RU2805548C1 - Method for gas generation and engines (embodiments) - Google Patents

Method for gas generation and engines (embodiments) Download PDF

Info

Publication number
RU2805548C1
RU2805548C1 RU2022113935A RU2022113935A RU2805548C1 RU 2805548 C1 RU2805548 C1 RU 2805548C1 RU 2022113935 A RU2022113935 A RU 2022113935A RU 2022113935 A RU2022113935 A RU 2022113935A RU 2805548 C1 RU2805548 C1 RU 2805548C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
turbine
air
combustion chamber
compressor
Prior art date
Application number
RU2022113935A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виолен Макарович Любченко
Original Assignee
Виолен Макарович Любченко
Filing date
Publication date
Application filed by Виолен Макарович Любченко filed Critical Виолен Макарович Любченко
Application granted granted Critical
Publication of RU2805548C1 publication Critical patent/RU2805548C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: gas turbine engines.
SUBSTANCE: gas generation method is implemented in an engine containing a turbine, a compressor, two combustion chambers (CC) and a cylinder with a freely moving piston. During the working stroke in the first CC, the burnt mixture is pumped into the turbine and into the cylinder. The piston, moving, compresses and forces air from the second half of the cylinder into the second CC, where it is then held. The first CC and cylinder are purged, the exit from the cylinder is locked, the first CC and cylinder are filled with compressor air, and the working stroke in the second compressor is implemented in a similar way. The gas turbine engine operating according to the proposed method contains a compressor, a turbine, two combustion chambers, a cylinder with a freely moving piston, the length of which is equal to half the cylinder. The cylinder's outer terminals are connected to the combustion chambers through locking devices (LDs), and its central terminal is connected to the turbine through an LD. During the working stroke in the first CC, the gas flow is injected into the turbine and into the cylinder, displacing air from there into the second CC, which is closed and the air is kept. After exhaust, the first CC and the free part of the cylinder are purged, filled with air and kept there. The working stroke in the second CC is implemented in a similar way. According to another embodiment, the gas turbine engine operating according to the proposed method contains a compressor, two turbines, two compressor stations and a channel in which a freely moving piston can be installed, the ends of the channel are connected through locking devices, respectively, to the left compressor station and the left turbine, as well as to the right compressor station and with the right turbine. During the power stroke, the burnt mixture from the first CC is injected into the first turbine and into the air channel, the air is compressed and displaced into the second CC, which is closed, and the air is kept. The first CC and the channel are blown and filled with air which is kept there. The working stroke in the second CC is implemented in a similar way.
EFFECT: objective of the invention is to develop a method for generating gases and engine circuits operating according to this method, containing a minimum number of moving parts
3 cl, 2 dwg

Description

Область техникиField of technology

Предлагаемое изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД), предпочтительно средней и малой мощности.The present invention relates to gas turbine engines (GTE), preferably of medium and low power.

Целью изобретения является разработка способа генерации газов и схем двигателей, содержащих минимальное количество конструктивных элементов и движущихся деталей.The purpose of the invention is to develop a method for generating gases and engine circuits containing a minimum number of structural elements and moving parts.

Известен детонационный двигатель внутреннего сгорания, патент RU 2066383 С1, л.1, содержащий, по меньшей мере, блок спаренных цилиндров с разделительными поршнями, образующими газовые полости с камерами сгорания и гидравлические полости, сообщенные между собой и с гидротурбиной при помощи магистралей рабочей жидкости, отличающийся тем, что камеры сгорания цилиндров двигателя снабжены детонаторами. Изобретение относится к автомобильному транспорту и предназначено для использования в качестве силовой установки автомобилей. Задача изобретения - создание двигателя с высокими качественными характеристиками за счет применения детонационного горения.A detonation internal combustion engine is known, patent RU 2066383 C1, l.1, containing at least a block of twin cylinders with separating pistons forming gas cavities with combustion chambers and hydraulic cavities communicated with each other and with a hydraulic turbine using working fluid lines, characterized in that the combustion chambers of the engine cylinders are equipped with detonators. The invention relates to automobile transport and is intended for use as a power plant for cars. The objective of the invention is to create an engine with high quality characteristics through the use of detonation combustion.

