RU2472005C2 - External combustion engine - Google Patents

External combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2472005C2
RU2472005C2 RU2011101577/06A RU2011101577A RU2472005C2 RU 2472005 C2 RU2472005 C2 RU 2472005C2 RU 2011101577/06 A RU2011101577/06 A RU 2011101577/06A RU 2011101577 A RU2011101577 A RU 2011101577A RU 2472005 C2 RU2472005 C2 RU 2472005C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
engine
wheels
shaft
rigidly
Prior art date
Application number
RU2011101577/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011101577A (en
Inventor
Виктор Альбертович Пилюш
Original Assignee
Виктор Альбертович Пилюш
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 Виктор Альбертович Пилюш filed Critical Виктор Альбертович Пилюш
Priority to RU2011101577/06A priority Critical patent/RU2472005C2/en
Publication of RU2011101577A publication Critical patent/RU2011101577A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2472005C2 publication Critical patent/RU2472005C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: external combustion engine includes sealed housing in the form of flattened cone, which is partially filled with heat carrier. Housing includes evaporator and condenser. The housing includes heat-insulating ring being the element of the housing and rigidly attached both to evaporative section, and to condensation section of the engine housing. Turbine impellers with moving blades enclosed with a rim are rigidly attached to heat-insulating ring. Turbine impellers are rigidly attached to engine shaft. Turbine wheels with guide vanes enclosed with the rim representing an internal annular magnet are installed on the shaft. Rims of all wheels are installed so that an annular gap with housing is formed. Wheels with guide vanes are installed with possibility of being rotated in relation to the shaft - on bearings. External annular magnet rigidly attached to the housing is installed above internal annular magnet. Propeller is rigidly fixed on the engine shaft. The condenser includes bars, on which there rigidly fixed are cone-shaped plates of wave-like profile both on internal, and external sides of the housing. Combustion chamber with injectors is located around evaporator.
EFFECT: reducing mass and dimensions characteristics of the engine; enlarging its functional capabilities.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано, в частности, в качестве двигателя летательного аппарата (Л.А.).The invention relates to the field of power engineering and can be used, in particular, as an engine of an aircraft (L.A.).

Известно устройство под названием двигателя Стирлинга, преобразующее тепловую энергию в механическую энергию вращения вала [1].A device is known under the name of the Stirling engine, which converts thermal energy into mechanical energy of rotation of the shaft [1].

К недостаткам указанного изобретения следует отнести сложность устройства, обусловленную использованием четырехзвенного кривошипно-шатунного механизма (КШМ).The disadvantages of this invention include the complexity of the device due to the use of a four-link crank mechanism (crank).

В качестве прототипа выбрано устройство по патенту РФ №2056606 под названием "Преобразователь тепловой энергии в механическую работу" [2].As a prototype, the device according to the patent of the Russian Federation No. 2056606 under the name "Converter of thermal energy into mechanical work" [2] was selected.

К недостаткам устройства-прототипа следует отнести большие массогабаритные характеристики, обусловленные низкоэффективной системой отвода тепла из конденсатора.The disadvantages of the prototype device include large weight and size characteristics due to the low-efficiency system of heat removal from the condenser.

Целью настоящего изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик двигателя, а также расширение его функциональных возможностей.The aim of the present invention is to reduce the overall dimensions of the engine, as well as expanding its functionality.

Суть изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

Для повышения эффективности теплообмена в районе конденсатора содержатся радиально установленные стержни, жестко закрепленные с корпусом двигателя. На стержни жестко крепятся конусные тарелки как внутри, так и снаружи герметичного корпуса. Конусные тарелки выполнены с развитой поверхностью теплообмена, например волнообразные. Со стороны вершины усеченного конуса установлен винт. Стержни и конусные тарелки выполнены из меди, или сплавов на ее основе.To increase the efficiency of heat transfer in the region of the capacitor contains radially mounted rods, rigidly fixed to the motor housing. Cone plates are rigidly attached to the rods both inside and outside the sealed enclosure. Cone plates are made with a developed heat exchange surface, for example, wave-like. From the top of the truncated cone, a screw is installed. Rods and conical plates are made of copper, or alloys based on it.

