь в горячей секции, продолжает давить на лопатку, совершая работу (положение Фиг.5). После прохождения лопаткой (16) выходного отверстия горячей секции (15) горячий газ начинает через регенератор (9) и холодильник (8) поступать в холодную секцию. Охлаждаясь, он уменьшает свой объем. Давление в горячей полости начинает снижаться. Клапан (11) закрыт. За то время, пока второй конец лопатки (17) достигнет входного отверстия холодной секции (12), давление в горячей и холодной секциях сравняется (положение Фиг.6). Когда второй конец лопатки (17) достигает входного отверстия (12) холодной секции, процесс повторяется. Процессы в других парах полостей аналогичны. Поэтому за один оборот вала произойдет шесть рабочих циклов. Причем, в любой момент времени, как минимум в одной полости всегда будет происходить рабочий цикл.The blade (17) is located in front of the inlet (12). Valve (11) is closed. Gas from the hot section, passing through the regenerator (9) and the refrigerator (8) into the cold section, is cooled and reduced in volume. The pressure in the hot section decreases. The blade (16) did not reach the input window (14) (position of Figure 3). With further rotation, the blade (17) compresses the gas in the cold section. And at the same time it draws in chilled gas from the hot section. When a certain pressure is reached, the valve (11) opens. At this time, the blade (16) in the hot section passes the inlet (14). Passing through the regenerator (9) and the heater (10), the gas heats up, increases its volume and presses on the blade (16), doing the work. At the same time, the blade (16) begins to displace the hot gas from the previous cycle. This gas, passing through the regenerator (9), gives off heat to the gas, which at this time goes from the cold to the hot section. Then it is additionally cooled in the refrigerator (8), reducing its volume, and enters the cold section (position of Figure 4). With further rotation, the blade (17) displaces all gas from the cold section, which, expanding, performs work in the hot section. When the blade (17) reaches the cold section of the outlet (13), the valve (11) closes. Gas from the cold section does not enter the hot section. But the gas, heating up and expanding in the hot section, continues to put pressure on the blade, performing work (position of Figure 5). After the blade (16) passes through the outlet of the hot section (15), the hot gas begins to flow through the regenerator (9) and the refrigerator (8) into the cold section. When cooling, it reduces its volume. The pressure in the hot cavity begins to decline. Valve (11) is closed. During the time until the second end of the blade (17) reaches the inlet of the cold section (12), the pressure in the hot and cold sections will equal (position 6). When the second end of the blade (17) reaches the inlet (12) of the cold section, the process is repeated. The processes in other pairs of cavities are similar. Therefore, in one revolution of the shaft there will be six duty cycles. Moreover, at any time, at least in one cavity, the working cycle will always occur.

Количество полостей в секции может быть другим, но обязательно нечетным. Принцип работы лопатки состоит в следующем. В определенный момент расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки. Лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении. При вращении ротора лопатка взаимодействуете корпусом в управляющей полости (5). При этом лопатка двигается относительно ротора (1) в радиальном направлении.The number of cavities in a section may be different, but always odd. The principle of operation of the scapula is as follows. At a certain point, the distance between the opposite walls is equal to the length of the scapula. The blade is fully extended and stationary relative to the rotor during rotation. When the rotor rotates, the blade interacts with the body in the control cavity (5). In this case, the blade moves relative to the rotor (1) in the radial direction.

При дальнейшем вращении лопатка под воздействием стенки корпуса начинает вдвигаться в ротор, так как на противоположной стенке начинается полость. Когда лопатка полностью вдвигается в ротор, она неподвижна относительно него. Так циклически двигаясь относительно ротора, лопатка создает области переменного объема в полостях. Так как части лопатки находятся по разные стороны оси вращения, то на лопатку будет действовать центробежная сила только части лопатки, выступающей из ротора.With further rotation, the blade under the influence of the body wall begins to move into the rotor, since a cavity begins on the opposite wall. When the blade completely slides into the rotor, it is stationary relative to it. So cyclically moving relative to the rotor, the blade creates areas of variable volume in the cavities. Since the parts of the blade are located on opposite sides of the axis of rotation, the centrifugal force of only the part of the blade protruding from the rotor will act on the blade.

Лопаток также может быть больше, чем одна. Горячие газы будут расширяться в большем объеме, поэтому температура и давление выхлопных газов перед выходом в атмосферу будет меньше, что увеличит КПД.Blades can also be more than one. Hot gases will expand in a larger volume, so the temperature and pressure of the exhaust gases before entering the atmosphere will be less, which will increase the efficiency.

Сгоревшие газы не будут попадать в рабочую смесь, так как полости сжатия и сгорания разделены.The burnt gases will not enter the working mixture, since the compression and combustion cavities are separated.