Известный двигатель имеет следующие недостатки:The known engine has the following disadvantages:

Передача силового воздействия на турбину с помощью жидкости при высоких скоростях ее движения связана со значительной турбулентностью этой жидкости и, следовательно, с существенной потерей мощности. Камера сгорания в цилиндре, разделенная поршнем от полости с жидкостью, имеет низкую температуру, что снижает эффективность горения топлива. Механизм, необходимый для синхронизации движения поршней, усложняет конструкцию двигателя. Использование известного двигателя без детонаторов не устраняет указанных недостатков. Детонационное возгорание топлива способствует возникновению ударных волн в жидкости и возникновению кавитации, ведущих к разрушению лопаток турбины.The transmission of force to the turbine using fluid at high speeds is associated with significant turbulence of this fluid and, consequently, with a significant loss of power. The combustion chamber in the cylinder, separated by a piston from the cavity with liquid, has a low temperature, which reduces the efficiency of fuel combustion. The mechanism required to synchronize the movement of the pistons adds complexity to the engine design. The use of a known engine without detonators does not eliminate these disadvantages. Detonation combustion of fuel contributes to the formation of shock waves in the liquid and the occurrence of cavitation, leading to the destruction of turbine blades.

Известен роторно-поршневой двигатель, патент RU 2516044 С2, л.4, содержащий корпус, ротор с цилиндрическим уступом, расположенный в торцевых крышках, камеру сгорания, топливную форсунку, воздушный компрессор высокого давления и рекуперативный теплообменник для нагрева воздуха после компрессора теплом отходящих газов, отличающийся тем, что цилиндрический уступ ротора выполнен в виде профильного кулачка, а в пазу корпуса установлен каркас в виде двух направляющих пластин, внутри которых размещена радиальная лопатка, и верхней крышки, при этом на верхней крышке смонтированы подпружиненный поршень, соединенный с лопаткой, и два подпружиненных упора с зазором 0,2…0,5 мм относительно верхнего торца лопатки, а в самой лопатке и направляющих пластинах, а также в торцевых крышках и корпусе выполнены каналы для воздушного уплотнения ротора, кроме того, двигатель снабжен двумя теплоизолированными камерами сгорания периодического действия, при этом в каждой камере установлены клапаны впуска и выпуска, снабженные электромагнитом и сервоприводом, топливная форсунка с пневмоприводом и поршень для изменения геометрического объема камеры, а на линии подачи воздуха от компрессора в двигатель установлены два ресивера: один ресивер, со встроенным электронагревателем, установлен после рекуперативного теплообменника и подсоединен к камерам сгорания, а второй ресивер установлен до рекуперативного теплообменника, при этом к магистрали подачи сжатого воздуха после второго ресивера подключена пневматическая система в виде редукционных клапанов, ресиверов и электромагнитных клапанов, которая взаимосвязана с клапанами впуска и выпуска камер сгорания, пневмоприводами топливных форсунок, а также каналами для подачи уплотняющего воздуха в торцевых крышках, корпусе, направляющих пластинах каркаса и каналами радиальной лопатки.A rotary piston engine is known, patent RU 2516044 C2, l.4, containing a housing, a rotor with a cylindrical shoulder located in the end caps, a combustion chamber, a fuel injector, a high-pressure air compressor and a recuperative heat exchanger for heating the air after the compressor with the heat of exhaust gases, characterized in that the cylindrical shoulder of the rotor is made in the form of a profile cam, and in the groove of the housing a frame is installed in the form of two guide plates, inside of which a radial blade is located, and an upper cover, while a spring-loaded piston connected to the blade and two spring-loaded stops with a gap of 0.2...0.5 mm relative to the upper end of the blade, and in the blade itself and the guide plates, as well as in the end covers and housing, there are channels for air sealing the rotor; in addition, the engine is equipped with two thermally insulated combustion chambers of periodic action , while in each chamber there are intake and exhaust valves equipped with an electromagnet and a servo drive, a fuel injector with a pneumatic drive and a piston for changing the geometric volume of the chamber, and two receivers are installed on the air supply line from the compressor to the engine: one receiver, with a built-in electric heater, is installed after the recuperative heat exchanger and connected to the combustion chambers, and the second receiver is installed before the recuperative heat exchanger, while a pneumatic system in the form of pressure reducing valves, receivers and solenoid valves, which is interconnected with the intake and exhaust valves of the combustion chambers, is connected to the compressed air supply line after the second receiver, pneumatic drives of fuel injectors, as well as channels for supplying sealing air in the end caps, housing, frame guide plates and radial blade channels.

