RU2677914C1 - Internal combustion turbo engine - Google Patents

Internal combustion turbo engine Download PDF

Info

Publication number
RU2677914C1
RU2677914C1 RU2018113062A RU2018113062A RU2677914C1 RU 2677914 C1 RU2677914 C1 RU 2677914C1 RU 2018113062 A RU2018113062 A RU 2018113062A RU 2018113062 A RU2018113062 A RU 2018113062A RU 2677914 C1 RU2677914 C1 RU 2677914C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
turbine
internal combustion
working
valve
Prior art date
Application number
RU2018113062A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Иванович Софронов
Original Assignee
Анатолий Иванович Софронов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Иванович Софронов filed Critical Анатолий Иванович Софронов
Priority to RU2018113062A priority Critical patent/RU2677914C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677914C1 publication Critical patent/RU2677914C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/02Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion characterised by the arrangement of the combustion chamber in the chamber in the plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/12Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the combustion chambers having inlet or outlet valves, e.g. Holzwarth gas-turbine plants

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

FIELD: turbines or turbomachines.SUBSTANCE: invention relates to rotary turbo engines. Combustion chamber passes into a conical working chamber, where the expanding gas, passing through it, contracts, picks up speed and, leaving a powerful, concentrated stream directed to the center of the blades, rotates the turbine and the engine shaft rigidly connected to it. Chambers uniformly installed in the zone of rotation of the turbine are filled with the combustible mixture under pressure created by the compressor, and then alternately opened by the turbine making a revolution with the simultaneous explosion of the combustible mixture. Thus, for one revolution of the turbine in the six-dimensional engine version, six working emissions occur, multiplying the engine's performance.EFFECT: invention is aimed at improving the efficiency of the engine.6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к моторостроению.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to mechanical engineering.

Из существующего уровня техники известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, включающий: корпус двигателя, корпусы рабочих камер, поршни, кривошипно-шатунный механизм, коленчатый вал, клапан впускной, клапан выпускной, устройство открытия впускного и выпускного клапанов, пружины закрытия клапанов, систему питания, систему зажигания, систему охлаждения.The four-stroke internal combustion engine is known from the prior art, including: an engine housing, working chamber housings, pistons, a crank mechanism, a crankshaft, an intake valve, an exhaust valve, an intake and exhaust valve opening device, valve closing springs, a power supply system, a system ignition, cooling system.

Недостатки двигателя.The disadvantages of the engine.

1. Низкая производительность двигателя. Известно, что для совершения полного оборота вала двигателя, необходимо провести восемь ходов поршня, из которых только два являются рабочими, т.е. осуществляющими вращение вала за счет мощности расширяющейся после взрыва горючей смеси и создающими крутящий момент вала. Остальные шесть проходов поршня: всасывание, сжатие и вывод отработанного газа проводятся за счет набранной инерции маховика и не влияют на величину крутящего момента вала, что снижает производительность двигателя.1. Low engine performance. It is known that to complete a full revolution of the engine shaft, it is necessary to carry out eight piston strokes, of which only two are working, i.e. carrying out the rotation of the shaft due to the power expanding after the explosion of the combustible mixture and creating a torque of the shaft. The remaining six piston passes: suction, compression and exhaust gas discharge are carried out due to the gained inertia of the flywheel and do not affect the value of the shaft torque, which reduces engine performance.

2. Передача мощности от взрыва горючей смеси на вал через поршень и кривошипно-шатунный механизм, а так же введение необходимой смазки его шарнира, усложняют конструкцию двигателя.2. The transfer of power from the explosion of the combustible mixture to the shaft through the piston and crank mechanism, as well as the introduction of the necessary lubrication of its hinge, complicate the design of the engine.

3. При выведении поршнем отработанного газа из рабочей камеры, часть его остается в камере сгорания и смешивается с вновь поступившей порцией горючей смеси, снижает ее качество, уменьшая этим мощность взрыва.3. When the piston removes the exhaust gas from the working chamber, part of it remains in the combustion chamber and mixes with the newly received portion of the combustible mixture, reduces its quality, thereby reducing the explosion power.

4. Устройство открытия впускного и выпускного клапанов, усложняет конструкцию двигателя.4. The device for opening the intake and exhaust valves, complicates the design of the engine.