Предложенное техническое решение значительно увеличивает эффективность отвода тепла от конденсатора, уменьшает его размеры, что в конечном виде приводит к достижению поставленной цели.The proposed technical solution significantly increases the efficiency of heat removal from the condenser, reduces its size, which in the final form leads to the achievement of the goal.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На Фиг.1 представлен внешний вид двигателя (в разрезе).Figure 1 shows the appearance of the engine (in section).

На Фиг.2 представлен герметичный корпус со стержнями и конусными тарелками.Figure 2 presents a sealed housing with rods and conical plates.

На Фиг.3 изображена конусная тарелка.Figure 3 shows a conical plate.

На Фиг.4 представлена турбина двигателя (увеличено).Figure 4 presents the turbine of the engine (enlarged).

На Фиг.5 изображен профиль конусной тарелки.Figure 5 shows the profile of a cone plate.

На Фиг.6 представлен вариант двигателя с использованием солнечной энергии.Figure 6 presents a variant of the engine using solar energy.

Устройство двигателя внешнего сгорания.The device of an external combustion engine.

Двигатель внешнего сгорания содержит герметичный корпус 1 в форме усеченного конуса, частично заполненный теплоносителем. Корпус содержит испаритель 2 и конденсатор 3. В корпусе содержится теплоизоляционное кольцо 4, являющееся элементом корпуса и жестко скрепленное как с испарительным участком 5, так и с конденсационным участком 6 корпуса двигателя. К теплоизоляционному кольцу жестко крепятся рабочие колеса 7 турбины с рабочими лопатками 8, охваченные ободом 9. Рабочие колеса турбины жестко крепятся к валу 10 двигателя. На вал установлены колеса 11 турбины с направляющими лопатками 12, охваченными ободом 13, представляющим собою внутренний кольцевой магнит. Ободья всех колес установлены с образованием кольцевого зазора 14 с корпусом. Колеса с направляющими лопатками установлены с возможностью вращения по отношению к валу - на подшипниках 15. Над внутренним кольцевым магнитом установлен внешний кольцевой магнит 16, жестко связанный с кожухом (корпусом) 17 Л.А. На вал двигателя жестко крепится винт 18. В корпусе двигателя, в зоне конденсации, содержатся стержни 19, на которых жестко закреплены конусные тарелки 20 волнообразного профиля, при этом как с внутренней, так и с наружной стороны корпуса. Вокруг испарителя расположена 2-х спиральная камера сгорания 21 с оппозитно расположенными форсунками 22.The external combustion engine contains a sealed housing 1 in the form of a truncated cone, partially filled with coolant. The casing comprises an evaporator 2 and a condenser 3. The casing contains a heat-insulating ring 4, which is an element of the casing and is rigidly bonded to both the evaporation section 5 and the condensation section 6 of the engine casing. Turbine impellers 7 of the turbine with rotor blades 8, covered by the rim 9, are rigidly attached to the heat-insulating ring. Turbine impellers are rigidly attached to the motor shaft 10. The turbine wheels 11 are mounted on the shaft with guide vanes 12 covered by a rim 13, which is an internal ring magnet. The rims of all wheels are installed with the formation of an annular gap 14 with the housing. The wheels with guide vanes are mounted rotatably with respect to the shaft — on bearings 15. An external ring magnet 16 is mounted above the inner ring magnet and is rigidly connected to the casing (housing) 17 L.A. A screw 18 is rigidly fixed to the motor shaft. In the motor housing, in the condensation zone, there are rods 19 on which conical plates 20 of a wave-like profile are rigidly fixed, both from the inside and the outside of the case. Around the evaporator is a 2-spiral combustion chamber 21 with opposed nozzles 22.

При стационарном варианте применения двигателя, с использованием солнечной энергии, двигатель снабжен защитным кожухом 23, защищающим конденсатор от нагревания, спицами 24 для крепления кожуха, а также генератором 25. При этом винт выполняет функции и компрессора, и вентилятора.In a stationary version of the application of the engine, using solar energy, the engine is equipped with a protective casing 23, which protects the capacitor from heating, spokes 24 for attaching the casing, as well as a generator 25. In this case, the screw performs the functions of a compressor and a fan.

С целью наглядности и упрощения рисунка, на Фиг.1 и на Фиг.6 внутренние и внешние конусные тарелки со стержнями не показаны.For the purpose of clarity and simplification of the figure, in Fig.1 and Fig.6 internal and external conical plates with rods are not shown.

