RU2587506C2

RU2587506C2 - Method of operating rotary-vane machine (versions) and rotary-vane machine

Info

Publication number: RU2587506C2
Application number: RU2013128256/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Лапкин; Сергей Александрович Лапкин; Елена Александровна Лапкина; Александр Петрович Шабалин; Николай Петрович Брынько; Александр Владимирович Брагин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Высокие технологии инжиниринг"
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2016-06-20
Also published as: RU2013128256A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: group of inventions relates to machine building. Method of operating rotary-vane machine involves conversion of working medium energy into mechanical energy of shaft rotation and/or imparting additional energy to working medium flow. Invention uses more than one loop of flow, at least one of which is formed by a cavity confined by inner surface of housing 1, rotor 2 and blades 3 and other by inner surface of rotor 2 and blades 3, capable of outputting a stream from each loop for intermediate flow conversion and return of flow for further conversion.

EFFECT: higher efficiency of using unit flow energy.

10 cl, 11 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, к классу машин для сжатия воздуха, газов, для насосов перекачивания жидкостей, горючих смесей, эмульсий и т.д. (рабочего тела), называемых ротационными машинами со скользящими пластинами (лопастями), и к области двигателестроения в качестве двигателя внутреннего и внешнего сгорания для транспортных средств, гидродвигателя, пневмодвигателя.The present invention relates to mechanical engineering, to the class of machines for compressing air, gases, for pumps for pumping liquids, combustible mixtures, emulsions, etc. (working fluid), called rotary machines with sliding plates (blades), and to the field of engine construction as an internal and external combustion engine for vehicles, a hydraulic motor, an air motor.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий два цилиндра с общей осью и эксцентрично расположенные в них два ротора с четырьмя радиально выдвижными лопатками, в которых выполнено по два гнезда для концов распорных стержней с пружинами, роторами, а в цилиндрах образовано по четыре рабочих полости (аналог - патент США №3858559).Known rotary internal combustion engine containing two cylinders with a common axis and two rotors eccentrically located in them with four radially extendable blades, in which two nests are made for the ends of the spacer rods with springs, rotors, and four working cavities are formed in the cylinders (analog - US patent No. 3858559).

Недостатком изобретения является то, что функции цилиндров разграничены. Это приводит к тому, что детали цилиндра нагнетателя в процессе работы будут холодными, а детали цилиндра двигателя из-за сплошного кольцевого пламени будут перегретыми. Одностороннее смещение ротора от оси цилиндров и вращение роторов в одну сторону приводит к усилению вибрации двигателя, обусловленной наличием выдвигающихся лопаток роторов.The disadvantage of the invention is that the functions of the cylinders are delimited. This leads to the fact that the parts of the cylinder of the supercharger during operation will be cold, and the details of the cylinder of the engine due to a continuous annular flame will be overheated. Unilateral displacement of the rotor from the axis of the cylinders and the rotation of the rotors in one direction leads to increased engine vibration due to the presence of retractable rotor blades.

Известна конструкция роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащего два кинематически связанных ротора с разделением функций "всасывание-сжатие", "воспламенение-расширение-выпуск" между различными цилиндрами (аналог - патент США №4024840, МПК F02B 53/00, опубл. 1977).A known design of a rotary internal combustion engine containing two kinematically connected rotors with separation of functions "suction-compression", "ignition-expansion-release" between different cylinders (analogue - US patent No. 4024840, IPC F02B 53/00, publ. 1977).

Недостатком известного двигателя является сложность устройства кулисного механизма управления лопастями двигателя, наличие точечного контакта между лопастью и поверхностью цилиндра, а также невозможность установки опережающего зажигания, что делает двигатель неперспективным.A disadvantage of the known engine is the complexity of the device rocker mechanism for controlling the engine blades, the presence of point contact between the blade and the surface of the cylinder, as well as the inability to install advanced ignition, which makes the engine unpromising.

Известен способ работы роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащего два ротора с выдвижными лопатками, образующими со щеками-золотниками полость нагнетания и полость двигателя, заключающийся в том, что в двигателе осуществляется четырехтактный цикл и при этом перекрестный перепуск сжатой и готовой к воспламенению рабочей смеси после такта сжатия, когда из полости нагнетания первого цилиндра осуществляется перепуск в полость двигателя второго цилиндра и, наоборот, из второго в первый (аналог-патент США №3951111).A known method of operation of a rotary internal combustion engine containing two rotors with retractable blades, forming with the cheeks-spools the injection cavity and the cavity of the engine, which consists in the fact that the engine has a four-stroke cycle and the cross-bypass of the compressed and ready to ignite the working mixture after a beat compression when the second cylinder is transferred from the injection cavity of the first cylinder to the engine cavity and, conversely, from the second to the first (US Pat. No. 3,551,111).

Недостатком известного способа является то, что при перепуске из полости нагнетания в полость двигателя сжатой рабочей смеси снижается КПД такта сжатия. Кроме того, малая длина камеры сгорания (полости двигателя) и невозможность установки опережающего зажигания делают двигатель неперспективным.The disadvantage of this method is that when bypassing from the injection cavity into the engine cavity of the compressed working mixture, the efficiency of the compression stroke is reduced. In addition, the small length of the combustion chamber (engine cavity) and the inability to install advanced ignition make the engine unpromising.

Известен способ работы роторно-лопастного двигателя с двумя цилиндрами, работающего по двухтактному циклу с продувкой и наполнением полостей двигателя свежим зарядом, отличающийся тем, что осуществляют перекрестную продувку и наполнение свежим зарядом полостей двигателя за счет того, что полости нагнетания первого цилиндра продувают и наполняют полости двигателя второго цилиндра и одновременно полости нагнетания второго цилиндра продувают и наполняют полости двигателя первого цилиндра. И двигатель, содержащий последовательно включенные как по направлению, так и по количеству протекающего газа, секции нагнетания и расширения, с полостями, образованными поверхностями цилиндра и эксцентрично расположенного в нем ротора с лопастями, связанного с валом отбора мощности, причем лопасти закреплены шарнирно на оси цилиндра с возможностью касания внутренней поверхности цилиндра и его боковых щек и проходят через поворотные шарниры, расположенные в стенках ротора, а элементы, образующие полости секций нагнетания и расширения, кинематически связаны между собой (аналог-патент РФ № 2023185, МПК F02B 53/08, опубл. 1994).A known method of operation of a rotary vane engine with two cylinders operating in a two-stroke cycle with purging and filling the engine cavities with a fresh charge, characterized in that they cross-purge and fill the engine cavities with fresh charge due to the fact that the injection cavities of the first cylinder are purged and filled the engine of the second cylinder and at the same time the injection cavity of the second cylinder is blown and filled the engine cavity of the first cylinder. And an engine containing successively connected both in direction and in the amount of gas flowing, injection and expansion sections, with cavities formed by the surfaces of the cylinder and a rotor with blades eccentrically located in it, connected to the power take-off shaft, the blades being pivotally mounted on the axis of the cylinder with the possibility of touching the inner surface of the cylinder and its side cheeks and pass through swivel joints located in the walls of the rotor, and the elements forming the cavity of the injection and expansion sections, and nematic linked (analog-RF patent № 2023185, IPC F02B 53/08, publ. 1994).

Недостатком известного двигателя является то, что полости, выполняющие функции "всасывание-сжатие", "воспламенение-расширение-выпуск", попарно размещены в одних и тех же цилиндрах, а лопасти, их ограничивающие, расположены с одинаковым угловым расстоянием по образующей роторов. Это предопределяет равенство объемов полостей нагнетания и расширения. При этом давление выхлопных газов на выпуске из двигателя превышает критическое значение, его очистка происходит не оптимальным образом, и часть потенциальной энергии газов теряется, т.е. уменьшается тепловой коэффициент полезного действия (КПД).A disadvantage of the known engine is that the cavities that perform the functions of "suction-compression", "ignition-expansion-release" are placed in pairs in the same cylinders, and the blades that limit them are located with the same angular distance along the generatrix of the rotors. This determines the equality of the volume of the cavities of the discharge and expansion. In this case, the exhaust gas pressure at the engine outlet exceeds a critical value, its cleaning is not optimal, and part of the potential energy of the gases is lost, i.e. reduced thermal efficiency (COP).

Известные ротационные компрессоры со скользящими пластинами (лопастями) (см. И.М. Жумахов «Насосы, вентиляторы и компрессоры», М., «Углетехиздат», 1958 г., стр. 487-490) обычно состоят из цилиндрического корпуса (статора), в котором эксцентрично расположен ротор так, что поверхности цилиндрического статора и ротора образуют серповидное рабочее пространство. В теле ротора по радиусу наклонно в сторону движения имеются пазы, в которых располагаются тонкие пластинки из металла (лопасти). Лопасти при вращении ротора под действием центробежной силы выдвигаются из пазов. Лопасти делят серповидное пространство корпуса на отдельные камеры разных объемов. В верхней части цилиндра объем камер будет наибольшим, а в нижней - наименьшим. Цилиндрический корпус (статор) имеет всасывающее (впускное) и нагнетательное (выпускное) отверстия. При вращении ротора объем камер увеличивается, давление в них падает, и через всасывающее отверстие в них поступает рабочее тело. При дальнейшем вращении ротора камеры в верхней части разъединяются с всасывающим отверстием, их объем уменьшается, и происходит сжатие рабочего тела, которое выходит через выпускное отверстие. После этого вновь происходит расширение рабочего тела до тех пор, пока камеры вновь не начнут сообщаться с впускным отверстием. Таким образом, за один оборот ротора происходит: всасывание, сжатие, нагнетание и расширение рабочего тела.Known rotary compressors with sliding plates (vanes) (see IM Zhumakhov “Pumps, fans and compressors”, M., “Ugletekhizdat”, 1958, p. 487-490) usually consist of a cylindrical body (stator) in which the rotor is eccentrically located so that the surfaces of the cylindrical stator and rotor form a crescent-shaped working space. There are grooves in the rotor body radially obliquely in the direction of movement, in which thin plates of metal (blades) are located. When the rotor rotates under the action of centrifugal force, the blades extend out of the grooves. The blades divide the crescent space of the case into separate chambers of different volumes. At the top of the cylinder, the volume of the chambers will be the largest, and at the bottom the smallest. The cylindrical housing (stator) has a suction (inlet) and discharge (outlet) openings. When the rotor rotates, the volume of the chambers increases, the pressure in them drops, and a working fluid enters through them in the suction hole. With further rotation of the rotor, the chambers in the upper part are disconnected from the suction port, their volume decreases, and the working fluid is compressed, which exits through the outlet. After this, the working fluid expands again until the chambers again begin to communicate with the inlet. Thus, in one revolution of the rotor occurs: suction, compression, injection and expansion of the working fluid.

Роторно-лопастные компрессоры имеют небольшой вес, обладают простотой конструкции, малой металлоемкостью, технологичностью и равномерностью работы. Однако каждая пластина (лопасть) при вращении прижимается к внутренней части цилиндрического статора под действием центробежных сил, и из-за их трения происходит быстрый износ внутренних частей двигателя. Это вызывает необходимость ограничения числа оборотов двигателя до 900 об/мин.Rotary vane compressors are lightweight, have a simple design, low metal consumption, manufacturability and uniformity of work. However, each plate (blade) during rotation is pressed against the inner part of the cylindrical stator under the action of centrifugal forces, and due to their friction, the wear of the internal parts of the engine quickly deteriorates. This necessitates limiting the engine speed to 900 rpm.

Известен роторно-лопастной двигатель (см. патент США №5596963, М. кл. F01C 11/00, F02B 53/02, F02B 55/14, F02B 75/02, F02B 55/00, F02B 53/00, опубл. 28.01.1997 г.), содержащий установленные на параллельных валах первый и второй цилиндрические роторные компрессоры и роторные моторы. При этом роторы имеют по одной роторной лопасти, установленной диаметрально в торцевых пазах соответствующего ротора и выполненной с возможностью свободного скользящего перемещения в прорезях ротора при его вращении. Роторный компрессор и роторный мотор имеют в статорах впускные и выпускные клапаны (отверстия) для впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов соответственно. При этом каждая из лопастей выполнена из двух частей, соединенных между собой пружиной и расположенных в торцевых прорезях соответствующего ротора. Такая конструкция лопастей снижает действие на них центробежных сил и, как следствие, снижает давление на внутреннюю поверхность статора, снижая износ внутренних частей двигателя.Known rotary vane engine (see US patent No. 5596963, M. CL F01C 11/00, F02B 53/02, F02B 55/14, F02B 75/02, F02B 55/00, F02B 53/00, publ. 28.01 .1997), containing installed on parallel shafts of the first and second cylindrical rotary compressors and rotary motors. In this case, the rotors have one rotor blade mounted diametrically in the end grooves of the corresponding rotor and made with the possibility of free sliding movement in the slots of the rotor during its rotation. The rotary compressor and rotary motor have inlet and outlet valves (openings) in the stators for the inlet of the combustible mixture and the exhaust gas, respectively. Moreover, each of the blades is made of two parts, interconnected by a spring and located in the end slots of the corresponding rotor. This design of the blades reduces the effect of centrifugal forces on them and, as a result, reduces the pressure on the inner surface of the stator, reducing wear on the internal parts of the motor.