Решаемая задача - повышение эффективности работы двигателя в широком диапазоне его работы и увеличение ресурса его работы.The problem being solved is to increase the efficiency of the engine over a wide range of its operation and increase its service life.

Известный двигатель имеет следующие недостатки:The known engine has the following disadvantages:

Реализация последовательности его работы достигается за счет применения большого количества вспомогательного оборудования, включающего пневматические узлы, электронагреватели, ресиверы, а также за счет развитой системы газопроводов, что ведет к усложнению конструкции, снижению надежности двигателя и утечке тепла в многочисленных каналах. Указанная степень сжатия воздуха (0,8-1,0 МПа) недостаточна для реализации дизельного режима работы двигателя. В двигателе отсутствует возможность оперативной смены режимов работы, например, при работе с различными сортами топлива.The implementation of the sequence of its operation is achieved through the use of a large number of auxiliary equipment, including pneumatic units, electric heaters, receivers, as well as through a developed gas pipeline system, which leads to design complexity, reduced engine reliability and heat leakage in numerous channels. The specified degree of air compression (0.8-1.0 MPa) is insufficient to implement the diesel engine operating mode. The engine does not have the ability to quickly change operating modes, for example, when working with different types of fuel.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному изобретению является роторный двигатель внутреннего сгорания, патент RU 2464431 С2, (прототип), содержащий корпус с выполненными в нем цилиндрическими полостями, два ротора, размещенные в них и вращающиеся на прямом валу, подвижные пластины шиберной перегородки, размещенные в пазу корпуса с возможностью постоянного контакта с поверхностями роторов за счет пружин, две камеры сгорания с форсунками для впрыска топлива и свечами зажигания, впускные и выпускные отверстия по обе стороны пластин шиберной перегородки, служащие совместно с роторами и корпусом в образовании камер расширения и камер сжатия рабочего тела, отличающийся тем, что ось вала расположена на центральной части корпуса, две подвижные пластины шиберной перегородки размещены в радиальных пазах и их перемещение осуществлено посредством пружины совместно с поршневым цилиндром от давления при подаче сгорающей топливной смеси из камер сгорания, при этом роторы выполнены в виде цилиндров, эксцентрично закрепленных на валу с вращением своих внешних поверхностей за счет подшипников относительно базовых образующих цилиндров роторов с возможностью обеспечения последовательных процессов всасывания, сжатия, сгорания и выхлопа каждым ротором попеременно с осуществлением передачи сжатого воздуха от одного ротора к другому и с одним циклом работы за каждый оборот вращения вала.The closest set of features to the claimed invention is a rotary internal combustion engine, patent RU 2464431 C2, (prototype), containing a housing with cylindrical cavities made in it, two rotors placed in them and rotating on a straight shaft, movable plates of a gate partition placed in the groove of the housing with the possibility of constant contact with the surfaces of the rotors due to springs, two combustion chambers with nozzles for fuel injection and spark plugs, inlet and outlet openings on both sides of the gate plates, serving together with the rotors and housing in the formation of expansion chambers and compression chambers working fluid, characterized in that the shaft axis is located on the central part of the housing, two movable plates of the gate partition are placed in radial grooves and their movement is carried out by means of a spring together with the piston cylinder from the pressure when supplying the burning fuel mixture from the combustion chambers, while the rotors are made in in the form of cylinders eccentrically mounted on a shaft with rotation of their outer surfaces due to bearings relative to the base forming cylinders of the rotors with the ability to provide sequential processes of suction, compression, combustion and exhaust by each rotor alternately with the transfer of compressed air from one rotor to another and with one cycle of operation for each rotation of the shaft.

Изобретение направлено на упрощение конструкции, увеличение долговечности, повышение экономичности.The invention is aimed at simplifying the design, increasing durability, and increasing efficiency.