Работа двигателяEngine operation

При подаче топлива к форсункам 22, а также сжатого воздуха в 2-х спиральную камеру сгорания 21, происходит нагрев и испарение теплоносителя в испарителе 2. Пар под давлением поступает на рабочие лопатки 8 и направляющие лопатки 12 многоступенчатой турбины. Поскольку ободья 13 колес с направляющими лопатками зафиксированы от вращения с помощью магнитов 13 и 16, а рабочие колеса 7 жестко соединены (винтами) с корпусом 1, двигатель приходит во вращение. Теплоноситель в парообразном состоянии, пройдя через турбину, поступает в конденсатор 3, где охлаждается и переходит в жидкую фазу. Охлаждение происходит как за счет корпуса конденсатора, так и посредством внутренних конусных тарелок 20, жестко закрепленных на стержнях 19. Тепловой поток через стержни передается внешним конусным тарелкам, омываемым потоком воздуха, нагнетаемым винтом 18 в спиральную камеру сгорания 21.When fuel is supplied to the nozzles 22, as well as compressed air to the 2-spiral combustion chamber 21, heating and evaporation of the coolant in the evaporator 2 occurs. Steam under pressure enters the blades 8 and guide vanes 12 of the multi-stage turbine. Since the rims 13 of the wheels with guide vanes are fixed from rotation by means of magnets 13 and 16, and the impellers 7 are rigidly connected (screws) to the housing 1, the engine comes into rotation. The heat carrier in the vapor state, passing through the turbine, enters the condenser 3, where it is cooled and goes into the liquid phase. Cooling occurs both due to the condenser body, and through the internal conical plates 20, rigidly fixed to the rods 19. The heat flux through the rods is transmitted to the external conical plates, washed by the air stream, pumped by a screw 18 into the spiral combustion chamber 21.

Перейдя в жидкую фазу на внутренних конусных тарелках, теплоноситель осаждается на внутренней стенке конденсатора 3 и в виде тонкой пленки, под действием центробежных сил, возвращается в испаритель 2. Для этой цели между корпусом 1 и ободьями колес турбины 9 и 13 предусмотрен зазор 14. В испарителе теплоноситель вновь переходит в парообразное состояние и поступает на колеса турбин. Цикл замыкается.Having passed into the liquid phase on the inner cone plates, the coolant is deposited on the inner wall of the condenser 3 and in the form of a thin film, under the action of centrifugal forces, returns to the evaporator 2. For this purpose, a gap of 14 is provided between the casing 1 and the wheel rims of the turbine wheels 9 and 13. the evaporator coolant again goes into a vapor state and enters the turbine wheels. The cycle closes.

Достоинства предложенного технического решения.Advantages of the proposed technical solution.

Любой тепловой двигатель должен содержать как минимум четыре устройства: 1. Источник энергии. 2. Тепловую машину. 3. Конденсатор. 4. Насос.Any heat engine must contain at least four devices: 1. An energy source. 2. The heat engine. 3. Capacitor. 4. The pump.

Обычно все эти устройства существуют самостоятельно, занимают большие площади и объем и соединены между собою сложной системой коммуникаций. В предложенном техническом решении все необходимые устройства объединены в одном мобильном агрегате, а функции насоса исполняет сам двигатель, корпус которого выполнен в виде конуса.Usually, all these devices exist independently, occupy large areas and volume, and are interconnected by a complex communication system. In the proposed technical solution, all the necessary devices are combined in one mobile unit, and the pump itself performs the function of the engine, the casing of which is made in the form of a cone.

1. Задав необходимое значение конусности корпуса (угол α), а также число оборотов двигателя, можно гарантированно обеспечить надежный проход теплоносителя со встречными направлениями. А именно: в газообразном состоянии - из испарителя в конденсатор, проходя через турбину, а обратно, в жидком состоянии - из конденсатора в испаритель. При этом Л.А. с подобным двигателем, работа которого не зависит от ориентации в пространстве, может совершать любые фигуры высшего пилотажа.1. Having set the required value of the taper of the body (angle α), as well as the engine speed, it is guaranteed to ensure reliable passage of the coolant with opposite directions. Namely: in the gaseous state - from the evaporator to the condenser, passing through the turbine, and vice versa, in the liquid state - from the condenser to the evaporator. At the same time L.A. with a similar engine, the work of which does not depend on orientation in space, can perform any aerobatics.