Однако сложность конструкции лопастей и конструкции двигателя в целом (наличие двух компрессоров, моторов, клапанов, валов, шестеренок) приводит к ненадежности двигателя при его эксплуатации.However, the complexity of the design of the blades and the design of the engine as a whole (the presence of two compressors, motors, valves, shafts, gears) leads to unreliability of the engine during its operation.

Известен роторно-лопастной двигатель - насос, содержащий статор цилиндрической формы, в котором эксцентрично расположен ротор таким образом, что они образуют серповидное рабочее пространство, при этом устройство имеет впускное и выпускное отверстия, а ротор снабжен, по меньшей мере, одной лопастью, расположенной диаметрально в его торцевых пазах, отличающийся тем, что лопасть выполнена сплошной, с возможностью продольного перемещения в торцевых пазах ротора, выполненных сквозными (прототип - полезная модель №65976 от 27.03.2007, F02B 53/00, F02B 55/00, F01C 3/00).Known rotary vane motor - a pump containing a cylindrical stator in which the rotor is eccentrically located so that they form a sickle-shaped working space, the device has an inlet and outlet openings, and the rotor is equipped with at least one blade located diametrically in its end grooves, characterized in that the blade is solid, with the possibility of longitudinal movement in the end grooves of the rotor, made through (prototype - utility model No. 65976 from 03/27/2007, F02B 53/00, F02B 55/00, F01C 3/00).

Основные недостатки прототипа.The main disadvantages of the prototype.

Недостатками прототипа являются следующие важнейшие характерные особенности:The disadvantages of the prototype are the following most important features:

- При наличии сложной механической работы, совершаемой лопастью внутри ротора, отсутствует упоминание о возможности и (или) необходимости интенсивного отвода тепла от этого узла и способ осуществления этого охлаждения. Прототип не содержит решений интенсивного отвода тепла.- In the presence of complex mechanical work performed by the blade inside the rotor, there is no mention of the possibility and (or) the need for intensive heat removal from this node and the method of this cooling. The prototype does not contain solutions for intense heat dissipation.

- Описанный принцип необходимости увеличения количества лопастей для двигателя и уменьшения для гидро- и пневмоприводов не отвечает действительному математическому принципу соотношения площадей в пересекаемых прямой линией окружностях, которой является заявляемая сплошная лопасть. Прототип не эффективно использует количество лопастей.- The described principle of the need to increase the number of blades for the engine and reduce for hydraulic and pneumatic drives does not meet the actual mathematical principle of the ratio of the areas in the circles intersected by a straight line, which is the claimed solid blade. The prototype does not effectively use the number of blades.

- Критикуя принцип касания в патенте-прототипе, автор оставляет тот же принцип в предлагаемой конструкции, усугубляя и усложняя в вариантах исполнение подпружиненной лопасти. Прототип не устраняет недостатков, присущих принципу касания лопастей корпуса.- Criticizing the principle of touch in the patent prototype, the author leaves the same principle in the proposed design, exacerbating and complicating the execution of the spring-loaded blades. The prototype does not eliminate the disadvantages inherent in the principle of touching the blades of the body.

- Соотношение диаметра ротора и корпуса, положение входного и выходного окна является определяющим в эффективности. Эффективность, заявляемая автором, не подтверждается математически и поэтому не определена в описании. Прототип не использует полностью потенциал объема роторной машины.- The ratio of the diameter of the rotor and the housing, the position of the input and output windows is decisive in efficiency. The effectiveness claimed by the author is not mathematically confirmed and therefore not defined in the description. The prototype does not fully utilize the volume potential of a rotary machine.

Общим недостатком вышеприведенных способов и устройств для их реализации является недостаточное использование всех возможностей комплексной взаимосвязи процессов преобразования энергии потоков рабочего тела, не используется возможность организации многоконтурной системы распределения потоков для преобразования, частично используется объем камер корпуса цилиндра и ротора, и поэтому недостаточно эффективны.A common drawback of the above methods and devices for their implementation is the insufficient use of all the possibilities of a complex relationship between the processes of converting the energy of the flows of the working fluid, the possibility of organizing a multi-circuit system for distributing flows for conversion is not used, the volume of the chambers of the cylinder body and rotor is partially used, and therefore are not effective enough.

Для использования всех возможностей были изучены основные зависимости всех составляющих потерь, которые позволяют полным образом использовать роторно-лопастной принцип при преобразовании энергии потока в механическую энергию вращения. Приоритетными законами для данного преобразования энергии принимаются гидравлические, но используются для достижения эффекта с учетом тепловых, механических и физико-химических процессов.To use all the possibilities, the basic dependences of all loss components were studied, which allow the full use of the rotor-blade principle when converting the flow energy into mechanical rotation energy. The priority laws for this energy conversion are hydraulic, but are used to achieve the effect, taking into account thermal, mechanical and physico-chemical processes.

Задача, решаемая изобретением - повышение эффективности (по сравнению с рассмотренными аналогами и прототипом) использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, и получение более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора, за счет оптимизации основных процессов - гидравлических, тепловых, механических и физико-химических.The problem solved by the invention is to increase the efficiency (in comparison with the considered analogues and prototype) of using a unit of flow energy with obtaining more mechanical energy when working in the engine or hydraulic drive mode, and to obtain higher parameters with increased energy characteristics of the flow when working in the mode, for example pump or compressor, due to the optimization of the main processes - hydraulic, thermal, mechanical and physico-chemical.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе работы роторно-лопастной машины, заключающемся в преобразовании энергии рабочего тела в энергию механического вращения вала и/или придания дополнительной энергии потоку рабочего тела, согласно изобретению используют более чем один контур движения потока с возможностью вывода потока из каждого контура для промежуточного преобразования потока и возврата потока для дальнейшего преобразования.The problem is solved due to the fact that in the method of operation of a rotary vane machine, which consists in converting the energy of the working fluid into the energy of mechanical rotation of the shaft and / or giving additional energy to the flow of the working fluid, according to the invention, more than one flow path is used with the possibility of flow output from each circuit for an intermediate stream conversion and return stream for further conversion.

Обеспечивают регулируемое последовательное или параллельное протекание гидравлических, и/или тепловых, и/или механических, и/или физико-химических процессов в контурах роторно-лопастной машины.Provide controlled sequential or parallel flow of hydraulic, and / or thermal, and / or mechanical, and / or physico-chemical processes in the circuits of a rotary vane machine.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе работы роторно-лопастной машины, заключающемся в преобразовании энергии рабочего тела в энергию механического вращения вала и/или придания дополнительной энергии потоку рабочего тела, согласно изобретению используют не менее одного контура содержащего охлаждающее тело, и воздействуют на протекание тепловых процессов другого контура роторно-лопастной машины и/или внешних агрегатов, при этом создают дополнительный гидравлический эффект для увеличения момента вращения элементов роторно-лопастной машины.The problem is solved due to the fact that in the method of operation of a rotary vane machine, which consists in converting the energy of the working fluid into the energy of mechanical rotation of the shaft and / or giving additional energy to the flow of the working fluid, according to the invention, at least one circuit containing a cooling medium is used, and on the flow of thermal processes of another circuit of the rotor-blade machine and / or external units, while creating an additional hydraulic effect to increase the moment of rotation of the elements rotary vane machine.

Технический результат от использования всех существенных признаков заявленных вариантов способа работы роторно-лопастной машины за счет оптимизации основных процессов - гидравлических, тепловых, механических и физико-химических - заключается в значительном повышении эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода и получении более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.The technical result from the use of all the essential features of the claimed variants of the method of operation of a rotary vane machine due to the optimization of the main processes - hydraulic, thermal, mechanical and physico-chemical - is to significantly increase the efficiency of using a unit of flow energy with obtaining more mechanical energy when operating in the mode engine or hydraulic drive and obtaining higher parameters with increased energy characteristics of the flow when operating in example, pump or compressor.

Использование более чем одного контура движения потока (например, двух контуров) с возможностью вывода потока из каждого контура для промежуточного преобразования потока и возврата потока для дальнейшего преобразования позволяет оптимизировать основные процессы - гидравлические, тепловые, механические и физико-химические, что приводит к повышению эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, или получению более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.The use of more than one flow path (for example, two circuits) with the possibility of flow output from each circuit for intermediate flow conversion and flow return for further conversion allows optimization of the main processes - hydraulic, thermal, mechanical and physicochemical, which leads to increased efficiency the use of a unit of energy flow to obtain more mechanical energy when operating in the engine or hydraulic drive mode, or to obtain higher param trov with increased energy characteristics of the flow when operating in the mode of, for example, a pump or compressor.

Использование не менее одного контура, содержащего охлаждающее тело, и воздействие посредством использования второго контура на протекание тепловых процессов первого контура роторно-лопастной машины и\или внешних агрегатов позволяет создать дополнительный гидравлический эффект для увеличения момента вращения элементов роторно-лопастной машины, позволяет оптимизировать основные процессы - гидравлические, тепловые, механические и физико-химические, что приводит к повышению эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода или получению более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.The use of at least one circuit containing a cooling body, and the impact through the use of the second circuit on the thermal processes of the first circuit of the rotor-vane machine and / or external units allows you to create an additional hydraulic effect to increase the torque of the elements of the rotor-vane machine, allows you to optimize the main processes - hydraulic, thermal, mechanical and physico-chemical, which leads to an increase in the efficiency of using a unit of flow energy with more mechanical energy when working in the engine or hydraulic drive mode or to obtain higher parameters with increased energy flow characteristics when working in the mode of, for example, a pump or compressor.

Поставленная задача решается за счет того, что в роторно-лопастной машине, содержащей корпус машины, эксцентрично расположенный в нем ротор и лопасти, проходящие через отверстия в стенках ротора, между внутренней поверхностью корпуса, ротором и лопастями образованы последовательно включенные по направлению потока полости, образующие первый контур с впускным и выпускным отверстиями, согласно изобретению, по крайней мере, один ротор выполнен в виде полого элемента с образованием по крайней мере одного второго контура с полостями, образованными внутренней поверхностью ротора, и лопастями, связанными с валом, которым служит ось ротора, в торцевой части корпуса выполнены впускное и выпускное отверстия второго контура, а контуры или отдельные их полости выполнены с возможностью взаимодействия между собой.The problem is solved due to the fact that in the rotor-blade machine containing the machine body, the rotor eccentrically located in it and the blades passing through the holes in the walls of the rotor, between the inner surface of the body, the rotor and the blades are formed sequentially connected in the direction of flow of the cavity, forming the first circuit with inlet and outlet openings, according to the invention, at least one rotor is made in the form of a hollow element with the formation of at least one second circuit with cavities, images The internal surface of the rotor, and the blades associated with the shaft, which serves as the axis of the rotor, have inlet and outlet openings of the second circuit in the end part of the housing, and the circuits or their individual cavities are designed to interact with each other.

Лопасти проходят через поворотные шарниры, установленные в стенке ротора.The blades pass through swivel joints mounted in the wall of the rotor.

Ротор имеет вал отбора мощности.The rotor has a power take-off shaft.

Между корпусом и ближайшим ротором, между роторами, между последним ротором и осью вращения лопастей установлены минимальные зазоры.Minimum clearances are established between the housing and the nearest rotor, between the rotors, between the last rotor and the axis of rotation of the blades.

Корпус и ближайший ротор, смежные роторы, последний ротор и ось вращения лопастей установлены с минимальным касанием, но без прижимающего усилия.The housing and the nearest rotor, adjacent rotors, the last rotor and the axis of rotation of the blades are installed with minimal touch, but without pressing force.

Корпус и роторы могут быть выполнены в виде цилиндров предпочтительно.The housing and rotors can be made in the form of cylinders preferably.

Корпус и роторы имеют овальное поперечное сечение в вариантах.The housing and rotors have an oval cross-section in options.

Технический результат от использования всех существенных признаков, заявленного устройства, заключается в обеспечении значительного повышения эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, и получении более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.The technical result from the use of all the essential features of the claimed device is to provide a significant increase in the efficiency of using a unit of flow energy with obtaining more mechanical energy when operating in the engine or hydraulic drive mode, and to obtain higher parameters with increased energy characteristics of the flow when operating in the mode for example, a pump or compressor.

За счет выполнения, по крайней мере, одного ротора в виде полого элемента с образованием по крайней мере одного второго контура с полостями, образованными внутренней поверхностью ротора, и лопастями, связанными с валом отбора мощности, которым служит ось корпуса, наличия в торцевой части ротора впускного и выпускного отверстий второго контура, и возможности взаимодействия контуров или отдельных их полостей между собой обеспечивается значительное повышение эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, и получении более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.Due to the implementation of at least one rotor in the form of a hollow element with the formation of at least one second circuit with cavities formed by the inner surface of the rotor and blades associated with the power take-off shaft, which serves as the housing axis, the presence of an inlet rotor in the end part and the outlet openings of the second circuit, and the possibility of interaction of the circuits or their individual cavities with each other provides a significant increase in the efficiency of using a unit of energy flow with obtaining more CTBA mechanical energy when operating in motor mode or hydraulic drive, and obtaining higher parameters with increased power characteristics of the flow when operating in a mode, such as a pump or compressor.

Задача решена за счет комплексного увязывания тепловых, механических и физико-химических процессов, сопровождающих воздействие материального потока на многоконтурное роторно-лопастное устройство, сдвига фаз с выбором предпочтения преобразования названных процессов, увеличением степени разрыва потока при преобразовании, увеличением пути преобразования за счет более полного использования пространства преобразования, увеличением площади теплообмена за счет более полного использования площади устройства.The problem is solved by comprehensively linking the thermal, mechanical and physicochemical processes accompanying the influence of the material flow on a multi-circuit rotor-blade device, phase shift with a choice of conversion preference for these processes, an increase in the degree of flow break during conversion, and an increase in the conversion path due to more complete use space conversion, increasing the area of heat transfer due to a more complete use of the area of the device.