Известный двигатель имеет следующие недостатки:The known engine has the following disadvantages:

Роторы работают в камере сгорания при больших перепадах температур, что способствует ускоренному износу подшипников в роторах и нестабильности зазора между цилиндром и ротором. Шиберные пластины в роторных устройствах подвержены ускоренному износу, поскольку они работают при высокой температуре и при больших оборотах роторов подвержены значительным изгибающим усилиям со стороны роторов. Все газовые каналы сходятся к кулачкам распредвала и расходятся от него, что ведет к удлинению каналов. Забор свежего воздуха и нагнетание в роторное устройство горячих газов по одному и тому же каналу нежелательно, так как свежий воздух нагревается, а горячие газы охлаждаются, что снижает эффективность работы двигателя. Наличие распредвала и привода к нему усложняет конструкцию двигателя. Отсутствуют возможности для оперативной смены режимов работы и для выдержки горящей смеси до ее полного сгорания.Rotors operate in the combustion chamber under large temperature differences, which contributes to accelerated wear of bearings in the rotors and instability of the gap between the cylinder and the rotor. Vane plates in rotor devices are subject to accelerated wear because they operate at high temperatures and are subject to significant bending forces from the rotors at high rotor speeds. All gas channels converge towards the camshaft cams and diverge from it, which leads to lengthening of the channels. Intake of fresh air and injection of hot gases into the rotor device through the same channel is undesirable, since the fresh air is heated and the hot gases are cooled, which reduces the efficiency of the engine. The presence of a camshaft and a drive to it complicates the engine design. There are no possibilities for promptly changing operating modes and for holding the burning mixture until it is completely burned.

При исследовании отличительных признаков аналогов изобретения не выявлен двигатель, содержащий минимальное количество конструктивных элементов и движущихся деталей.When examining the distinctive features of analogues of the invention, an engine containing a minimum number of structural elements and moving parts was not identified.

СущностьEssence

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа работы и схем двигателей, работающих по предлагаемому способу, содержащих минимальное количество конструктивных элементов и движущихся деталей. Техническим результатом разработки являются способ работы и схемы газотурбинных двигателей, содержащих минимальное количество конструктивных элементов и движущихся деталей.The technical problem to be solved by the claimed invention is the development of a method of operation and circuits of engines operating according to the proposed method, containing a minimum number of structural elements and moving parts. The technical result of the development is the method of operation and circuits of gas turbine engines containing a minimum number of structural elements and moving parts.

Решение технической задачи по разработке способа работы двигателей достигнуто в газотурбинном двигателе (ГТД), содержащем две камеры сгорания, турбину, цилиндр с поршнем. Во время рабочего хода в первой камере сгорания (КС) сгоревшую смесь нагнетают в турбину и в цилиндр с компрессорным воздухом, поршень под напором этой смеси дополнительно сжимает и вытесняет воздух из цилиндра во вторую КС, запирают вторую КС и воздух выдерживают. Первую КС и цилиндр продувают с выходом воздуха в турбину, запирают выход из цилиндра, наполняют первую КС и цилиндр сжатым в компрессоре воздухом и выдерживают его. Следующий рабочий ход реализуют во второй КС.The solution to the technical problem of developing a method of engine operation was achieved in a gas turbine engine (GTE), containing two combustion chambers, a turbine, and a cylinder with a piston. During the working stroke in the first combustion chamber (CC), the burnt mixture is pumped into the turbine and into the cylinder with compressor air, the piston under the pressure of this mixture additionally compresses and displaces air from the cylinder into the second CL, the second CL is locked and the air is kept. The first compressor and cylinder are purged with air outlet into the turbine, the exit from the cylinder is locked, the first compressor and cylinder are filled with air compressed in the compressor and kept there. The next working stroke is implemented in the second CS.

Решение технической задачи по разработке двигателя, работающего по предлагаемому способу, достигнуто в газотурбинном двигателе, содержащем две камеры сгорания, турбину, соединенную через запорные устройства (ЗУ) с камерами сгорания, цилиндр с поршнем, левый крайний вывод цилиндра через ЗУ подключен к выходу первой КС, правый крайний вывод цилиндра через ЗУ подключен к выходу второй КС, средний вывод цилиндра через ЗУ соединен со входом турбины. Поршень в крайнем положении в цилиндре располагается между крайним и центральным выводами цилиндра. Во время рабочего хода, например, в левой КС, поршень, смещаясь к правой половине цилиндра, сжимает и вытесняет воздух в правую КС, которую запирают и воздух выдерживают. Остатки газа в левой половине цилиндра удаляют после продувки. В левую КС и левую половину цилиндра нагнетают компрессорный воздух и выдерживают его. В правой КС находится подготовленный к рабочему ходу воздух, в котором практически отсутствуют примеси выхлопных газов. Следующий рабочий ход реализуют с участием правой КС.The solution to the technical problem of developing an engine operating according to the proposed method was achieved in a gas turbine engine containing two combustion chambers, a turbine connected through locking devices (SD) to the combustion chambers, a cylinder with a piston, the left outermost outlet of the cylinder is connected through the SG to the output of the first CS , the right extreme output of the cylinder is connected through a charger to the output of the second CS, the middle output of the cylinder is connected through a charger to the turbine inlet. The piston in its extreme position in the cylinder is located between the outer and central terminals of the cylinder. During the power stroke, for example, in the left CV, the piston, moving to the right half of the cylinder, compresses and displaces air into the right CL, which is locked and the air is held. The remaining gas in the left half of the cylinder is removed after purging. Compressor air is injected into the left CS and the left half of the cylinder and is kept there. The right combustor contains air prepared for the working stroke, in which there are practically no exhaust gas impurities. The next working stroke is implemented with the participation of the right CS.