Так же известен используемый в авиастроении турбовинтовой двигатель АИ20, включающий: корпус двигателя, вал, компрессор работающий от вала, турбину, камеру сгорания.The AI20 turboprop engine used in aircraft construction is also known, including: the engine casing, the shaft, the compressor working from the shaft, the turbine, the combustion chamber.

Недостаток двигателя: выходящий из камеры сгорания расширяющийся газ воздействует на турбину широким несконцентрированным потоком, в результате часть потока проходит мимо лопастей турбины и не воздействуя на них теряет до 10% своей мощности. (Данные интернет). Что не экономично.Engine disadvantage: the expanding gas exiting the combustion chamber acts on the turbine in a wide, non-concentrated flow, as a result of which part of the flow passes by the turbine blades and without affecting them loses up to 10% of its power. (Internet data). Which is not economical.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в реализации изделия, отвечающего современным требованиям экономичности, производительности, упрощению конструкции, снижению металлоемкости.The task to which the invention is directed is to implement a product that meets the modern requirements of economy, productivity, simplification of design, and reduction of metal consumption.

Данная задача решается за счет того, что заявленное изобретение: Турбодвигатель внутреннего сгорания, включающий: корпус двигателя, крышку корпуса двигателя, корпусы рабочих камер, вал, турбину, клапан впускной, клапан выпускной, компрессор работающий от вала двигателя, устройство открытия впускного клапана, устройство открытия выпускного клапан, пружины закрытия клапанов, систему питания, систему зажигания, систему охлаждения; корпусы рабочих камер могут быть выполнены коническими, осевые конусов рабочих камер могут быть направлены по касательной к окружности вращения центра лопастей турбины, турбина может быть выполнена с переключателем, открытие впускного клапана может осуществляться за счет разности давления, возникающей в рабочих камерах во время работы двигателя, открытие выпускного клапана может осуществляться переключателем турбины.This problem is solved due to the fact that the claimed invention: an internal combustion turbo-engine, including: an engine casing, an engine casing cover, working chamber housings, a shaft, a turbine, an intake valve, an exhaust valve, a compressor operating from the engine shaft, an intake valve opening device, a device opening the exhaust valve, valve closing springs, power system, ignition system, cooling system; housings of the working chambers can be made conical, the axial cones of the working chambers can be directed tangentially to the circle of rotation of the center of the turbine blades, the turbine can be made with a switch, the inlet valve can be opened due to the pressure difference arising in the working chambers during engine operation, opening the exhaust valve can be done by a turbine switch.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является упрощение конструкции, повышение производительности, повышение экономичности, снижение металлоемкости. Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The technical result provided by the given set of features is to simplify the design, increase productivity, increase efficiency, reduce metal consumption. The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг 1 - главный вид,Fig 1 is a main view,

на фиг 2 - вид сбоку,Fig 2 is a side view,

на фиг 3 - выноска I на фиг 2,in Fig 3 - callout I in Fig 2,

на фиг 4 - выноска II на фиг 2.in Fig 4 - callout II in Fig 2.

на фиг 5 - вид А на фиг 1,in Fig. 5 - view A in Fig. 1,

на фиг 6 - схема подачи искры.in Fig.6 is a diagram of the supply of sparks.

Турбодвигатель включает: корпус двигателя 1 (фиг 1), крышку корпуса двигателя 2 (фиг 2), корпусы рабочих камер 3 (фиг 1), турбину 4 (фиг 1), лопасти турбины 5 (фиг 1), переключатели 6 (фиг 1), вал 7 (фиг 1), впускной клапан 13 (фиг 2), пружины закрытия 9 (фиг 3), штоки 10 (фиг 5), рычаги 11 (фиг 1), фиксаторы 12 (фиг 3), выпускной клапан 8 (фиг 3), корпусы 14 (фиг 4), заглушки 15 (фиг 4), пружины закрытия 16 (фиг 4), штоки 17 (фиг 4), компрессор 18 (фиг 2), привод 19 (фиг 2), напорный трубопровод 20 (фиг 1), трубу выхлопную 21 (фиг 1), свечи зажигания 22 (фиг 1), бегунок 23 (фиг 6), контакты рабочих камер 24 (фиг 6), контакт бегунка 25 (фиг 6), шпонку 26 (фиг 2), полости для охлаждающей жидкости 27 (фиг 1)„ манометр 28 (фиг 2).The turbo engine includes: engine housing 1 (FIG. 1), engine housing cover 2 (FIG. 2), working chamber housings 3 (FIG. 1), turbine 4 (FIG. 1), turbine blades 5 (FIG. 1), switches 6 (FIG. 1) , shaft 7 (FIG. 1), inlet valve 13 (FIG. 2), closing springs 9 (FIG. 3), rods 10 (FIG. 5), levers 11 (FIG. 1), latches 12 (FIG. 3), exhaust valve 8 (FIG. 3), cases 14 (FIG. 4), plugs 15 (FIG. 4), closing springs 16 (FIG. 4), rods 17 (FIG. 4), compressor 18 (FIG. 2), drive 19 (FIG. 2), pressure pipe 20 ( Fig. 1), exhaust pipe 21 (Fig. 1), spark plugs 22 (Fig. 1), slider 23 (Fig. 6), contacts of working chambers 24 (Fig. 6), contact of the runner 25 (FIG. 6), key 26 (FIG. 2), cavities for coolant 27 (FIG. 1), “pressure gauge 28 (FIG. 2).