Устранение перечисленных недостатков роторных двигателей выполнено за счет следующих изменений:The listed disadvantages of rotary engines were eliminated due to the following changes:

- В схеме потоков организованы не менее двух контуров циркуляции, позволяющие сообщением между ними регулировать необходимые производительность и напор, а также использовать их как независимые контуры при необходимости отвода тепла из зоны работы контура.- In the flow diagram, at least two circulation circuits are organized, which allow the communication between them to regulate the necessary capacity and pressure, and also use them as independent circuits when it is necessary to remove heat from the zone of operation of the circuit.

- Каждый из контуров может быть первым по ходу движения потока, а также при независимом использовании контуров, по каждому из контуров может перемещаться рабочий или теплоотводящий поток.- Each of the circuits can be the first in the direction of flow, as well as with the independent use of circuits, a working or heat sink flow can move along each of the circuits.

- В конструкции роторно-лопастной машины соблюдены минимальные зазоры вплоть до касания между корпусом и ближайшим ротором, между роторами, между последним ротором и осью вращения лопастей.- In the design of the rotor-blade machine, the minimum clearances are observed up to touching between the housing and the nearest rotor, between the rotors, between the last rotor and the axis of rotation of the blades.

- В силу ограничения соотношения диаметров рабочих пространств (стремящегося предпочтительно от 0,5:1 до 1:1 внутреннего к внешнему при использовании наиболее простого варианта жесткой лопасти неизменной длины), предпочтительно прямые процессы преобразования, связанные с расширением, производить от внутреннего, меньшего по объему контура к внешнему контуру, большему по объему, тогда увеличение рабочей полости позволяет совершать работу с максимальной отдачей расширяемого газа или снижаемого давления жидкости. Обратные процессы, связанные со сжатием газа или поднятием давления жидкостей, предпочтительно организовывать от внешнего контура к внутреннему, что позволяет максимально сжать газ или поднять давление жидкости.- Due to the limitation of the ratio of the diameters of the working spaces (tending preferably from 0.5: 1 to 1: 1 internal to external when using the simplest version of a rigid blade of constant length), it is preferable to direct transformation processes associated with expansion, to produce from an internal, smaller the volume of the circuit to the external circuit, larger in volume, then the increase in the working cavity allows you to perform work with the maximum return of expandable gas or reduced pressure of the liquid. The inverse processes associated with gas compression or pressure increase of liquids, it is preferable to organize from the external circuit to the internal, which allows maximum compression of the gas or increase the pressure of the liquid.

- Вал крепления лопастей в вариантах выполняется подвижным и позволяет снимать с него при необходимости часть мощности при использовании машины как движителя. Этот же вал может быть неподвижным или вообще отсутствовать при организации движения лопастей по направляющей в корпусе или при внешнем креплении лопастей к ротору.- The mounting shaft of the blades in the versions is movable and allows you to remove part of the power from it if necessary when using the machine as a mover. The same shaft may be stationary or even absent when organizing the movement of the blades along the guide in the housing or when the blades are attached to the rotor externally.

- Количество лопастей может меняться от одной до неограниченного количества для условия использования максимального момента вращения на валу. При использовании одной лопасти необходимы меры стабилизации противоположенной части внутреннего вращающегося ротора лопасти для балансировки вращения ротора.- The number of blades can vary from one to an unlimited number for the condition of using the maximum torque on the shaft. When using one blade, stabilization measures are needed for the opposite part of the inner rotor rotor of the blade to balance the rotation of the rotor.

- Для требований достижения максимально высокого коэффициента полезного действия возможно использование контуров последовательно, с промежуточной обработкой потока между контурами для охлаждения, впрыска смазывающих агентов, отвода конденсата и других необходимых операций.- For requirements to achieve the highest possible efficiency, it is possible to use the circuits in series, with intermediate processing of the flow between the circuits for cooling, injection of lubricants, condensate drainage and other necessary operations.

- Для химически агрессивных, механически загрязненных, опасных по взрыву и пожару сред предусматривается изготовление специальных покрытий или материалов корпусов, втулок, валов и устройство сальниковых или торцевых уплотнений.- For chemically aggressive, mechanically contaminated, explosive and fire hazardous environments, it is envisaged to produce special coatings or materials for housings, bushings, shafts and the device of stuffing boxes or mechanical seals.

- Скорость вращения ротора выбирается из условий сопоставимой с аналогами по характеристике времени безаварийного ресурса работы в выбранных условиях, которая не должна быть ниже, чем у аналогов.- The rotor speed is selected from conditions comparable to analogues by the characteristic of the time of an accident-free service life under the selected conditions, which should not be lower than that of analogues.

- Отвод избыточного тепла преобразования энергии организуется через проточные каналы в корпусе, роторах, лопастях, камерах подшипниковых узлов использованием основного и вспомогательных потоков.- The removal of excess heat from energy conversion is organized through the flow channels in the housing, rotors, blades, chambers of the bearing units using the main and auxiliary flows.

- Один из валов, предпочтительно дополнительный, может быть использован как вал вспомогательного механизма и внешних вспомогательных агрегатов. Это могут быть генераторы электрической энергии, системы нагрева и охлаждения потока или вспомогательных функций для салонов и подсобных помещений использования РЛМ.- One of the shafts, preferably additional, can be used as a shaft of the auxiliary mechanism and external auxiliary units. It can be electric energy generators, heating and cooling systems, or auxiliary functions for salons and utility rooms using RLM.

- Контур может иметь секции по ходу преобразования, служащие для нагрева или охлаждения основного преобразования используя вспомогательный поток (масла, незамерзающей жидкости, инертного газа), в этом случае секция контура или весь контур участвует опосредованно в работе преобразования энергии основного потока.- The circuit may have sections along the conversion, used to heat or cool the main conversion using an auxiliary stream (oil, non-freezing liquid, inert gas), in this case the section of the circuit or the entire circuit is involved indirectly in the energy conversion of the main stream.

- Входящий или выходящий потоки могут быть стабилизированы использованием такого же рода роторных машин, располагаемых на этом же валу или на отдельных валах по требованию к механизму или подключаемых последовательно и(или) параллельно к преобразуемому потоку до входа или после выхода.- Inlet or outlet streams can be stabilized by using the same kind of rotary machines located on the same shaft or on separate shafts as required by the mechanism or connected in series and (or) in parallel to the converted stream before or after the exit.

Таким образом, достигается и дополнительный технический результат от использования изобретения, заключающийся в расширении номенклатуры используемых двигателей, компрессоров, редукторов, насосов, движителей газовых и жидкостных, дозаторов.Thus, an additional technical result is achieved from the use of the invention, which consists in expanding the range of used engines, compressors, gearboxes, pumps, propellers of gas and liquid, dispensers.

Изобретение поясняется приведенными чертежами.The invention is illustrated by the drawings.

Фиг. 1 - вариант исполнения РЛМ с одной лопастью. Пунктиром показаны положения лопасти и шарнира в наиболее ответственных положениях, где: 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - лопасть, 4 - шарнир, 5 - патрубок окна входа среды в контур между ротором и корпусом, 6 - патрубок окна выхода среды из контура между ротором и корпусом, 7 - внутренняя поверхность полого ротора, 8 - вал втулок лопастей, 9 - окно входа среды в контур между втулкой лопастей и внутренней поверхностью ротора, 10 - окно входа среды в контур между втулкой лопастей и внутренней поверхностью ротора, А, Б, С, Д - полости контура между ротором и корпусом, А1, Б1, С1, Д1 - полости контура между втулкой лопастей и ротором, I, II, III - положение шарнира и лопасти во время вращения ротора. Заштрихованы эффективно используемые полости контуров.FIG. 1 - embodiment of the radar with one blade. The dotted line shows the positions of the blade and the hinge in the most critical positions, where: 1 - the casing, 2 - the rotor, 3 - the blade, 4 - the hinge, 5 - the nozzle of the medium inlet window between the rotor and the housing, 6 - the nozzle of the medium outlet window from the circuit between the rotor and the housing, 7 - the inner surface of the hollow rotor, 8 - the shaft of the blades of the blades, 9 - the window of the entrance of the medium into the circuit between the blades of the blades and the inner surface of the rotor, 10 - the window of the entrance of the medium into the circuit between the blades of the blades and the inner surface of the rotor, A, B, C, D - cavity circuit between the rotor and the housing, 1, B1, C1, D1 - cavity contour between hub and rotor blades, I, II, III - position and pivot the blade during rotation of the rotor. Effectively used cavity cavities are shaded.

Фиг. 2 - вариант исполнения РЛМ с двумя лопастями. Пунктиром показаны положения лопастей и шарниров в наиболее ответственных положениях, где: 5 - патрубок окна входа среды в контур между ротором и корпусом, 6 - патрубок окна выхода среды из контура между ротором и корпусом, 1/1 - положение первой лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между ротором и корпусом. Лопасть проходит кромку окна 5, 1/2 - положение второй лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между ротором и корпусом, 2/1 - положение первой лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между втулкой лопасти и ротором. Лопасть проходит кромку окна 9, 2/2 - положение второй лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между втулкой лопастей и ротором. Заштрихованы эффективно используемые полости контуров.FIG. 2 - embodiment of the radar with two blades. The dashed line shows the positions of the blades and hinges in the most critical positions, where: 5 - the nozzle of the medium inlet window to the circuit between the rotor and the casing, 6 - the nozzle of the medium outlet window from the circuit between the rotor and the casing, 1/1 - the position of the first blade of the two-bladed version of the machine, corresponding to the maximum volume of the cavity in the circuit between the rotor and the housing. The blade passes the edge of the window 5, 1/2 - the position of the second blade of the two-bladed version of the machine, corresponding to the maximum volume of the cavity in the circuit between the rotor and the body, 2/1 - the position of the first blade of the two-bladed version of the machine, corresponding to the maximum volume of the cavity in the circuit between the rotor and the rotor . The blade passes the edge of the window 9, 2/2 - the position of the second blade of the two-blade version of the machine, corresponding to the maximum volume of the cavity in the circuit between the blade hub and the rotor. Effectively used cavity cavities are shaded.

Фиг. 3 - вариант исполнения РЛМ с тремя лопастями. Пунктиром показаны положения лопастей и шарниров в наиболее ответственных положениях.FIG. 3 - embodiment of the radar with three blades. The dotted line shows the positions of the blades and hinges in the most critical positions.

Фиг. 4 - трехлопастной роторно-лопастной двигатель с указанием последовательности работы полостей (секторов) внешнего и внутреннего контура; 1К, 2К, 3К, 4К - полости внешнего контура между ротором и корпусом, преобразующие энергию потока топливно-воздушной смеси в энергию вращения лопастей и ротора; 1, 2, 3 - полости внутреннего сектора, преобразующие одновременно энергию вращения ротора и лопастей в энергию потока жидкости, перемещающейся по внутреннему контуру.FIG. 4 - a three-blade rotor-blade engine with an indication of the sequence of operation of the cavities (sectors) of the external and internal contour; 1K, 2K, 3K, 4K - the cavity of the external circuit between the rotor and the housing, converting the energy of the flow of the fuel-air mixture into the energy of rotation of the blades and the rotor; 1, 2, 3 - cavities of the internal sector, converting simultaneously the energy of rotation of the rotor and the blades into the energy of the fluid flow moving along the inner circuit.

Фиг. 5 - двухлопастной РЛД с указанием секторов преобразования в работе и шести последовательных пронумерованных положений (1-6 позиций для каждой лопасти, обозначения на месте расположения шарнира в круге) шарниров каждой из лопастей, занимаемых за половину оборота вала ротора, где: 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - лопасть, 5 - патрубок окна входа среды в контур между ротором и корпусом, 6 - патрубок окна выхода среды из контура между ротором и корпусом, 7, 8 - вал втулок лопастей, 11 - свеча зажигания.FIG. 5 - two-bladed RLD indicating the transformation sectors in operation and six consecutive numbered positions (1-6 positions for each blade, designation at the location of the hinge in the circle) of the hinges of each of the blades, taken for half a revolution of the rotor shaft, where: 1 - housing, 2 - a rotor, 3 - a blade, 5 - a nozzle of the window for entering the medium into the circuit between the rotor and the housing, 6 - a nozzle for the window of the medium entering the circuit between the rotor and the housing, 7, 8 - the shaft of the bushings of the blades, 11 - spark plug.

Фиг. 6 - вариант с четырьмя контурами двухлопастного роторно-лопастного двигателя с указанием предпочтительных мест размещения патрубков входа и выхода контуров на радиальной и торцевой поверхности корпуса.FIG. 6 is a variant with four circuits of a two-bladed rotary-vane engine with an indication of preferred locations for the inlet and outlet nozzles of the circuits on the radial and end surfaces of the housing.

Фиг. 7 - схема патрубков для однолопастной роторно-лопастной машины-насоса.FIG. 7 is a diagram of nozzles for a single-blade rotary-vane machine-pump.

Фиг. 8 - схема патрубков для двухлопастного роторного насоса.FIG. 8 is a diagram of nozzles for a two-blade rotary pump.