Claims (1)

Роторный двигатель внешнего сгорания, состоящий из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, уплотняющих элементов, состоящий из двух секций: горячей и холодной, роторы которых жестко закреплены на одном валу, причем ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции, а рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции; содержит входное окно холодной секции, выходное окно холодной секции, входное окно горячей секции, выходное окно горячей секции; полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации, на пути от которой к холодной секции установлен клапан, отличающийся тем, что части лопатки находятся по разные стороны оси вращения, и каждая лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении в момент, когда расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки. A rotary external combustion engine, consisting of a rotor, blades, at least two housings, sealing elements, consisting of two sections: hot and cold, the rotors of which are rigidly fixed to one shaft, and the rotor of the hot section is longer than the rotor of the cold section, and the working area scapulae and cavity volume are larger in the hot section; contains an entrance window of a cold section, an exit window of a cold section, an entrance window of a hot section, an exit window of a hot section; the cavities of the hot and cold sections are interconnected by two pipes, one of which passes through the cooling cavity, the other through the heating cavity, and both intersect the regeneration cavity, on the way from which to the cold section a valve is installed, characterized in that the parts of the blade are different side of the axis of rotation, and each blade is fully extended and stationary relative to the rotor during rotation at a time when the distance between the opposite walls is equal to the length of the blade.
RU2010135645/06A 2010-08-27 2010-08-27 Rotary internal combustion engine RU2451811C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135645/06A RU2451811C2 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Rotary internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135645/06A RU2451811C2 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Rotary internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010135645A RU2010135645A (en) 2012-03-10
RU2451811C2 true RU2451811C2 (en) 2012-05-27

Family

ID=46028683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010135645/06A RU2451811C2 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Rotary internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2451811C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625071C2 (en) * 2015-12-18 2017-07-11 Должикова Лидия Павловна Rotary stirling engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3488945A (en) * 1968-04-24 1970-01-13 Donald A Kelly Rotary stirling cycle engines
DE2159274A1 (en) * 1971-11-30 1973-06-07 Klaus Bruchner CIRCULAR PISTON HOT GAS ENGINE
DE4317690A1 (en) * 1993-05-27 1993-11-11 Gerold Weiss Hot gas motor working on Stirling motor principle - has conventional rotating piston air engine, compressor, and heat exchangers, connected by common shaft to form closed gas circuit
RU2117802C1 (en) * 1994-07-12 1998-08-20 Валерий Александрович Мухин Stirling cycle machine
RU2255235C1 (en) * 2004-02-05 2005-06-27 Нисковских Виталий Максимович Rotary engine with external supply of heat
RU2258824C2 (en) * 2003-05-12 2005-08-20 Махачев Камалдин Исматулаевич External combustion engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3488945A (en) * 1968-04-24 1970-01-13 Donald A Kelly Rotary stirling cycle engines
DE2159274A1 (en) * 1971-11-30 1973-06-07 Klaus Bruchner CIRCULAR PISTON HOT GAS ENGINE
DE4317690A1 (en) * 1993-05-27 1993-11-11 Gerold Weiss Hot gas motor working on Stirling motor principle - has conventional rotating piston air engine, compressor, and heat exchangers, connected by common shaft to form closed gas circuit
RU2117802C1 (en) * 1994-07-12 1998-08-20 Валерий Александрович Мухин Stirling cycle machine
RU2258824C2 (en) * 2003-05-12 2005-08-20 Махачев Камалдин Исматулаевич External combustion engine
RU2255235C1 (en) * 2004-02-05 2005-06-27 Нисковских Виталий Максимович Rotary engine with external supply of heat

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625071C2 (en) * 2015-12-18 2017-07-11 Должикова Лидия Павловна Rotary stirling engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010135645A (en) 2012-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8033264B2 (en) Rotary engine
US10309222B2 (en) Revolving outer body rotary vane compressor or expander
RU2407899C1 (en) Rotary piston ice
RU187136U1 (en) QUICK MOTOR
RU183285U1 (en) VEHICLE ENGINE
RU2451811C2 (en) Rotary internal combustion engine
RU2538148C2 (en) Rotary-vane device
CA2931575C (en) Compound engine assembly with exhaust pipe nozzle
RU2593858C1 (en) Combined rotary piston internal combustion engine
RU2538990C1 (en) Rotor-piston internal combustion engine
US10598050B2 (en) Scissor type compression and expansion machine used in a thermal energy recuperation system
RU168559U1 (en) ROTARY VALVE ENGINE
RU2699864C1 (en) Volumetric type rotary machine
RU2564172C2 (en) Rotary machine
RU2654555C1 (en) Sixty-rock rotary-pulse internal combustion engine
RU186583U1 (en) ROTARY ENGINE
RU2444636C2 (en) "fym-1" rotary piston engine
RU2410554C2 (en) Rotor inner combustion engine
KR20030076974A (en) Rankine cycle device
RU2786838C1 (en) Two-rotor four-stroke combustion engine
RU2425226C1 (en) Gas-rotor drive
RU2460898C1 (en) Thermal engine
RU2469203C2 (en) Roll-vane stirling engine
RU2362881C2 (en) Multicylinder cubical expansion turbine
RU2587506C2 (en) Method of operating rotary-vane machine (versions) and rotary-vane machine

Legal Events

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

Effective date: 20130828