2. Двигатель - всеядный, т.е. нетребовательный к качеству топлива. Форсунку можно настроить на любой вид топлива, при этом в жидком или газообразном виде. Двигатель может работать на солнечной энергии.2. The engine is omnivorous, i.e. undemanding to fuel quality. The nozzle can be configured for any type of fuel, while in liquid or gaseous form. The engine can run on solar energy.

3. Высокая надежность двигателя обеспечивается его конструкцией, поскольку все подвижные детали заключены в герметичный корпус. Наличие двух оппозитно расположенных форсунок и 2-х спиральной камеры сгорания также способствует увеличению надежности работы Л.А.3. High reliability of the engine is ensured by its design, since all moving parts are enclosed in a sealed enclosure. The presence of two opposed nozzles and a 2-spiral combustion chamber also increases the reliability of L.A.

4. Высокий КПД, поскольку тепло, перешедшее от конденсатора к внешним конусным тарелкам, утилизируется и дополнительно нагревает воздух, поступающий в камеру сгорания.4. High efficiency, since the heat transferred from the condenser to the external conical plates is utilized and additionally heats the air entering the combustion chamber.

Источники информацииInformation sources

1. Политехнический словарь. Издательство "Советская энциклопедия", Москва, 1980 г. С.500-501. Ст."Стирлинга двигатель".1. Polytechnical dictionary. Publishing house "Soviet Encyclopedia", Moscow, 1980. S.500-501. St. "Stirling engine."

2. Патент РФ №2056606 с приоритетом от 21.01.93 г.2. RF patent No. 2056606 with a priority of 01/21/93.

Claims (3)

1. Двигатель внешнего сгорания, содержащий герметичный корпус в форме усеченного конуса, частично заполненный теплоносителем, корпус содержит испаритель и конденсатор, в корпусе содержится теплоизоляционное кольцо, являющееся элементом корпуса и жестко скрепленное как с испарительным участком, так и с конденсационным участком корпуса двигателя, к теплоизоляционному кольцу жестко крепятся рабочие колеса турбины с рабочими лопатками, охваченными ободом, рабочие колеса турбины жестко крепятся к валу двигателя, на вал установлены колеса турбины с направляющими лопатками, охваченными ободом, представляющим собой внутренний кольцевой магнит, ободья всех колес установлены с образованием кольцевого зазора с корпусом, колеса с направляющими лопатками установлены с возможностью вращения по отношению к валу - на подшипниках, над внутренним кольцевым магнитом установлен внешний кольцевой магнит, жестко связанный с кожухом, отличающийся тем, что на вал двигателя жестко крепится винт, в конденсаторе содержатся стержни, на которых жестко закреплены конусные тарелки волнообразного профиля, при этом как с внутренней, так и с наружной стороны корпуса, вокруг испарителя расположена камера сгорания с форсунками.1. An external combustion engine comprising a sealed housing in the form of a truncated cone, partially filled with coolant, the housing contains an evaporator and a condenser, the housing contains a heat-insulating ring, which is an element of the housing and rigidly bonded to both the evaporation section and the condensation section of the engine housing, to heat-insulating ring turbine impellers are rigidly fixed with impellers covered by the rim, turbine impellers are rigidly attached to the motor shaft, wheels are mounted on the shaft turbines with guide vanes covered by a rim, which is an inner ring magnet, the rims of all wheels are mounted to form an annular gap with the casing, the wheels with guide vanes are mounted to rotate with respect to the shaft - on bearings, an external ring magnet is installed above the inner ring magnet, rigidly connected to the casing, characterized in that the screw is rigidly attached to the motor shaft, the capacitor contains rods on which conical plates are wave-fixed profile, while both on the inside and on the outside of the housing, around the evaporator there is a combustion chamber with nozzles. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что вокруг испарителя расположена 2-спиральная камера сгорания.2. The engine according to claim 1, characterized in that around the evaporator is a 2-spiral combustion chamber. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания содержит 2 оппозитно расположенные форсунки. 3. The engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber contains 2 opposed nozzles.
RU2011101577/06A 2011-01-18 2011-01-18 External combustion engine RU2472005C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101577/06A RU2472005C2 (en) 2011-01-18 2011-01-18 External combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101577/06A RU2472005C2 (en) 2011-01-18 2011-01-18 External combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011101577A RU2011101577A (en) 2012-07-27
RU2472005C2 true RU2472005C2 (en) 2013-01-10