Фиг. 9 - схема патрубков для трехлопастного роторного насоса.FIG. 9 is a diagram of nozzles for a three-blade rotary pump.

Фиг. 10 - работа однолопастной машины только по внешнему контуру насоса.FIG. 10 - operation of a single-vane machine only along the external circuit of the pump.

Фиг. 11 - работа насоса с одной лопастью для двух контуров.FIG. 11 - operation of the pump with one blade for two circuits.

Роторно-лопастная машина на Фиг. 1 содержит корпус 1 машины с эксцентрично расположенным в нем ротором 2 и лопастями 3. Между внутренней поверхностью корпуса 1 и ротором 2 образованы последовательно расположенные и включенные по направлению потока полости, составляющие вместе сектор, образующие секции впуска А, сжатия Б, преобразования С и выпуска Д, лопасти 3 проходят через отверстия в шарнирах 4 в стенках ротора 2. Машина имеет впускное окно 5 и выпускное окно 6, полости А, Б, С, Д образуют первый контур. По крайней мере, один ротор 2 выполнен в виде полого элемента, с образованием, по крайней мере, одного второго контура с полостями, А₁, Б₁, С₁, Д₁, образованными внутренней поверхностью 7 ротора 2 и лопастями 3, связанными с валом 8, которым служит ось корпуса. Контуры А, Б, С, Д, A₁, Б₁, С₁, Д₁ или отдельные их полости имеют возможность взаимодействия между собой. Второй контур A₁, B₁, С₁, Д₁, образованный в роторе 2, снабжен впускным окном 9 и выпускным окном 10, выполненными на торцевой поверхности ротора 2 через крышку корпуса 1.The rotor blade machine of FIG. 1 comprises a machine body 1 with a rotor 2 and blades 3 eccentrically located in it. Between the inner surface of the body 1 and the rotor 2 are formed successively located and included in the direction of flow direction cavities, which together constitute a sector forming sections of inlet A, compression B, conversion C and outlet D, the blades 3 pass through holes in the hinges 4 in the walls of the rotor 2. The machine has an inlet window 5 and an outlet window 6, cavities A, B, C, D form the first circuit. At least one rotor 2 is made in the form of a hollow element, with the formation of at least one second circuit with cavities, A ₁ , B ₁ , C ₁ , D ₁ , formed by the inner surface 7 of the rotor 2 and the blades 3 associated with shaft 8, which serves as the axis of the housing. Circuits A, B, C, D, A ₁ , B ₁ , C ₁ , D ₁ or their individual cavities have the ability to interact with each other. The second circuit A ₁ , B ₁ , C ₁ , D ₁ formed in the rotor 2 is provided with an inlet window 9 and an outlet window 10 made on the end surface of the rotor 2 through the cover of the housing 1.

При преобразовании энергии вращения вала в энергию потока, усилие вращения двигателя передается ротору 2, ротор поворачивает стенками через шарниры 4 лопасти 3. Лопасти 3 совершают работу перемещения рабочей среды из окна входа 5 к окну выхода 6 в контуре, состоящем из полостей А, Б, С, Д, одновременно в контуре, состоящем из полостей A₁, B₁, C₁, Д₁, лопасти 3 совершают работу перемещения рабочей среды из окна входа 9 к окну выхода 10.When converting the energy of rotation of the shaft into the energy of the stream, the rotational force of the engine is transmitted to the rotor 2, the rotor rotates the walls through the hinges 4 of the blade 3. The blades 3 perform the work of moving the working medium from the input window 5 to the output window 6 in the circuit consisting of cavities A, B, C, D, simultaneously in the circuit, consisting of cavities A ₁ , B ₁ , C ₁ , D ₁ , the blades 3 perform the work of moving the working medium from the input window 9 to the output window 10.

Первым и самым значительным в данном изобретении фактором, влияющим на возможность передачи энергии, выделен не тепловой, а гидравлический фактор преобразования, который несет ответственность за использование определенного момента вращения в данном механизме.The first and most significant factor in this invention that affects the possibility of energy transfer is not thermal, but the hydraulic conversion factor, which is responsible for using a certain torque in this mechanism.

Вторым важнейшим моментом для гидравлического потока является количество лопастей 3, используемых при организации потока. С учетом требования достижения максимального конструктивного использования объема полостей контура это будет одна лопасть, позволяющая иметь минимальные потери объемов. Увеличение количества лопастей снижает возможности использования объема контура по конструкции окон входа и выхода для гидравлического потока, но увеличивает количество тактов за оборот и общую величину потока. Оптимальным практическим количеством используемых в двигателе должны быть две или три лопасти. Оптимальным количеством лопастей для насоса должны быть от одной до четырех.The second most important point for hydraulic flow is the number of blades 3 used to organize the flow. Given the requirement to achieve the maximum constructive use of the volume of the cavity cavities, this will be one blade, which allows to have minimal volume loss. An increase in the number of blades reduces the possibility of using the volume of the circuit in the design of the inlet and outlet windows for the hydraulic flow, but increases the number of ticks per revolution and the total value of the flow. The optimal practical amount used in the engine should be two or three blades. The optimal number of blades for the pump should be from one to four.

Третьим важнейшим моментом организации гидравлического потока является возможность в данной конструкции ввода и вывода гидравлического потока в контура с боковых и торцевой поверхности, что дает преимущество по отношению к другим конструкциям и его также необходимо использовать.The third most important point in the organization of the hydraulic flow is the possibility in this design of the input and output of the hydraulic flow into the circuit from the side and end surfaces, which gives an advantage over other designs and it also needs to be used.

Коренное отличие обоснования действия гидравлического потока в контуре заключается в том, что этот контур не единственный, работа других контуров, которые в отношении гидравлического потока будут иметь те же зависимости и решительным образом влиять на работу этого контура.The fundamental difference between the justification of the action of the hydraulic flow in the circuit is that this circuit is not the only one, the work of other circuits, which in relation to the hydraulic flow will have the same dependencies and decisively affect the operation of this circuit.

Кроме этого, основные зависимости работы машины пропорциональны не объемам, а площадям сечений пространств, определяемых количеством лопастей. Динамический момент пропорционален расстояниям между центрами ротора и корпуса.In addition, the main dependences of the operation of the machine are proportional not to volumes, but to areas of cross-sections of spaces, determined by the number of blades. The dynamic moment is proportional to the distances between the centers of the rotor and the housing.

По количеству контуров машина может быть двухконтурной или многоконтурной.By the number of circuits, the machine can be double-circuit or multi-circuit.

Машина может быть исполнена в зависимости от назначения, используемой среды, направления преобразования, с одной лопастью или множеством лопастей.The machine can be executed depending on the purpose, the medium used, the direction of conversion, with one blade or multiple blades.

При работе двух контуров для варианта использования одной лопасти 3 достигается максимальный эффект использования площади сечения цилиндра корпуса 1 и цилиндра ротора 2, и максимальный путь проходящих через образованные ими контуры А, Б, С, Д и A₁, Б₁, С₁, Д₁ для рабочего тела - жидкости или газа, преобразование энергии которых осуществляется. Вращаясь против часовой стрелки, вокруг оси 8 (см. фиг. 1), связанной с корпусом 1, лопасть 3 совершает работу преобразования во внутреннем контуре A₁, Б₁, С₁, Д₁ от точки I до точки III с потоком №2, а во внешнем контуре, пройдя неэффективное расстояние между патрубками входа и выход потока №1 в точке II, двигаясь далее к точке III и точке I, эта же лопасть совершает работу преобразования с потоком №1 (см. фиг. 1).When two circuits are working for the option of using one blade 3, the maximum effect of using the cross-sectional area of the cylinder of the housing 1 and the cylinder of the rotor 2 is achieved, and the maximum path passing through the circuits A, B, C, D and A ₁ , B ₁ , C ₁ , D formed by them ₁ for the working fluid - liquid or gas, the energy conversion of which is carried out. Rotating counterclockwise around axis 8 (see Fig. 1), connected with the housing 1, the blade 3 performs the conversion work in the internal circuit A ₁ , B ₁ , C ₁ , D ₁ from point I to point III with flow No. 2 and in the external circuit, having passed the inefficient distance between the inlet pipes and the outlet of stream No. 1 at point II, moving further to point III and point I, this same blade does the conversion job with stream No. 1 (see Fig. 1).

В цикле работы двигателя по Фиг. 1 полость А, в соответствующем положении лопасти 3 в точке III, наполняется рабочей смесью за счет увеличения объема камеры между движущейся лопастью и окном 5 входа. В вариантах горючая смесь в этой полости может быть предварительно сжата или находится под разрежением. В этой же полости инициируется искра, газ расширяется, занимая полости А и Б, и перемещает лопасть в направлении вращения. В конце полости Б отработанный газ выводится из контура после снижения давления до расчетной величины. В полости С организуется продувка свежим воздухом, в полости Д за счет снижения объема происходит сжатие воздуха для нужд продувки и образования топливной смеси за счет уменьшения объема камеры между движущейся лопастью и окном выхода 6. На Фиг. 1 не указаны патрубки выхода потоков отработанных газов, входа продувочного воздуха и возврата воздуха в контур. После прохождения лопасти положения II цикл повторяется.In the engine cycle of FIG. 1, cavity A, in the corresponding position of the blade 3 at point III, is filled with the working mixture by increasing the volume of the chamber between the moving blade and the entrance window 5. In embodiments, the combustible mixture in this cavity may be pre-compressed or under vacuum. In the same cavity, a spark is initiated, the gas expands, occupying cavities A and B, and moves the blade in the direction of rotation. At the end of cavity B, the exhaust gas is discharged from the circuit after pressure has been reduced to the calculated value. In the cavity C, a purge with fresh air is organized, in the cavity D due to the reduction in volume, air is compressed for the needs of the purge and the formation of the fuel mixture by reducing the volume of the chamber between the moving blade and the exit window 6. In FIG. 1, the nozzles for the outlet of the exhaust gas flows, the purge air inlet and the return of air to the circuit are not indicated. After passing the blade position II, the cycle repeats.

Работа данного устройства в режиме насоса или компрессора по Фиг. 1 осуществляется аналогично существующим объемным устройствам такого класса. В полости А, когда лопасть находится в положении III, в силу возникающего разрежения, создаваемого движущейся лопастью между окном входа 5 и лопастью за счет увеличения объема, одновременно перед лопастью в связи с уменьшением объема между лопастью и окном выхода 6 текучая среда последовательно перемещается из полости Б в полость С, из полости С в полость Д и далее в окно выхода 6.The operation of this device in the pump or compressor mode of FIG. 1 is carried out similarly to existing volumetric devices of this class. In cavity A, when the blade is in position III, due to the rarefaction created by the moving blade between the inlet window 5 and the blade due to the increase in volume, simultaneously in front of the blade due to the decrease in volume between the blade and the exit window 6, the fluid moves sequentially from the cavity B to cavity C, from cavity C to cavity D and then to exit window 6.

Выше описана работа только основного внешнего контура. Принцип работы второго по Фиг. 1 контура такой же, как и у первого контура. Второй контур в силу торцевого ввода 9 и вывода 10 потока через окна предпочтительно использовать для вспомогательных целей.The above describes the operation of only the main external circuit. The principle of operation of the second of FIG. 1 circuit is the same as the first circuit. The second circuit, by virtue of the end input 9 and output 10 of the flow through the windows, it is preferable to use for auxiliary purposes.

Для улучшения работы РЛМ второй контур A₁, B₁, С₁, Д₁ может использоваться для перекачки масла и последующего его охлаждения вне машины, с возвратом охлажденного масла обратно в цикл смазки и охлаждения. Взаимодействие двух контуров существенно повышает характеристики устройства. Взаимодействие двух контуров существенно повышает характеристики устройства по целевому потоку в первом контуре.To improve the performance of the RLM, the second circuit A ₁ , B ₁ , C ₁ , D ₁ can be used for pumping oil and its subsequent cooling outside the machine, with the return of chilled oil back to the lubrication and cooling cycle. The interaction of the two circuits significantly increases the characteristics of the device. The interaction of the two circuits significantly increases the characteristics of the device for the target stream in the first circuit.

На Фиг. 2 представлена зависимость эффективности РЛМ при работе двух контуров для варианта использования двух лопастей. В этом случае достигается уже меньший эффект использования площади сечения цилиндра корпуса и цилиндра ротора, и меньший путь проходящих через образованные ими контуры для рабочего тела - жидкости или газа, преобразование энергии которых осуществляется. Вращаясь против часовой стрелки, вокруг оси корпуса лопасти совершают работу преобразования во втором (внутреннем) контуре от точки 2/1 до точки 2/2 с потоком №2, а в первом (внешнем) контуре, пройдя неэффективное расстояние между патрубками входа и выхода, двигаясь далее от точки 1/1 к точке 1/2, эти же лопасти совершают работу преобразования с потоком №1. Как видно из приведенной на Фиг. 2 схемы, заштрихованные области эффективной работы переноса для контуров уменьшились по сравнению с использованием контуров на Фиг. 1. Но для схемы на Фиг. 2 за один оборот две лопасти совершают два такта и поэтому производительность в целом вырастет.In FIG. Figure 2 shows the dependence of the radar efficiency during the operation of two circuits for the use of two blades. In this case, a smaller effect of using the cross-sectional area of the body cylinder and the rotor cylinder is achieved, and a smaller path passing through the contours formed by them for the working fluid — liquid or gas, whose energy is converted. Rotating counterclockwise, around the axis of the casing, the blades perform the conversion work in the second (inner) circuit from point 2/1 to point 2/2 with flow No. 2, and in the first (external) circuit, passing the inefficient distance between the inlet and outlet pipes, moving further from point 1/1 to point 1/2, these same blades do the conversion work with flow No. 1. As can be seen from FIG. 2, the shaded areas of the effective transfer operation for the loops are reduced compared to using the loops in FIG. 1. But for the circuit of FIG. 2 in one revolution, two blades make two strokes and therefore productivity as a whole will increase.

