RU2469203C2 - Роликолопастной двигатель с внешним подводом тепла - Google Patents
Роликолопастной двигатель с внешним подводом тепла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469203C2 RU2469203C2 RU2011107078/06A RU2011107078A RU2469203C2 RU 2469203 C2 RU2469203 C2 RU 2469203C2 RU 2011107078/06 A RU2011107078/06 A RU 2011107078/06A RU 2011107078 A RU2011107078 A RU 2011107078A RU 2469203 C2 RU2469203 C2 RU 2469203C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- rotor
- shaft
- cylinder
- blades
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F01C1/14—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F01C1/20—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
- F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/008—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for rotary or oscillating-piston machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/0535—Seals or sealing arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2253/00—Seals
- F02G2253/01—Rotary piston seals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/10—Rotary pistons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению. Роликолопастной двигатель с внешним подводом теплоты содержит расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящими и отводящими трубопроводами, а также с нагревателем, охладительной системой и регенераторами. В корпусах рабочих цилиндров установлены выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации. Соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров. Лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора. В подводящих трубопроводах установлен регулирующий клапанный механизм. Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение надежности и удельной мощности двигателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям с внешним подводом тепла, и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в механическую в приводах различных механизмов, в частности для привода электрогенераторов микро- и мини-ТЭЦ.
Известен роторно-поршневой двигатель с внешним подводом тепла (патент РФ №2387844, МПК F01G 1/077, F02G 11/044, опубл. 27.04.2010 г.), содержащий два рабочих узла, каждый из которых имеет цилиндр, внутри которого установлены с возможностью вращения два подвижных ротора. Каждый ротор содержит выходной вал и два поршня, при этом между поршнями образованы четыре рабочих камеры. Роторы вращаются неравномерно, а именно по закону, задаваемому кулачковым механизмом. Такт сжатия и расширения в рабочей камере происходит между поршнями роторов в момент сближения или удаления поршней друг от друга.
Недостатком такой конструкции является наличие сложной системы преобразования колебательного движения ротора во вращательное движение вала.
Известен роторный двигатель с внешнем подводом теплоты (патент РФ №2255235, МПК F01G 1/04, опубл. 27.06.2005 г.) с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащий, по меньшей мере, два рабочих цилиндра, в каждом из которых размещен ротор. Роторы расположены на одном эксцентриковом валу и снабжены разделительными пластинами. Двигатель также имеет нагреватель, холодильник и теплообменник. Рабочие цилиндры имеют разные по величине рабочие объемы и соединены между собой соответствующим образом каналами. При этом полость нагнетания малого цилиндра соединена каналом с полостью расширения большого цилиндра через теплообменник и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра соединена каналом с полостью нагнетания большого цилиндра через теплообменник и охладитель.
Недостатком такой конструкции является то, что расположение роторов на одном эксцентриковом валу технологически усложняет изготовление такого двигателя, что непосредственно влияет на себестоимость.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и удельной мощности двигателя.
Это достигается тем, что в роликолопастном двигателе с внешним подводом тепла, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащем расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящим и отводящим трубопроводами через охладительную систему, регенератор и нагреватель, в корпусах рабочих цилиндров установлены выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации, а соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров, кроме того, лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора.
На фиг.1 представлен общий вид роликолопастного двигателя с внешним подводом тепла; на фиг.2 - вид А (вид справа); на фиг.3 - сечение Б-Б; на фиг.4 - сечение В-В, разрез рабочего цилиндра большего объема; на фиг.5 - сечение Г-Г, разрез рабочего цилиндра меньшего объема.