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Включив зажигание и стартер, вал 7 передает крутящий момент через привод 19 на компрессор 18, создающий давление горючей смеси в напорном трубопроводе 20. Далее входя во впускные клапаны 13, горючая смесь под созданным давлением выдвигает штоки 10 и открывает вход в рабочие камеры конусов 3 (фиг 1), двигателя, сжимая при этом пружины закрытия 16. После заполнения рабочих камер, давление в них и в впускных клапанах выравнивается, пружины разжимаясь возвращают штоки на место, закрывая доступ смеси в рабочие камеры.Turning on the ignition and starter, the shaft 7 transmits torque through the drive 19 to the compressor 18, which creates the pressure of the combustible mixture in the pressure pipe 20. Then, entering the intake valves 13, the combustible mixture extends the rods 10 and opens the entrance to the working chambers of the cones 3 ( Fig. 1), of the engine, compressing the closing springs 16. After filling the working chambers, the pressure in them and in the intake valves equalizes, unclenching springs return the rods to their place, blocking the access of the mixture to the working chambers.

Одновременно с этим, вращающаяся от стартера турбина 4, подводя переключатель 6 к рычагу 11, находящемуся в положении Б (фиг 1) и закрывающему выход введенной смеси из рабочей камеры, поворачивает его на 90° в положение В (фиг 1). В этом положении рычаг полностью открывает отверстие клапан 8 (фиг 3) и устанавливает его на поверхности С (фиг 5) переключателя 6, растягивая при этом пружину возврата 9. Длина L (фиг 5) переключателя удерживает закрытие клапана до полного выхода сгоревшей смеси из рабочей камеры. Одновременно с открытием выпускного клапана, бегунок 23 (фиг Б) со своим контактом 25 (фиг 6) подходит к контакту соответствующей ему заполненной рабочей камеры и замыкая цепь, создает искру в свече зажигания 22 вызывая взрыв горючей смеси. Расширяющийся после взрыва газ, проходя через конус рабочей камеры к выходному отверстию, сжимается, набирает скорость и мощной, концентрированной струей, воздействуя на лопасти 5 турбины 4, начинает ее самостоятельное рабочее вращение. К этому моменту рычаг 11 сходит с поверхности с переключателя 6 и усилием пружины закрытия 9 возвращает его в положение Б, закрывая выход из рабочей камеры, которая тут же заполняется новой порцией горючей смеси. Турбина, продолжая вращения подводит переключатель к рычагу следующей уже заполненной рабочей камеры и вызывает взрыв в ней. Таким образом в данном варианте двигателя с шестью рабочими камерами за один оборот вала происходит шесть рабочих выбросов, что кратно повышает производительность и мощность двигателя. Далее, проверив по манометру 28 (фиг 2) рабочее давление в напорном трубопроводе 20 стартер выключается и двигатель начинает работать самостоятельно.At the same time, the turbine 4 rotating from the starter, leading the switch 6 to the lever 11 located in position B (Fig. 1) and closing the outlet of the introduced mixture from the working chamber, turns it 90 ° to position B (Fig. 1). In this position, the lever completely opens the hole of the valve 8 (Fig 3) and installs it on the surface C (Fig 5) of the switch 6, while stretching the return spring 9. The length L (Fig 5) of the switch holds the valve closed until the burnt mixture completely leaves the working cameras. Simultaneously with the opening of the exhaust valve, the slider 23 (Fig. B) with its contact 25 (Fig. 6) approaches the contact of the corresponding filled working chamber and closing the circuit, creates a spark in the spark plug 22 causing an explosion of the combustible mixture. The gas expanding after the explosion, passing through the cone of the working chamber to the outlet, is compressed, gathers speed and a powerful, concentrated stream, acting on the blades 5 of the turbine 4, begins its independent working rotation. At this point, the lever 11 comes off the surface of the switch 6 and the force of the closing spring 9 returns it to position B, closing the exit from the working chamber, which is immediately filled with a new portion of the combustible mixture. The turbine, continuing rotation, brings the switch to the lever of the next already filled working chamber and causes an explosion in it. Thus, in this version of the engine with six working chambers, six working emissions occur during one revolution of the shaft, which multiplies the productivity and power of the engine. Further, by checking the pressure gauge 28 (FIG. 2), the working pressure in the pressure pipe 20, the starter is turned off and the engine starts to work independently.