На Фиг. 3 представлена зависимость эффективности РЛМ при работе двух контуров для варианта использования трех лопастей. В этом случае достигается еще меньший эффект использования площади сечения цилиндра корпуса и цилиндра ротора, и меньший путь проходящих через образованные ими контуры для рабочего тела - жидкости или газа, преобразование энергии которых осуществляется. Вращаясь против часовой стрелки, вокруг оси, связанной с корпусом, лопасти совершают работу преобразования во внутреннем корпусе с потоком №2, а во внешнем контуре эти же лопасти совершают работу преобразования с потоком №1. Каждые 120 градусов поворота ротора лопасти будут менять свой такт в работе, как во внутреннем, так и во внешнем контуре. Но для схемы на Фиг. 3 за один оборот три лопасти совершают три такта и поэтому производительность вырастет относительно варианта на Фиг. 2In FIG. Figure 3 shows the dependence of the radar efficiency during the operation of two circuits for the use of three blades. In this case, an even smaller effect is achieved by using the cross-sectional area of the body cylinder and the rotor cylinder, and a smaller path passing through the circuits formed by them for the working fluid — liquid or gas, whose energy is converted. Rotating counterclockwise around the axis associated with the housing, the blades perform the conversion work in the internal housing with flow No. 2, and in the external circuit the same blades perform the conversion work with flow No. 1. Every 120 degrees of rotation of the rotor, the blades will change their cycle in operation, both in the internal and in the external circuit. But for the circuit of FIG. 3 in one revolution, three blades make three cycles and therefore, productivity will increase relative to the variant in FIG. 2

Для сравнения между собой эффективности работы машины с одинаковым соотношением внешнего диаметра ротора и диаметра корпуса Фиг. 1, 2, 3 показываются с главными положениями лопастей, отвечающими за максимальный объем переносимого рабочего тела между лопастями и патрубками входа.For comparison, the operational efficiency of the machine with the same ratio of the outer diameter of the rotor and the diameter of the housing, is FIG. 1, 2, 3 are shown with the main positions of the blades, responsible for the maximum volume of the transferred working fluid between the blades and the inlet pipes.

На Фиг. 4 изображена схема камер двигателя внутреннего сгорания для варианта трехлопастной машины с касанием ротора и корпуса и ротора и оси лопастей. В этом случае во внешнем корпусе в камере 1к подготовлена топливно-воздушная смесь и происходит инициация взрыва, в камере 2к расширение и сброс отработанных газов, в камере 3к готовится новая порция потока воздуха, в камере 4к заканчивается подготовка сжатого воздуха. Задача данного преобразователя принять поток воздуха и поток топлива в объемном соотношении примерно 16:1 для бензина (или 20:1 для газа метана) через камеру 3к и камеру 4к соответственно, поднять давление в камере 4к до приемлемого по прочностным характеристикам корпуса и ротора, передать в камеру 1к без гидравлических потерь и в требуемом количестве, произвести увеличение энергии в камере 2к инициацией взрыва и снять механическую энергию с вала, соединенного с ротором, вывести отработанные газы из контура преобразования. С учетом необходимости отвода значительного количества тепла из рабочего пространства камер 4к (работа сжатия), 2к (работа взрыва) внутренний контур используется для циркуляции масла, обеспечивающего функцию охлаждения ротора, лопастей, подшипников, вывода прорывающегося через уплотнения газа, смазки всех трущихся деталей. Проходя последовательно камеры 3, 2, 1, масло нагревается, насыщается газом, сжимается до необходимого давления, регулирующего содержание газа в масле, выводится из внутреннего контура. После охлаждения и сепарации во внешнем агрегате масло возвращается в камеру 3 для продолжения циркуляционного цикла. Внешняя часть корпуса, граничащая с камерами 4к и 2к, при необходимости может быть оснащена рубашкой охлаждения для более интенсивного отвода тепла этим же теплоносителем или независимым (воздушное или водяное охлаждение). Введение в преобразователь источника энергии непосредственно в поток, что характерно для двигателей внутреннего сгорания, требует решения задачи с учетом назначения двигателя и вариантов размещения окон входа и выхода, места подачи топлива, количества лопастей и соотношения диаметров ротора и корпуса предполагает большое количество вариантов использования метода.In FIG. 4 shows a diagram of the chambers of an internal combustion engine for a variant of a three-blade machine with a touch of the rotor and the housing and the rotor and the axis of the blades. In this case, the fuel-air mixture is prepared in the outer casing in the chamber 1k and an explosion is initiated, in the 2k chamber the exhaust gases are expanded and discharged, a new portion of the air flow is prepared in the 3k chamber, and the compressed air preparation is completed in the 4k chamber. The task of this converter is to take the air flow and fuel flow in a volume ratio of about 16: 1 for gasoline (or 20: 1 for methane gas) through the 3k chamber and the 4k chamber, respectively, to increase the pressure in the 4k chamber to an acceptable body and rotor strength characteristics, transfer into the chamber 1k without hydraulic losses and in the required quantity, increase the energy in the chamber 2k by initiating an explosion and remove mechanical energy from the shaft connected to the rotor, remove the exhaust gases from the conversion circuit. Taking into account the need to remove a significant amount of heat from the working space of the chambers 4k (compression work), 2k (explosion work), the internal circuit is used to circulate oil, which provides the function of cooling the rotor, blades, bearings, output of gas bursting through the gaskets, lubricating all rubbing parts. Passing sequentially chambers 3, 2, 1, the oil is heated, saturated with gas, compressed to the required pressure, which regulates the gas content in the oil, is removed from the internal circuit. After cooling and separation in an external unit, the oil is returned to the chamber 3 to continue the circulation cycle. The outer part of the case, bordering the cameras 4k and 2k, if necessary, can be equipped with a cooling jacket for more intensive heat removal by the same heat carrier or independent (air or water cooling). The introduction of an energy source directly into the flow into the converter, which is typical for internal combustion engines, requires solving the problem, taking into account the purpose of the engine and the options for placing the inlet and outlet windows, the place of fuel supply, the number of blades and the ratio of the diameters of the rotor and the housing, which suggests a large number of options for using the method.

Зависимость для работы преобразователя энергии данного вида показана на примере трехлопастного двигателя при использовании только основного контура. Дополнительный контур в этом случае работает на охлаждение лопастей и создает реактивную силу для увеличения момента вращения ротора.The dependence for the operation of an energy converter of this type is shown by the example of a three-blade engine using only the main circuit. The additional circuit in this case works to cool the blades and creates a reactive force to increase the rotor torque.

Внутренний вращающийся ротор совмещен до касания с внутренней поверхности корпуса. При этом лопасти, размещенные на валу, совершают относительно этого вала непрерывное вращательное движение, а в направляющих втулках вращающегося ротора они совершают возвратно-поступательное движение, оказываясь полностью утопленными в точке соприкосновения ротора и корпуса. В противоположенной точке диаметра вращающегося корпуса ротора лопатки оказываются полностью выдвинутыми из корпуса ротора. Точку касания вращающегося ротора и корпуса назовем «верхней мертвой точкой» (ВМТ), что соответствует отчасти положению лопастей, когда бы взрыв между двумя ближними симметрично близкими к этой точке лопастями, или между одной лопастью и точкой касания не приводит к возникновению крутящего момента. Предпочтительно взрыв во времени провести в такой период, когда максимально передается работа расширяющихся газов и превращается в получаемый эффект преобразования энергии. В зависимости от выбранного режима снятия нагрузки и количества оборотов точка начала инициации взрыва располагается в верхней правой части рассматриваемой РЛМ, причем окончание реакции окисления предпочтительно завершить до 25-30 градусов поворота рабочей лопасти от «верхней мертвой точки». Зона, в которой произошел взрыв, заключенная между двумя лопастями (или между одной лопастью и ВМТ), называется зоной взрыва. Лопасть, оказавшаяся первой по ходу вращения лопастей, является рабочей лопастью, а лопасть, следующая по ходу за рабочей, работает в обратном направлении, называется нерабочей. После зоны взрыва происходит превращение энергии сжатого рабочего тела между двумя лопастями с одновременным расширением в «зоне расширения». При этом отличие в работе зоны взрыва и зоны расширения в том, что в первой происходит воздействие на рабочий вал большим давлением при малом рычаге, а во второй - пониженным давлением при большом рычаге. В момент, когда нерабочая лопасть оказывается в зоне 90 градусов от ВМТ (или ноль градусов в направлении оси вращения), она прекращает функцию противодавления полностью. В момент, когда рабочая лопасть достигает точки 180 градусов от ВМТ, она прекращает функцию рабочей лопасти. Настоящее деление функций условно в связи с отсутствием значений инерционных и импульсных составляющих и нужны только для пояснения работы машины.The internal rotary rotor is aligned to touch the inner surface of the housing. At the same time, the blades placed on the shaft make continuous rotational motion relative to this shaft, and in the guide sleeves of the rotating rotor they make a reciprocating motion, being completely recessed at the point of contact of the rotor and the housing. At the opposite point of the diameter of the rotor rotor housing, the blades are fully extended from the rotor housing. We call the point of contact of the rotating rotor and the casing the “top dead center” (TDC), which partially corresponds to the position of the blades, when the explosion between the two nearest blades symmetrically close to this point, or between one blade and the point of contact, does not cause a torque. It is preferable to conduct an explosion in time during such a period when the work of expanding gases is transmitted as much as possible and turns into the resulting energy conversion effect. Depending on the selected load-relieving mode and the number of revolutions, the point of initiation of explosion initiation is located in the upper right part of the considered RLM, and it is preferable to complete the end of the oxidation reaction up to 25-30 degrees of rotation of the working blade from the “top dead center”. The zone in which the explosion occurred, enclosed between two blades (or between one blade and TDC), is called the explosion zone. The blade, which turned out to be the first in the direction of rotation of the blades, is the working blade, and the blade, following the direction of the working blade, works in the opposite direction, called non-working. After the explosion zone, the energy of the compressed working fluid is transformed between the two blades with simultaneous expansion in the "expansion zone". Moreover, the difference in the operation of the explosion zone and the expansion zone is that in the first there is an impact on the working shaft with high pressure with a small lever, and in the second with reduced pressure with a large lever. At the moment when the non-working blade is in the area of 90 degrees from TDC (or zero degrees in the direction of the rotation axis), it stops the back pressure function completely. At the moment when the working blade reaches a point of 180 degrees from TDC, it ceases the function of the working blade. The present division of functions is conditional in connection with the lack of values of the inertial and impulse components and is needed only to explain the operation of the machine.

Сжатое рабочее тело, находясь между двумя движущимися во вращательном движении лопастями, давит на две лопасти (рабочую и не рабочую) и расположенный между ними вращающийся ротор, причем площадь рабочей лопасти всегда больше не работающей лопасти, а вращающийся ротор сдвинут в сторону ВМТ на величину разницы диаметров ротора и корпуса, то есть дополняет в положительную сторону площадь вращения вокруг неподвижного вала. По окончании цикла расширения рабочее тело выводится из зоны (на выхлоп) расширения и заменяется воздухом, засасываемым полостью между рабочей лопастью и ВМТ или нагнетаемым потоком под давлением принудительно (в вариантах). Далее цикл повторяется. В зависимости от организации отвода тепла из зоны взрыва и количества лопастей, рабочими могут быть каждая лопасть, через лопасть, через две лопасти и так далее, при этом цикл сжатия соответствующей после рабочей полости может быть исключен организацией принудительного сообщения с необходимой зоной работы для повышения КПД машины.A compressed working fluid, located between two blades moving in a rotational motion, presses on two blades (working and not working) and a rotating rotor located between them, and the area of the working blade is always larger than the working blade, and the rotating rotor is shifted towards TDC by the difference the diameters of the rotor and the housing, that is, it complements in a positive direction the rotation area around the fixed shaft. At the end of the expansion cycle, the working fluid is removed from the expansion zone (to the exhaust) and replaced by air sucked in by the cavity between the working blade and TDC or forced flow under pressure by force (in variants). Next, the cycle repeats. Depending on the organization of heat removal from the explosion zone and the number of blades, each blade can be workers, through the blade, through two blades, and so on, and the compression cycle corresponding after the working cavity can be excluded by organizing forced communication with the necessary work area to increase efficiency cars.

Принцип работы дополнительного контура такой же, как у внешнего контура, но точкой максимального сжатия будет противоположенная верхней мертвой точке сторона, расположенная между двумя лопастями.The principle of operation of the additional circuit is the same as that of the external circuit, but the point of maximum compression will be the side opposite the top dead center located between the two blades.