Роликолопасной двигатель с внешним подводом тепла содержит два с разными объемами рабочих цилиндра 1 и 2 (фиг.1, 3) с роторами 3 и 4, установленными на валу 5 (фиг.3). В рабочем цилиндре большего объема 1 установлены ролики-разделители с пазами 6, 7, 8, 9 (фиг.4), а в рабочем цилиндре меньшего объема установлены ролики-разделители с пазами 10, 11, 12, 13 (фиг.5). Ролики-разделители 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 кинематически связаны с валом 5 механизмом синхронизации 14. Можно применить, например, четырехлопастной ротор. Ротор 3 имеет лопасти 15, 16, 17, 18, а ротор 4 имеет лопасти 19, 20, 21, 22. Лопасти ротора 3 расположены с угловым сдвигом по отношению к лопастям ротора 4. Рабочий объем рабочего цилиндра 1 посредством подводящего трубопровода 23 соединен с нагревателем 24, а посредством отводящего трубопровода 25 через охладительную систему 26 и подводящий трубопровод 27 с рабочим объемом рабочего цилиндра 2. Рабочий объем рабочего цилиндра 2 посредством отводящего трубопровода 28 через регенераторы 29 соединен с нагревателем 24. Кроме того, в подводящих трубопроводах 23 и 27 установлены регулирующие клапанные механизмы 30 и 31.
Устройство работает следующим образом.
При нагреве рабочего тела, например газа, в нагревателе 24 происходит повышение давления в подводящем трубопроводе 23, открываются клапаны регулирующего клапанного механизма 30 и в рабочий цилиндр 1 поступает порция рабочего газа, которая, воздействуя на лопасти 16 и 18 ротора 3, приводит его в движение.
После того как лопасти 16 и 18 достигнут канала отвода газа, рабочее тело поступает в отводящие трубопроводы 25 и соответственно в охладительную систему 26, где снижается температура и давление газа. Далее через клапаны регулирующего клапанного механизма 31 газ поступает в рабочий цилиндр 2, выполняющий функцию компрессора, сжимается и через отводящие трубопроводы 28 и регенератор 29 поступает в нагреватель 24. Затем цикл движения рабочего тела по устройству повторяется.
В каждом рабочем цилиндре образуется два рабочих объема, которые ограничиваются роликами-разделителями, лопастями, ротором и рабочим цилиндром. В четырех рабочих объемах рабочих цилиндров осуществляются все такты термодинамического цикла Стирлинга: впуск, сжатие, подвод тепла, рабочий ход, выпуск и отвод тепла. Из-за разницы в площадях поверхности роторов 3, 4 возникает результирующая сила
F=2Δp(Sb-Sm),
где F - результирующая сила, действующая на ротор;
Δр - разность давлений в ветвях высокого и низкого давлений;
Sb - рабочая площадь лопасти большого ротора:
Sm - рабочая площадь лопасти малого ротора.
Эта сила вращает вал 5 с роторами 3 и 4, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему.
Частота вращения обеспечивается автоматической системой управления регулирования давления рабочего тела, а полезный рабочий объем двигателя равен разности объемов двух цилиндров, что позволяет задавать требуемую мощность двигателя. Применение регулирующего клапанного механизма позволяет задавать требуемые параметры рабочего процесса.
Claims (2)
1. Роликолопастной двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящими и отводящими трубопроводами, а также с нагревателем, охладительной системой и регенераторами, отличающийся тем, что в корпусах рабочих цилиндров установлены выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации, а соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров, при этом лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора.