Применение конусной рабочей камеры поясняется следующим: известно, что мощность воздушного или газового потока определяется по формуле:The application of the conical working chamber is explained as follows: it is known that the power of the air or gas flow is determined by the formula:

Figure 00000001
где:
Figure 00000001
Where:

Nn - мощность потока,N n is the power flow

Р - плотность воздуха или газа,P is the density of air or gas,

V- скорость потока,V is the flow rate

F - площадь воздействия.F is the area of impact.

Из этой формулы видно, что мощность потока пропорциональна кубу скорости, т.е. если скорость потока увеличилась например в 2 раза, то мощность потока увеличилась в 23 = 8 раз.It can be seen from this formula that the flow power is proportional to the velocity cube, i.e. if the flow rate increased for example 2 times, then the flow rate increased 2 3 = 8 times.

В существующем двигателе с цилиндрической рабочей камерой, повышение мощности двигателя решается за счет увеличения площади воздействия, т.е. площади поршня, соответственно объема цилиндра. Но это влечет за собой рост габаритов и массы двигателя.In an existing engine with a cylindrical working chamber, the increase in engine power is solved by increasing the area of impact, i.e. the area of the piston, respectively, the volume of the cylinder. But this entails an increase in the size and mass of the engine.

В предлагаемом изобретении камера сгорания переходит в конус, образуя конусную рабочую камеру. Расширяющийся после взрыва газ, проходя через конус и к выходному отверстию, сжимается и набирая скорость выходит мощной концентрированной струей, воздействующей на лопасти турбины, наращивая этим мощность двигателя.In the present invention, the combustion chamber passes into a cone, forming a conical working chamber. The gas expanding after the explosion, passing through the cone and to the outlet, is compressed and picks up speed and leaves a powerful concentrated jet acting on the turbine blades, thereby increasing engine power.

Claims (6)

1. Турбодвигатель внутреннего сгорания, включающий: корпус двигателя, крышку корпуса двигателя, корпусы рабочих камер, вал, турбину, клапан впускной, клапан выпускной, компрессор, работающий от вала двигателя, устройство открытия впускного клапана, устройство открытия выпускного клапана, пружины закрытия клапанов, систему питания, систему зажигания, систему охлаждения.1. An internal combustion turbo engine, including: an engine casing, an engine casing cover, working chamber housings, a shaft, a turbine, an intake valve, an exhaust valve, a compressor operating from an engine shaft, an intake valve opening device, an exhaust valve opening device, valve closing springs, power system, ignition system, cooling system. 2. Турбодвигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что корпусы рабочих камер выполнены коническими.2. A turbojet of internal combustion according to claim 1, characterized in that the housings of the working chambers are made conical. 3. Турбодвигатель внутреннего сгорания по п. 2, отличающийся тем, что осевые корпусов рабочих камер направлены по касательной к окружности вращения центра лопастей турбины.3. An internal combustion turbo-engine according to claim 2, characterized in that the axial housings of the working chambers are directed tangentially to the circle of rotation of the center of the turbine blades. 4. Турбодвигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что турбина выполнена с переключателем.4. The turbo-internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the turbine is made with a switch. 5. Турбодвигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что открытие впускного клапана осуществляется за счет разности давления, возникающей в рабочей камере во время работы двигателя.5. An internal combustion turbo-engine according to claim 1, characterized in that the opening of the inlet valve is carried out due to the pressure difference arising in the working chamber during engine operation. 6. Турбодвигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что открытие выпускного клапана осуществляется переключателем турбины.6. The combustion engine according to claim 1, characterized in that the opening of the exhaust valve is carried out by a turbine switch.
RU2018113062A 2018-04-10 2018-04-10 Internal combustion turbo engine RU2677914C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113062A RU2677914C1 (en) 2018-04-10 2018-04-10 Internal combustion turbo engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113062A RU2677914C1 (en) 2018-04-10 2018-04-10 Internal combustion turbo engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677914C1 true RU2677914C1 (en) 2019-01-22