Для улучшения работы РЛМ дополнительный контур может использоваться для перекачки масла и последующего его охлаждения вне машины, с возвратом охлажденного масла обратно в цикл смазки и охлаждения. При использовании РЛМ на больших мощностях дополнительное охлаждение осуществляется с наружной стороны корпуса. В случае использования одной лопасти или лопастей внешнего крепления к вращающемуся корпусу ротора, потоки могут быть организованы любым из традиционных методов.To improve the performance of the RLM, an additional circuit can be used for pumping oil and its subsequent cooling outside the machine, with the return of chilled oil back to the lubrication and cooling cycle. When using RLM at high power, additional cooling is carried out from the outside of the case. In the case of using one blade or blades of external mounting to a rotating rotor body, the flows can be organized by any of the traditional methods.

Для двигателя внешнего сгорания более эффективны трех-, двух- и однолопастные преобразователи энергии с одним или двумя контурами, являющиеся в этом случае прямыми преобразователями энергии потока в энергию механического вращения без организации сжигания топлива внутри преобразователя. В этом случае снижается нагрузка по теплу на основные детали устройства и возможно уменьшение соотношения диаметра ротора и корпуса, что ведет к увеличению эффективности использования рабочего пространства. Кроме этого при невысоких нагрузках внутренний контур используется параллельно или последовательно в преобразовании потока, а циркуляция смазывающего масла может осуществляться внешними агрегатами. При таком использовании роторно-лопастной машины схема организации потоков в контурах может иметь несколько вариантов.For an external combustion engine, three-, two- and one-blade energy converters with one or two circuits are more effective, which in this case are direct converters of flow energy to mechanical rotation energy without organizing the combustion of fuel inside the converter. In this case, the heat load on the main parts of the device is reduced and the ratio of the diameter of the rotor and the housing can be reduced, which leads to an increase in the efficiency of use of the working space. In addition, at low loads, the internal circuit is used in parallel or sequentially in the conversion of the flow, and the lubricating oil can be circulated by external units. With this use of a rotor-blade machine, the flow organization scheme in the circuits can have several options.

На Фиг. 6 изображен вариант машины с несколькими контурами. Лопасти в этом случае могут иметь общую ось или быть разделены на группы, когда две лопасти крепятся к второму ротору с наружной стороны, организовывая пространство работы преобразования первого и второго контуров, а другие лопасти (не обязательно две) крепятся к оси внутри четвертого контура или к тому же ротору, что и первые две лопасти, но с внутренней стороны этого же ротора. Количество роторов значительно усложняет конструкцию, увеличивает механические и массообменные потери, незначительно увеличивают эффективное сечение использования машины. Такой вариант использования приемлем для задач одновременного дозирования жидкостей и газов, допускающих или предполагающих смешение, при параллельном использовании всех контуров.In FIG. 6 shows a variant of a machine with several circuits. The blades in this case can have a common axis or can be divided into groups when two blades are attached to the second rotor from the outside, organizing the work space of the conversion of the first and second circuits, and the other blades (not necessarily two) are attached to the axis inside the fourth circuit or to the same rotor as the first two blades, but from the inside of the same rotor. The number of rotors significantly complicates the design, increases mechanical and mass transfer losses, slightly increase the effective cross section for using the machine. This use case is acceptable for tasks of simultaneous dosing of liquids and gases that allow or suggest mixing, with the parallel use of all circuits.

В разрезе показаны потоки дополнительного и основного контуров для цилиндрического исполнения корпуса и ротора. Принципиально корпус и ротор могут иметь другую форму в сечении, например, овальную, что определяется необходимым соотношением объемов перекачиваемых потоков между собой и параметрами потоков, определяющими прочность корпусов и возможность обеспечения уплотнений.The section shows the flows of the additional and main circuits for the cylindrical execution of the housing and rotor. Fundamentally, the housing and rotor can have a different shape in cross section, for example, oval, which is determined by the necessary ratio of the volumes of the pumped flows to each other and flow parameters that determine the strength of the housings and the possibility of providing seals.

При организации потока в режиме двигателя внутреннего сгорания для улучшения режима горения может быть с одной или несколькими свечами зажигания, работающими для режима оптимизации потока.When organizing the flow in the internal combustion engine mode, to improve the combustion mode, it can be with one or more spark plugs working for the flow optimization mode.

Предлагаемое трехлопастное решение позволяет теоретически поднять момент вращения с 10-12 кгс/м до 20-25 кгс/м, а при исключении потерь до минимума и использовании возможности наддува до 35-40 кгс/м на валу ротора вращения. При этом в соответствии с требуемой скоростью вращения она не превысит 1500 оборотов в минуту, что равно необходимой скорости вращения автомобильного колеса. Другими словами вопрос применения традиционной коробки передач (с 3500-4000 оборотов в минуту до 1500) в данном случае может быть пересмотрен с учетом получаемых новых свойств машины. Метод позволяет регулировать скорость вращения в широких пределах при высоком моменте вращения, большем по величине, чем в применяемых сегодня двигателях.The proposed three-blade solution allows you to theoretically raise the torque from 10-12 kgf / m to 20-25 kgf / m, and with the exception of losses to a minimum and using the possibility of boost to 35-40 kgf / m on the shaft of the rotor of rotation. Moreover, in accordance with the required rotation speed, it will not exceed 1,500 rpm, which is equal to the required rotation speed of the automobile wheel. In other words, the issue of using a traditional gearbox (from 3500-4000 rpm to 1500) in this case can be revised taking into account the new properties of the machine. The method allows you to adjust the speed of rotation over a wide range with a high torque, larger in magnitude than in the engines used today.

В настоящем трехлопастном варианте предусматривается непрерывный поток масла в теле каждой лопасти, для отвода от лопасти тепла реакции горения, что обеспечивает неизменность линейных размеров и свойств материала, из которого изготовлена лопасть. В этом же варианте организован поток масла внутри вращающегося корпуса для отвода тепла от него и от направляющих уплотняющих втулок для лопастей.In the present three-bladed version, a continuous flow of oil is provided in the body of each blade to remove heat from the combustion reaction from the blade, which ensures the linear dimensions and properties of the material of which the blade is made. In the same embodiment, an oil flow is organized inside the rotating housing to remove heat from it and from the guide sealing bushings for the blades.

В известных механизмах отсутствует возможность организации таких потоков, и поэтому их использование было ограничено таким условием.In known mechanisms there is no possibility of organizing such flows, and therefore their use was limited by such a condition.

Процесс горения необходимо рассматривать во всех стадиях происходящей реакции окисления как химической реакции, увеличения объема газа как теплового эффекта реакции горения, гидравлического эффекта перетекания рабочего тела в пространстве объема машины, механического эффекта импульсного воздействия на рабочие тела машины рабочим телом потока.The combustion process must be considered at all stages of the ongoing oxidation reaction as a chemical reaction, an increase in gas volume as a thermal effect of the combustion reaction, the hydraulic effect of the overflow of the working fluid in the space of the machine’s volume, and the mechanical effect of the pulsed action of the working fluid on the working fluid of the machine.

• Химическая реакция. Окисление происходит в условиях реактора с изменяющимся в процессе объемом, изменяющейся температуры, изменяющейся условий для перемешивания партнеров реакции окисления и продуктов реакции, наличия фазового перехода партнеров реакции и продуктов реакции. Результатом прохождения реакции должно быть полное превращение топлива в продукты горения в короткий промежуток времени преобразования, способствующее обеспечению эффективного преобразования гидравлических, тепловых и механических процессов.• Chemical reaction. Oxidation occurs in a reactor with a variable volume during the process, a changing temperature, a changing environment for mixing the oxidation reaction partners and reaction products, the presence of a phase transition of the reaction partners and reaction products. The result of the reaction should be the complete conversion of fuel into combustion products in a short period of time conversion, contributing to the efficient conversion of hydraulic, thermal and mechanical processes.

• Механический импульс. В результате взрывного характера реакции механический импульс рабочего тела потока необходимо направить в сторону, благоприятствующую преобразованию энергии, когда механическое направление воздействия направлено в сторону перемещения рабочего тела потока.• Mechanical impulse. As a result of the explosive nature of the reaction, the mechanical impulse of the working fluid flow must be directed in a direction favorable to the conversion of energy, when the mechanical direction of action is directed towards the movement of the working fluid flow.

• Гидравлические напор и скорость потока. Гидравлическое воздействие организованного потока рабочего тела на рабочие тела объемной машины преобразования должно быть направлено максимально в сторону преобразования в механическую энергию и минимально в сторону, препятствующую преобразованию.• Hydraulic head and flow rate. The hydraulic effect of the organized flow of the working fluid on the working bodies of a volumetric conversion machine should be directed as much as possible towards conversion into mechanical energy and minimum towards a barrier to conversion.

• Процессы передачи тепла. Тепловое воздействие на рабочее тело потока в соответствии с требованием способа преобразования энергии должно быть в начальный период преобразования передано продуктам горения рабочего потока в большей степени, а рабочим телам устройства преобразования в меньшей степени, что должно способствовать цели преобразования энергии. В конечном периоде преобразования любые способы отведения тепла, не использованные для превращения энергии, реализуемые через скоростной вывод продуктов горения из преобразователя, через передачу тепла рабочим телам устройства преобразования с последующим отводом его из преобразователя способствуют увеличению эффективности преобразования в целевом направлении.• Heat transfer processes. The thermal effect on the working fluid of the stream in accordance with the requirement of the method of energy conversion should be transferred to the combustion products of the working stream to a greater extent in the initial period of conversion, and to the working bodies of the conversion device to a lesser extent, which should contribute to the goal of energy conversion. In the final period of the conversion, any heat removal methods that were not used to convert energy, implemented through the high-speed removal of combustion products from the converter, through heat transfer to the working bodies of the conversion device and its subsequent removal from the converter, increase the conversion efficiency in the target direction.

Отвод отработанных газов. После совершения работы в реакционном объеме отработанные газы выводятся рабочими телами устройства и на этот процесс также затрачивается энергия. В случае некачественного проведения химической реакции в период отведения отработанного газа продолжается горение и часть энергии топлива продолжает препятствовать целевому преобразованию. В случае преждевременного или запоздалого открытия выходного окна также снижается эффективность преобразования из-за увеличения гидравлических потерь. В случае несовпадения направления механического импульса или снижения его эффективности увеличиваются потери механического характера преобразования. В случае недостаточного использования тепла реакции растут потери теплового характера. Поэтому регулирование параметров рабочего тела потока при выведении его из устройства преобразования является также ответственным моментом преобразования.Exhaust gas. After completing work in the reaction volume, the exhaust gases are removed by the working fluid of the device and energy is also expended in this process. In the case of a poor-quality chemical reaction during the period of exhaust gas removal, combustion continues and part of the fuel energy continues to impede the target conversion. In the case of premature or belated opening of the output window, the conversion efficiency is also reduced due to increased hydraulic losses. In case of a mismatch in the direction of the mechanical impulse or a decrease in its efficiency, the losses of the mechanical nature of the transformation increase. In case of insufficient use of the heat of reaction, thermal losses increase. Therefore, the regulation of the parameters of the working fluid flow when removing it from the conversion device is also a crucial moment of conversion.

Готовность способа к использованию всех перечисленных выше процессов на всех стадиях, в их качественном взаимодействии, возможности регулирования каждого из процессов в отдельности и регулирования взаимодействия процессов между собой, получение мультипликационного эффекта регулируемого воздействия процессов друг на друга для достижения цели преобразования, есть показатель эффективности способа по отношению к аналогам.The willingness of the method to use all of the above processes at all stages, in their qualitative interaction, the ability to regulate each of the processes separately and to regulate the interaction of processes with each other, to obtain the multiplier effect of the controlled influence of processes on each other to achieve the goal of conversion, is an indicator of the effectiveness of the method for in relation to analogues.

Ниже приведены примеры реализации способа придания дополнительной энергии потоку рабочего тела.The following are examples of the implementation of the method of adding additional energy to the flow of the working fluid.

Необходимо помнить назначение насоса и ограничения, которые накладывает использование жидкости при преобразовании механической энергии вращения в энергию потока жидкости. Патрубок входа потока в насос и патрубок выхода потока из насоса будут располагаться непосредственно вблизи точки касания ротора и корпуса, что обеспечивает максимальный объем перекачиваемой жидкости для внешнего контура. При этом схема патрубков этого контура выглядит для рассмотренных вариантов так, как указано на фиг. 7, 8, 9.It is necessary to remember the purpose of the pump and the restrictions imposed by the use of fluid when converting the mechanical energy of rotation into the energy of the fluid flow. The nozzle for the flow inlet to the pump and the nozzle for the outlet of the pump will be located directly near the contact point of the rotor and the housing, which ensures the maximum volume of pumped liquid for the external circuit. At the same time, the scheme of the branch pipes of this circuit looks for the considered options as indicated in FIG. 7, 8, 9.

В любой момент работы насоса, связанного с разрывом потока жидкости, должно соблюдаться правило одного открытого окна, когда жидкость или набирается в замкнутый объем через патрубок входящего потока, или выталкивается из этого объема через патрубок выходящего потока. Именно поэтому с увеличением количества лопастей и количества патрубков входа и выхода необходимо часть площади выводить на обеспечение этого правила и уменьшать эффективную площадь.At any time during the operation of the pump associated with a rupture of the fluid flow, the rule of one open window must be observed when the fluid is either drawn into a closed volume through an inlet flow port or ejected from this volume through an outlet flow port. That is why with an increase in the number of blades and the number of inlet and outlet nozzles, it is necessary to derive part of the area to ensure this rule and reduce the effective area.