Family

ID=46850272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011101577/06A RU2472005C2 (en) 2011-01-18 2011-01-18 External combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2472005C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545107C2 (en) * 2013-02-22 2015-03-27 Виктор Альбертович Пилюш External combustion engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB591524A (en) * 1944-06-07 1947-08-20 Standard Telephones Cables Ltd Turbo generator
GB1372645A (en) * 1971-11-12 1974-11-06 Schur G O Heat vapour differential engine
SU1032322A1 (en) * 1982-03-12 1983-07-30 Грузинский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.В.И.Ленина Coaxial heat pipe
SU1288481A1 (en) * 1985-06-11 1987-02-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Биотехнический Институт Centrifugal heat pipe
RU2027137C1 (en) * 1991-12-25 1995-01-20 Ерченко Герман Николаевич Heat exchanger
RU2056606C1 (en) * 1993-01-21 1996-03-20 Виктор Альбертович Пилюш Heat energy-to-mechanical work converter
RU2094621C1 (en) * 1993-11-04 1997-10-27 Александр Алексеевич Пустынцев Combined engine
RU2352792C1 (en) * 2007-11-29 2009-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" Multi-pipe heat and power plant

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB591524A (en) * 1944-06-07 1947-08-20 Standard Telephones Cables Ltd Turbo generator
GB1372645A (en) * 1971-11-12 1974-11-06 Schur G O Heat vapour differential engine
SU1032322A1 (en) * 1982-03-12 1983-07-30 Грузинский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.В.И.Ленина Coaxial heat pipe
SU1288481A1 (en) * 1985-06-11 1987-02-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Биотехнический Институт Centrifugal heat pipe
RU2027137C1 (en) * 1991-12-25 1995-01-20 Ерченко Герман Николаевич Heat exchanger
RU2056606C1 (en) * 1993-01-21 1996-03-20 Виктор Альбертович Пилюш Heat energy-to-mechanical work converter
RU2094621C1 (en) * 1993-11-04 1997-10-27 Александр Алексеевич Пустынцев Combined engine
RU2352792C1 (en) * 2007-11-29 2009-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" Multi-pipe heat and power plant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545107C2 (en) * 2013-02-22 2015-03-27 Виктор Альбертович Пилюш External combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011101577A (en) 2012-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4069673A (en) Sealed turbine engine
US7930875B2 (en) Jet-type steam engine
ES2630103T5 (en) Apparatus and process for the generation of energy by means of an organic Rankine cycle
RU2011118724A (en) POWER PLANT FOR OPERATION (OPTIONS) AND TURBO DETAINER
EP1916419B1 (en) Rotary steam engine
RU2472005C2 (en) External combustion engine
US2514875A (en) U-passage gas turbine with turbulent heat transfer zone
WO2012088566A1 (en) Gas turbine engine
RU2545107C2 (en) External combustion engine
RU2056606C1 (en) Heat energy-to-mechanical work converter
US9453412B2 (en) Liquid ring rotating casing steam turbine and method of use thereof
JP3832496B1 (en) Jet steam engine
RU2586236C1 (en) Internal combustion engine
GB2526090A (en) Turbine generator
US11674441B2 (en) Turbofan engine, cooling system and method of cooling an electric machine
CA2621752C (en) Sealed thermal power battery charging method and system
CN103075354A (en) High-efficient water-cooling axial flow compressor
US11162455B2 (en) Turbopump assembly for a closed circuit, particularly of the Rankine cycle type, associated with an internal-combustion engine, in particular for a motor vehicle
RU93003495A (en) EXTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2156864C1 (en) Turbine without output shaft
RU2099560C1 (en) Heat engine
JP2022109834A (en) gas turbine generator
RU2053378C1 (en) Steam-gas power plant
SU1008471A1 (en) Vapor gas unit
RU2470180C1 (en) Windmill

Legal Events

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

Effective date: 20160119