Family

ID=65085024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113062A RU2677914C1 (en) 2018-04-10 2018-04-10 Internal combustion turbo engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677914C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1299222A1 (en) * 1985-03-27 1996-09-10 Производственное Объединение Турбостроения "Ленинградский Металлический Завод" Device for determination of maximal permissible variations in turbine load
RU2302539C2 (en) * 2005-06-03 2007-07-10 Виталий Владимирович Давыдов Method of operation and device of rotary-vane internal combustion engine with system of gas-accumulating recuperation
RU2301349C9 (en) * 2005-08-22 2007-09-27 Николай Иванович Преображенский Rotary sector turbine engine
RU2435105C2 (en) * 2006-06-29 2011-11-27 Снекма Design of combustion chamber for gas turbine engine, which has deflector with projecting edge, combustion chamber of gas turbine engine, which contains above mentioned design, and gas turbine engine
RU2468243C1 (en) * 2008-10-10 2012-11-27 Роберт Бош Гмбх Fuel feed system for heavy fuel spray systems with common discharge pipeline

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1299222A1 (en) * 1985-03-27 1996-09-10 Производственное Объединение Турбостроения "Ленинградский Металлический Завод" Device for determination of maximal permissible variations in turbine load
RU2302539C2 (en) * 2005-06-03 2007-07-10 Виталий Владимирович Давыдов Method of operation and device of rotary-vane internal combustion engine with system of gas-accumulating recuperation
RU2301349C9 (en) * 2005-08-22 2007-09-27 Николай Иванович Преображенский Rotary sector turbine engine
RU2435105C2 (en) * 2006-06-29 2011-11-27 Снекма Design of combustion chamber for gas turbine engine, which has deflector with projecting edge, combustion chamber of gas turbine engine, which contains above mentioned design, and gas turbine engine
RU2468243C1 (en) * 2008-10-10 2012-11-27 Роберт Бош Гмбх Fuel feed system for heavy fuel spray systems with common discharge pipeline

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7556014B2 (en) Reciprocating machines
US11028771B2 (en) Modular internal combustion engine with adaptable piston stroke
US2158532A (en) Complementary rotary engine
US1456479A (en) Combined internal-combustion and turbine engine
RU2330972C1 (en) Rotary internal combustion engine
US2894496A (en) Internal combustion engine
RU2677914C1 (en) Internal combustion turbo engine
US4288981A (en) Turbine-type engine
RU2687659C1 (en) Rotary-piston internal combustion engine
US3823694A (en) Rotary piston engine having alternately used external combustion chambers
US20140190446A1 (en) Fixed vane rotary abutment engine
US3934418A (en) Turbine engine
US2674401A (en) Internal-combustion engine with compressor
CN106194411B (en) A kind of high expansion ratio high torque rotary engine
US1825791A (en) Rotary internal combustion engine
WO2016099313A1 (en) Rotary-vane-type internal combustion engine or rotary-vane-type steam-driven pneumatic engine
US1828228A (en) Gas engine
RU2444636C2 (en) "fym-1" rotary piston engine
KR20020044171A (en) Z-engine
US1263736A (en) Internal-combustion engine.
US1438937A (en) Internal-combustion engine
US1341854A (en) Rotary internal-combustion engine
US3540215A (en) Rotary combustion turbine engine
US2463933A (en) Supercharging the crankcase of two-cycle engines
RU2444635C2 (en) Rotary engine

Legal Events

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

Effective date: 20200411