Такое же правило обеспечивается для среднего и внутреннего контуров, но подвод и отвод к ним жидкости осуществляется вдоль оси вращения вала, в то время как для внешнего контура всегда обеспечивается доступ как по оси вращения вала с обеих сторон, так и по цилиндрической части перпендикулярно оси вращения вала.The same rule is provided for the middle and inner circuits, but the fluid is supplied and discharged along the axis of rotation of the shaft, while the external circuit is always accessible both on the axis of rotation of the shaft on both sides and on the cylindrical part perpendicular to the axis of rotation shaft.

На фиг. 7, 8, 9 показаны одно, двух и трехлопастные машины-насосы, имеющие входные и выходные окна с соблюдением принципа постоянно открытого одного окна для одного внешнего контура. На схеме можно увидеть рост площади сечения окна входа при увеличении количества лопастей, что важно в части соблюдения эффективности использования объема каждого контура машины.In FIG. 7, 8, 9 show one, two and three-blade pump machines having input and output windows in compliance with the principle of a constantly open single window for one external circuit. On the diagram you can see the increase in the cross-sectional area of the entrance window with an increase in the number of blades, which is important in terms of observing the efficient use of the volume of each machine circuit.

При работе однолопастной машины только по внешнему контуру работа насоса осуществляется следующим образом, показанным на фиг. 10.When a single-vane machine operates only along the external circuit, the pump is operated as follows, shown in FIG. 10.

Двигаясь в направлении вращения, лопасть создает перед собой напор, а до себя создает разрежение. В точке касания ротора и корпуса, обозначенной буквой «С», обеспечивается затвор между камерой входа и выхода. Расстояние от точки «А» до точки «В», проходимое лопастью в направлении указанного вращения, является эффективным путем лопасти. Площадь внешнего контура, образуемая между корпусом и ротором, заключенная между точками «А» и «В», является эффективной площадью использования внешнего контура. Произведение эффективной площади сегмента на высоту лопасти дает эффективный объем перекачки жидкости за один оборот одной лопастью. Поток жидкости, находящийся между точкой «А» и точкой «С», на схеме подвергаемый разрежению, заполняет через входное окно корпус во внешнем контуре. Поток жидкости, подвергаемый напору лопасти, от точки «А» через точку «В» и до точки «С» выталкивается в выходное окно.Moving in the direction of rotation, the blade creates a pressure in front of itself, and creates a vacuum before itself. At the point of contact of the rotor and the housing, indicated by the letter "C", a shutter is provided between the inlet and outlet chamber. The distance from point "A" to point "B", traveled by the blade in the direction of the specified rotation, is an effective path of the blade. The area of the external circuit formed between the housing and the rotor, enclosed between points “A” and “B”, is the effective area of use of the external circuit. The product of the effective area of the segment by the height of the blade gives the effective volume of pumping fluid per revolution of one blade. The fluid flow located between point “A” and point “C”, subject to vacuum in the circuit, fills the housing in the external circuit through the inlet window. The fluid flow subjected to the pressure of the blade from point "A" through point "B" and to point "C" is pushed into the exit window.

Потери части жидкости, которая может попасть из камеры выхода в камеру входа через затвор «С», потери жидкости по периметру лопасти из области высокого давления в область низкого давления, являются характеристикой эффективности конкретного устройства, обусловленные техническими возможностями обеспечения той или иной заданной производительности и напора.Losses of the part of the liquid that can get from the exit chamber to the inlet chamber through the “C” valve, the loss of fluid along the perimeter of the blade from the high-pressure region to the low-pressure region, are a characteristic of the effectiveness of a particular device, due to the technical capabilities of providing one or another given productivity and pressure .

Таким же образом и в той же последовательности жидкость перекачивается во внутренних контурах, при этом вход в рабочую полость ротора предпочтительно осуществлять со стороны, обратной стороне подвода основной энергии для преобразования - энергии механического вращения. Затворной частью при этом будет являться точка касания внутренней цилиндрической поверхности ротора с «юбкой» оси вращения лопасти, или, в более сложном варианте, с внешней цилиндрической поверхностью еще одного контура. На фиг. 11 для случая работы насоса с одной лопастью и для двух контуров показана последовательность работы объемного насоса для внутреннего контура.In the same way and in the same sequence, the fluid is pumped in the internal circuits, while the entrance to the working cavity of the rotor is preferably carried out from the side opposite to the supply of the main energy for conversion - the energy of mechanical rotation. The closure part in this case will be the point of contact of the inner cylindrical surface of the rotor with the “skirt” of the axis of rotation of the blade, or, in a more complex version, with the outer cylindrical surface of another contour. In FIG. 11 for the case of operation of the pump with one blade and for two circuits, the sequence of operation of the volume pump for the internal circuit is shown.

Поток жидкости, находящийся между точкой «А» и затвором в точке «С» при движении лопасти в сторону указанного вращения, подвергается воздействию разрежения, создаваемого увеличением объема окна входа при движении от точки «А» к точке «В», заполняет пространство ротора, находящееся за лопастью. Поток жидкости перед лопастью, находящийся в условиях напора и снижения объема при движении от точки «А» через точку «В» к точке «С», перекачивается в условиях созданного напора в направлении окна выхода. Окна входа и выхода на схеме заштрихованы по площади и обозначены прямыми стрелками направления потока, направление вращения обозначено круговой изогнутой стрелкой.The fluid flow located between point “A” and the shutter at point “C” when the blade moves toward the indicated rotation is subjected to rarefaction created by an increase in the volume of the inlet window when moving from point “A” to point “B”, fills the space of the rotor, located behind the blade. The fluid flow in front of the blade, which is in conditions of pressure and volume reduction when moving from point “A” through point “B” to point “C”, is pumped under the conditions of created pressure in the direction of the exit window. The entry and exit windows in the diagram are shaded by area and are indicated by straight arrows of the flow direction, the direction of rotation is indicated by a circular curved arrow.

При работе машины с одной лопастью, как это видно из приведенных фиг. 10, 11, момент пересечения лопастью рабочего пространства окна входа и окна выхода не является производительным в случае отсутствия обратных клапанов на потоке входа и выхода в устройстве объемного перекачивания жидкости. В связи с этим для увеличения эффективности напора и (или) производительности конкретного устройства, если такая задача перед ним установлена, рассматриваются все потери и каждый вид потерь устраняется наиболее эффективным способом. Например, потери мощности холостого хода (время пересечения окон лопастью) можно снизить установкой обратного клапана как на магистрали перекачки вне корпуса устройства, так и вмонтированным в устройство клапаном. Потери перетока по площади продольного сечения лопасти можно устранить увеличением площади контакта и лабиринтными затворами по этой площади. Потери в затворах между стороной высокого давления и стороной низкого давления уменьшаются чистотой обработки поверхностей «касания», установкой лабиринтных затворов в этой точке «касания», организацией подвода уплотняющего потока к точке касания по каналам от вспомогательного контура и другими способами.When operating the machine with one blade, as can be seen from the FIGS. 10, 11, the moment when the blade intersects the working space of the inlet and outlet windows is not productive in the absence of check valves on the inlet and outlet flow in the volumetric fluid pumping device. In this regard, to increase the efficiency of the head and (or) the performance of a particular device, if such a task is set for it, all losses are considered and each type of loss is eliminated in the most effective way. For example, the loss of idle power (the time the windows cross the blades) can be reduced by installing a non-return valve both on the transfer line outside the device housing and by a valve mounted in the device. Loss of flow over the longitudinal section of the blade can be eliminated by increasing the contact area and labyrinth gates on this area. Losses in gates between the high-pressure side and the low-pressure side are reduced by the cleanliness of the “touch” surface treatment, the installation of labyrinth shutters at this “touch” point, the organization of the supply of the sealing flow to the touch point through the channels from the auxiliary circuit, and in other ways.

По выполненным расчетам, данный подход к технологии позволяет довести КПД до 65% в транспортном средстве при использовании традиционных топлив, и до 70% при применении современных чистых топлив. Предлагаемые настоящей работой решения позволяют в совокупном использовании нескольких полостей, работающих последовательно и параллельно добиться до 95% КПД роторно-лопастной машины.According to the calculations, this approach to technology allows to increase efficiency up to 65% in a vehicle using traditional fuels, and up to 70% when using modern clean fuels. The solutions proposed by this work allow the combined use of several cavities operating in series and parallel to achieve up to 95% efficiency of a rotor-blade machine.

Теоретические основания для проводимых испытаний и изготовления двигателя выглядят следующим образом.The theoretical basis for the tests and engine manufacturing are as follows.

Изменение площади камеры в период вращения (пример трехлопастного компрессора) происходит плавно и позволяет при невысоких оборотах решить перекачку потока эффективно малыми габаритами устройства.Changing the chamber area during the rotation period (an example of a three-blade compressor) occurs smoothly and allows, at low speeds, to solve the pumping of the flow effectively with the small dimensions of the device.

Для всех видов машин (устройств), возможных к реализации настоящего способа, выполнены точные расчеты, позволяющие подтвердить осуществление метода в насосах, двигателях внутреннего сгорания, редукторах, компрессорах. Расчеты по насосам, редукторам и компрессорам проверены на лабораторном образце рабочим объемом камеры 50 см³ с соотношением диаметров ротора и корпуса 0,8, на степень сжатия до 6-кратной величины, мощность до 1 кВт*час, скорость вращения до 1000 оборотов в минуту, момент вращения на валу до 0,15 кг-м, сходимость расчетных величин и практических результатов удовлетворительная.For all types of machines (devices) possible for the implementation of this method, accurate calculations have been performed to confirm the implementation of the method in pumps, internal combustion engines, gearboxes, compressors. The calculations for pumps, gearboxes and compressors were tested on a laboratory sample with a chamber volume of 50 cm ³ with a ratio of rotor and housing diameters of 0.8, for a compression ratio of up to 6 times, power up to 1 kW * h, rotation speed up to 1000 rpm , the rotation moment on the shaft is up to 0.15 kg-m, the convergence of the calculated values and practical results is satisfactory.

В настоящее время разработаны чертежи для изготовления компрессоров подкачки автомобильных колес (базовая мощность двигателя 0,1 кВт), заменяющих широко используемые поршневые компрессоры, отличающиеся более высокой производительностью в сопоставимых размерах с поршневым аналогом, или при той же производительности имеющие меньшие габариты (базовый внешний диаметр корпуса 50 мм). На данный компрессор разработаны техническое задание на изготовление и технические условия на изготовление, готовится линия для серийного производства таких колесных компрессоров. Основные характеристики: напор до 8 кгс/см²; расход до 50 литров в минуту; напряжение питания двигателя 12 вольт; потребляемая мощность до 150 ватт; вес до 200 грамм с креплениями к двигателю; диаметр корпуса до 60 мм, высота корпуса до 50 мм. Фрагмент чертежа на фотографии.Currently, drawings have been developed for the manufacture of automobile wheel swap compressors (basic engine power 0.1 kW), replacing widely used reciprocating compressors with higher performance in comparable sizes with a piston counterpart, or with the same performance having smaller dimensions (basic outer diameter housing 50 mm). A technical specification for manufacturing and technical specifications for manufacturing have been developed for this compressor; a line is being prepared for the mass production of such wheel compressors. Main characteristics: head up to 8 kgf / cm ² ; flow rate up to 50 liters per minute; voltage of the engine 12 volts; power consumption up to 150 watts; weight up to 200 grams with engine mounts; case diameter up to 60 mm, case height up to 50 mm. A fragment of the drawing in the photograph.

Для более мощного варианта коммерческого компрессора (базовая мощность двигателя 4 кВт), предназначенного для станций технического обслуживания автомобилей и покрасочных камер, где также широко применяются поршневые компрессоры, разработаны технические условия для компрессора с базовым диаметр корпуса 150 мм. Основные характеристики: напор до 10 кгс/см²; расход до 600 литров в минуту; напряжение питания 220/380 вольт; потребляемая мощность до 5 киловатт; вес до 5 килограмм с креплениями к двигателю; диаметр корпуса до 200 мм, высота корпуса до 150 мм. Фрагменты крышки и охлаждаемой лопасти трехмерной модели на фотографии.For a more powerful version of a commercial compressor (4 kW base engine power) designed for automobile service stations and spray booths, where reciprocating compressors are also widely used, specifications have been developed for a compressor with a base case diameter of 150 mm. Main characteristics: head up to 10 kgf / cm ² ; flow rate up to 600 liters per minute; supply voltage 220/380 volts; power consumption up to 5 kilowatts; weight up to 5 kilograms with engine mounts; case diameter up to 200 mm, case height up to 150 mm. Fragments of the lid and the cooled blade of a three-dimensional model in the photograph.

Для двигателей внутреннего сгорания в соответствии с их назначением использования и мощности разработаны технические условия на изготовление и чертежи первых трех базовых типов с диаметрами 240, 300 и 360 мм, имеющие диапазон мощности от 5 до 150 кВт. Данные стендовых испытаний будут использованы для совершенствования конструкций и увеличения эффективности метода. Фрагменты полупрозрачной трехмерной модели мощностью до 30 кВт с редуктором на обычную коробку передач автомобиля и модели мощностью до 90 кВт без редуктора и верхней крышки на фотографии.For internal combustion engines, in accordance with their intended use and power, technical specifications have been developed for the manufacture and drawings of the first three basic types with diameters of 240, 300 and 360 mm, having a power range from 5 to 150 kW. Bench test data will be used to improve designs and increase the efficiency of the method. Fragments of a semitransparent three-dimensional model with a power of up to 30 kW with a gearbox for a conventional car gearbox and models with a power of up to 90 kW without a gearbox and top cover in the photo.