2. Роликолопастной двигатель с внешним подводом теплоты по п.1, отличающийся тем, что в подводящих трубопроводах установлен регулирующий клапанный механизм.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011107078/06A RU2469203C2 (ru) | 2011-02-24 | 2011-02-24 | Роликолопастной двигатель с внешним подводом тепла |
| PCT/RU2012/000104 WO2012115535A2 (ru) | 2011-02-24 | 2012-02-14 | Ролико - лопастной двигатель с внешним подводом тепла |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011107078/06A RU2469203C2 (ru) | 2011-02-24 | 2011-02-24 | Роликолопастной двигатель с внешним подводом тепла |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011107078A RU2011107078A (ru) | 2012-08-27 |
| RU2469203C2 true RU2469203C2 (ru) | 2012-12-10 |
Family
ID=46721379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011107078/06A RU2469203C2 (ru) | 2011-02-24 | 2011-02-24 | Роликолопастной двигатель с внешним подводом тепла |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2469203C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012115535A2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2159274A1 (de) * | 1971-11-30 | 1973-06-07 | Klaus Bruchner | Kreiskolben - heissgasmotor |
| US4138848A (en) * | 1976-12-27 | 1979-02-13 | Bates Kenneth C | Compressor-expander apparatus |
| RU2063515C1 (ru) * | 1994-02-11 | 1996-07-10 | Герман Павлович Тярасов | Двухсекционная роликолопастная гидромашина |
| RU2129704C1 (ru) * | 1997-02-21 | 1999-04-27 | Домогацкий Виктор Викторович | Генератор расхода рабочей среды |
| RU2224129C2 (ru) * | 2002-04-12 | 2004-02-20 | Палецких Владимир Михайлович | Двигатель стирлинга с герметичными камерами |
| RU2255235C1 (ru) * | 2004-02-05 | 2005-06-27 | Нисковских Виталий Максимович | Роторный двигатель с внешним подводом теплоты |
-
2011
- 2011-02-24 RU RU2011107078/06A patent/RU2469203C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-02-14 WO PCT/RU2012/000104 patent/WO2012115535A2/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2159274A1 (de) * | 1971-11-30 | 1973-06-07 | Klaus Bruchner | Kreiskolben - heissgasmotor |
| US4138848A (en) * | 1976-12-27 | 1979-02-13 | Bates Kenneth C | Compressor-expander apparatus |
| RU2063515C1 (ru) * | 1994-02-11 | 1996-07-10 | Герман Павлович Тярасов | Двухсекционная роликолопастная гидромашина |
| RU2129704C1 (ru) * | 1997-02-21 | 1999-04-27 | Домогацкий Виктор Викторович | Генератор расхода рабочей среды |
| RU2224129C2 (ru) * | 2002-04-12 | 2004-02-20 | Палецких Владимир Михайлович | Двигатель стирлинга с герметичными камерами |
| RU2255235C1 (ru) * | 2004-02-05 | 2005-06-27 | Нисковских Виталий Максимович | Роторный двигатель с внешним подводом теплоты |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012115535A3 (ru) | 2012-11-22 |
| RU2011107078A (ru) | 2012-08-27 |
| WO2012115535A2 (ru) | 2012-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6216462B1 (en) | High efficiency, air bottoming engine | |
| EP1492940B1 (en) | Scroll-type expander having heating structure and steam engine employing the expander | |
| WO2020231292A1 (ru) | Роторный двигатель с внешним подводом теплоты (варианты) | |
| US20160341187A1 (en) | Reciprocating motor-compressor with integrated stirling engine | |
| JP2014517189A (ja) | 熱空気機関 | |
| US9945321B2 (en) | Hot gas engine | |
| RU2387844C2 (ru) | Роторно-поршневой двигатель с внешним подводом тепла | |
| RU2469203C2 (ru) | Роликолопастной двигатель с внешним подводом тепла | |
| EP2920433B1 (en) | Rotary expander and cogeneration plant of electrical and heat energy comprising the rotary expander | |
| RU107551U1 (ru) | Ролико-лопастной двигатель с внешним подводом тепла | |
| US10598050B2 (en) | Scissor type compression and expansion machine used in a thermal energy recuperation system | |
| RU2564172C2 (ru) | Роторная машина | |
| RU2410554C2 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2491431C2 (ru) | Способ работы роторного двигателя внутреннего сгорания | |
| KR20030068378A (ko) | 스털링 엔진 또는 냉동기로 활용할 수 있는 스크롤형 열교환 시스템 | |
| RU2451811C2 (ru) | Роторный двигатель внешнего сгорания | |
| JP2589521B2 (ja) | 熱エネルギ利用装置 | |
| RU2625071C2 (ru) | Роторный двигатель Стирлинга | |
| RU2362881C2 (ru) | Многоцилиндровая турбина объемного расширения | |
| JP2000320453A (ja) | 膨脹機能および圧縮機能を持つ回転式流体機械およびベーン式流体機械 | |
| KR101079131B1 (ko) | 유체펌프가 연결되는 스터링엔진 | |
| JP3780281B2 (ja) | 冷凍システム | |
| WO2003012257A1 (en) | A stirling machine utilizing a double action planetary machine | |
| US20140178237A1 (en) | Heat engine with linear actuators | |
| RU165397U1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130225 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150810 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180225 |