Разработаны эскизы движителя для малой авиации, предназначенного для обеспечения уверенного полета в режиме вертикального взлета, зависания и горизонтального движения на заданной высоте в среде воздуха нижнего слоя атмосферы. При габаритах роторного движителя диаметром 1500 мм, высотой 200 мм, скорости вращения до 1000 оборотов в минуту, ротор обеспечивает поток воздуха в 60 кг/сек, равноценный потоку пропеллерного вертолетного движителя с диаметром винта более 7000 мм и скоростью вращения 500 об/мин. Фрагменты концепции летательного аппарата (ЛА) с установкой роторных движителей, скомпонованных с роторными двигателями, на фотографии.Sketches of the propulsion system for small aircraft designed to ensure a confident flight in the mode of vertical take-off, hovering and horizontal movement at a given height in the air environment of the lower atmosphere were developed. With the dimensions of a rotary propulsion device with a diameter of 1500 mm, a height of 200 mm, and a rotation speed of up to 1000 revolutions per minute, the rotor provides an air flow of 60 kg / sec, which is equivalent to the flow of a propeller-driven helicopter propeller with a rotor diameter of more than 7000 mm and a rotation speed of 500 rpm. Fragments of the concept of an aircraft (LA) with the installation of rotary movers arranged with rotary engines in the photograph.

Перечисление многочисленных вариантов устройств, возможных к изготовлению с использованием описываемого изобретения, приведено для пояснения сложности выбора предпочтения в характерном исполнении для конкретного устройства: по моменту вращения; по количеству лопастей; количеству роторов; соотношению диаметров ротора (роторов) и корпуса; форме лопастей; интенсивности охлаждения лопастей, зон корпуса и ротора (роторов); месту размещения окон входа и выхода для контуров и вывода потоков для промежуточного преобразования вне машины; степени сближения ротора и корпуса; степени сближения оси лопастей и ротора; скорости вращения; последовательном, последовательно-параллельном или параллельным преобразовании потоков в контурах; количестве валов отбора или подвода мощности. В конечном итоге эти требования излагаются для каждого конкретного устройства в технических условиях на изготовление с учетом конкретной задачи для него. В настоящем описании целью является использование разных устройств для отображения отличительных признаков метода.Enumeration of the numerous options for devices that can be manufactured using the described invention is given to explain the difficulty of choosing a preference in a typical embodiment for a particular device: by the moment of rotation; by the number of blades; the number of rotors; the ratio of the diameters of the rotor (rotors) and the housing; the shape of the blades; the cooling intensity of the blades, zones of the body and rotor (rotors); the location of the input and output windows for circuits and output streams for intermediate conversion outside the machine; the degree of convergence of the rotor and the housing; the degree of convergence of the axis of the blades and the rotor; rotation speed; sequential, serial-parallel or parallel conversion of flows in circuits; the number of power take-offs or power shafts. Ultimately, these requirements are set out for each specific device in the technical conditions for manufacturing, taking into account the specific task for it. In the present description, the goal is to use different devices to display the hallmarks of the method.

Роторно-лопастная машина как устройство состоит из корпуса, ротора со связанными с ним лопастями, и ротор вместе с лопастями имеет возможность вращаться внутри корпуса.The rotor-blade machine as a device consists of a housing, a rotor with blades associated with it, and the rotor together with the blades has the ability to rotate inside the housing.

Преобразование энергии потока в энергию вращения вала предполагает поступление потока в устройство в пространство между ротором и корпусом для использования содержащейся в потоке энергии - потенциальной и кинетической - воздействием на лопасти, которые передают полученную энергию на вал корпуса и/или вал ротора. Сумма энергий, содержащаяся в потоке, используется эффективнее в случае увеличения гидравлического перепада до и после лопасти в максимально возможный для конструкции период вращения лопасти, когда путь преобразования может быть увеличен. Этому способствует решение по количеству используемых для преобразования контуров, по количеству лопастей, соотношению высоты и ширины лопасти, оптимальное расположение впускного и выпускного окон и их сечений. При снижении давления в случае использования избыточного давления потока газа происходит снижение температуры рабочего потока и часть энергии переходит в энергию охлаждения потока, снижая эффективность гидравлического эффекта. Если же фазу снижения температуры сдвинуть в конец фазы гидравлического воздействия на лопасть, то суммарное энергетическое преобразование в механическую энергию значительно увеличивается. Массообменные процессы в случае прямого преобразования очень важны для случаев использования РЛМ в качестве двигателя внутреннего сгорания. В этом случае в уже разорванный поток топливно-воздушной смеси добавляется энергия взрыва или детонации с изменением состава и параметров потока непосредственно в рабочем пространстве преобразования в части одного из контуров. Сдвигая во времени фазу основного массообменного процесса за счет времени инициации взрыва, давления начала инициации взрыва, метод позволяет провести химическую реакцию в полном объеме и в заданном временном периоде фазы массообменного преобразования. Механические процессы, происходящие при преобразовании, используются в более полном объеме за счет увеличения пути преобразования, направления преобразования и сдвига начала импульсного воздействия потока на лопасть в оптимальном направлении и при максимальной площади возможного ее использования. Количество лопастей, роторов и рабочих контуров выбирается в соответствии с достигаемым эффектом прямого преобразования при минимальной потере энергии на трение и минимальной сложности конструкции устройства. Количество валов, с которых снимается получаемая энергия вращения, может соответствовать количеству контуров, используемых для преобразования.Converting the energy of the flow into the energy of rotation of the shaft implies the flow of energy into the device between the rotor and the housing for using the potential and kinetic energy contained in the flow by acting on the blades that transmit the received energy to the housing shaft and / or rotor shaft. The sum of the energies contained in the stream is used more efficiently in the case of an increase in the hydraulic drop before and after the blade in the maximum rotation period possible for the structure of the blade, when the conversion path can be increased. This is facilitated by the decision on the number of circuits used for converting, on the number of blades, the ratio of the height and width of the blade, the optimal location of the inlet and outlet windows and their sections. With a decrease in pressure in the case of using excess pressure of the gas stream, the temperature of the working stream decreases and part of the energy goes into the cooling energy of the stream, reducing the efficiency of the hydraulic effect. If the phase of temperature reduction is shifted to the end of the phase of hydraulic action on the blade, the total energy conversion to mechanical energy increases significantly. Mass transfer processes in the case of direct conversion are very important for cases of using RLM as an internal combustion engine. In this case, the energy of the explosion or detonation is added to the already torn flow of the fuel-air mixture with a change in the composition and parameters of the flow directly in the conversion workspace in part of one of the circuits. By shifting in time the phase of the main mass transfer process due to the time of initiation of the explosion, the pressure of the initiation of explosion initiation, the method allows the chemical reaction to be carried out in full and in a given time period of the phase of mass transfer. The mechanical processes that occur during the conversion are used to the fullest extent due to the increase in the conversion path, the direction of conversion and the shift of the beginning of the pulse action of the flow on the blade in the optimal direction and with the maximum area of its possible use. The number of blades, rotors and working circuits is selected in accordance with the achieved direct conversion effect with minimal energy loss due to friction and minimal complexity of the device design. The number of shafts from which the obtained rotation energy is taken may correspond to the number of circuits used for conversion.

В случае преобразования энергии потока в энергию механического вращения, дополнительная энергия реактивной струи может быть использована для увеличения эффекта преобразования с получением дополнительного источника для силы вращения. В случае преобразования механической энергии вращения в энергию потока насосом или компрессором, реактивная сила может использоваться для снижения потребляемой энергии, что делает преобразование эффективнее.In the case of converting the energy of the flow into the energy of mechanical rotation, the additional energy of the jet can be used to increase the conversion effect to obtain an additional source for the rotation force. In the case of converting the mechanical energy of rotation into the energy of the flow by a pump or compressor, the reactive force can be used to reduce the energy consumed, which makes the conversion more efficient.

Придание дополнительной энергии потоку предполагает преобразование имеющейся механической энергии вращения в энергию потока - потенциальную и кинетическую. Поток, попадающий в роторно-лопастное устройство через входное отверстие (отверстия), получает в одном или в нескольких контурах, параллельно или последовательно связанных в работе преобразования, получив энергию вращения, выходит через выходное отверстие (отверстия). В преобразовании газовых потоков, обладающих сжимаемостью, возникает необходимость сдвига фазы основной гидравлической работы по отношению к тепловой работе РЛМ для увеличения эффективности преобразования. Массообменные процессы также сдвигаются по фазе активного течения в сторону окончания фазы повышения температуры в газовых машинах, что позволяет достигать высоких характеристик напора и расхода. Механические процессы преобразования направляются в сторону выхода потока и минимизируются потери на трение. Количество лопастей, роторов и рабочих контуров выбирается в соответствии с достигаемым эффектом преобразования при минимальной потере энергии на трение и минимальной сложности конструкции устройства. Количество валов, к которым подводится имеющаяся энергия вращения, может соответствовать количеству контуров, используемых для преобразования.Giving additional energy to the flow involves the conversion of the available mechanical energy of rotation into the energy of the flow - potential and kinetic. The stream entering the rotor-vane device through the inlet (s), receives in one or more circuits, parallel or sequentially connected in the conversion, receiving the rotation energy, leaves the outlet (s). In the conversion of gas streams having compressibility, there is a need for a phase shift of the main hydraulic work in relation to the thermal work of the radar to increase the conversion efficiency. Mass transfer processes also shift in the phase of the active flow towards the end of the phase of temperature increase in gas machines, which allows to achieve high pressure and flow characteristics. Mechanical conversion processes are directed towards the flow outlet and friction losses are minimized. The number of blades, rotors and working circuits is selected in accordance with the achieved conversion effect with minimal energy loss due to friction and minimal complexity of the device design. The number of shafts to which the available rotational energy is supplied may correspond to the number of circuits used for conversion.

Экономический потенциал использования настоящего метода можно оценить по сырьевым потокам только в России, например при перекачке нефти и газа в количествах более пятисот миллионов в год потребляется огромное количество энергии (около 10% от веса), которую можно уменьшить не менее чем на 10% или на 50 миллионов тонн в год. Количество двигателей внутреннего сгорания, используемых в России, измеряется десятками миллионов, и замена их части на новые, более эффективные, позволит увеличить производительность транспорта, использующего больше 100 миллионов тонн год топлив, более чем на 10%, что сравнимо с экономией топлива в 1 миллион тонн в год.The economic potential of using this method can be estimated by raw material flows only in Russia, for example, when pumping oil and gas in quantities of more than five hundred million a year, a huge amount of energy is consumed (about 10% by weight), which can be reduced by at least 10% or 50 million tons per year. The number of internal combustion engines used in Russia is measured in tens of millions, and replacing their parts with new, more efficient ones will increase the productivity of vehicles using more than 100 million tons of fuel per year by more than 10%, which is comparable to a fuel economy of 1 million tons per year.

Claims

1. The method of operation of a rotor-blade machine, which consists in converting the energy of the working fluid into the energy of mechanical rotation of the shaft and / or giving additional energy to the flow of the working fluid, characterized in that more than one flow path is used, at least one of which is formed cavity bounded by the inner surface of the housing, the rotor and the blades, and the other by the inner surface of the rotor and the blades, with the possibility of output flow from each circuit for intermediate conversion of the flow and return otok for further transformation.

2. The method according to p. 1, characterized in that they provide controlled sequential or parallel flow of hydraulic, and / or thermal, and / or mechanical, and / or physico-chemical, and / or pulse-wave processes in the circuits of a rotary vane machine .

3. The method of operation of a rotor-blade machine, which consists in converting the energy of the working fluid into the energy of mechanical rotation of the shaft and / or adding additional energy to the flow of the working fluid, characterized in that at least one circuit containing a cooling medium, at least one of which is formed by a cavity bounded by the inner surface of the housing, the rotor and the blades, and the other by the inner surface of the rotor and the blades, and affect the flow of thermal processes of another circuit of the rotor-blade bus and / or external units containing working fluid, thus creating a reaction force.

4. A rotor-blade machine comprising a machine body, a rotor eccentrically located therein and blades passing through openings in the walls of the rotor, between the inner surface of the body, the rotor and the blades are formed sequentially connected in the direction of flow of the cavity, forming a first circuit with inlet and outlet openings , characterized in that at least one rotor is made in the form of a hollow element with the formation of at least one second circuit with cavities formed by the inner surface of the rotor, and lopas s associated with the shaft, which serves as a body axis, at an end portion of the rotor formed inlet and outlet openings of the second circuit, and the circuits or their separate cavities adapted to cooperate with each other.

5. The rotor-blade machine according to claim 4, characterized in that the blades pass through swivel joints mounted in the wall of the rotor.

6. The rotor-blade machine according to claim 4, characterized in that the rotor shaft acts as a power take-off shaft.

7. The rotor-blade machine according to claim 4, characterized in that between the casing and the nearest rotor, between the rotors, between the last rotor and the axis of rotation of the blades the minimum clearances are established.

8. The rotor-blade machine according to claim 4, characterized in that the casing and the nearest rotor, adjacent rotors, the last rotor and the axis of rotation of the blades are installed with minimal touch.

9. The rotor-blade machine according to claim 4, characterized in that the housing and rotors are made in the form of cylinders.

10. The rotor-blade machine according to claim 4, characterized in that the housing and rotors have an oval cross-section.