Решение технической задачи по разработке двигателя, работающего по предлагаемому способу, достигнуто в другом варианте газотурбинного двигателя, содержащем две камеры сгорания, две турбины, канал, крайний левый вход которого через первое ЗУ подключен к выходу первой КС и через второе ЗУ подключен ко входу первой турбины, правый крайний вход канала подключен через третье ЗУ к выходу второй КС и через четвертое ЗУ подключен ко входу второй турбины.The solution to the technical problem of developing an engine operating according to the proposed method was achieved in another version of the gas turbine engine, containing two combustion chambers, two turbines, a channel, the leftmost input of which is connected through the first charger to the output of the first compressor and through the second charger is connected to the input of the first turbine , the right extreme input of the channel is connected through the third charger to the output of the second CS and through the fourth charger it is connected to the input of the second turbine.

В этом варианте двигатель может работать без поршня. Во время рабочего хода, например, в первой КС, поток отработанных газов нагнетают в первую турбину. Часть этого потока проникает в газовый канал, сжимает и вытесняет из него воздух в правую КС. При подходе зоны смешивания отработанных газов и воздуха к правой КС ее закрывают и выдерживают сжатый в ней воздух. Закрывают второе ЗУ, продувают первую КС и канал с выходом воздуха во вторую турбину. Перекрывают вход во вторую турбину, нагнетают в первую КС и канал компрессорный воздух и выдерживают его. Во второй КС реализуют рабочий ход с выходом сгоревшей смеси во вторую турбину и в газовый канал. Далее рабочий ход реализуют аналогично.In this embodiment, the engine can operate without a piston. During the power stroke, for example, in the first combustor, a flow of exhaust gases is pumped into the first turbine. Part of this flow penetrates the gas channel, compresses and displaces air from it into the right CS. When the mixing zone of exhaust gases and air approaches the right combustor, it is closed and the air compressed in it is kept. The second charger is closed, the first combustion chamber and the channel with air outlet into the second turbine are purged. The entrance to the second turbine is closed, compressor air is pumped into the first compressor and the channel and maintained. In the second CS, a working stroke is implemented with the exit of the burnt mixture into the second turbine and into the gas channel. Further, the working stroke is implemented in a similar way.

Возможны и другие варианты ГТД, работающих по предлагаемому способу генерации газов.Other variants of gas turbine engines operating according to the proposed method of gas generation are also possible.

Например, в двигателе, содержащем одну турбину, могут отсутствовать каналы между турбиной и первой и второй КС. Отработанные газы в этом двигателе будут нагнетаться в турбину через свободную половину цилиндра.For example, in an engine containing one turbine, there may be no channels between the turbine and the first and second compressors. The exhaust gases in this engine will be forced into the turbine through the free half of the cylinder.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, которые приведены в качестве примеров для пояснения способа работы газотурбинного двигателя на разработанных для реализации этого способа устройствах.The essence of the invention is illustrated in the drawings, which are given as examples to explain the method of operation of a gas turbine engine on devices developed to implement this method.

На фиг. 1 представлена схема первого варианта ГТД.In fig. Figure 1 shows a diagram of the first version of the gas turbine engine.

На фиг. 2 представлена схема второго варианта ГТД.In fig. Figure 2 shows a diagram of the second version of the gas turbine engine.

Газотурбинный двигатель по первому варианту (фиг.1) работает следующим образом:The gas turbine engine according to the first option (Fig. 1) operates as follows:

Двигатель, содержит первую КС 1, вторую КС 2, турбину 3, цилиндр 4 с поршнем 5. Выход компрессора подключен через ЗУ6 к КС1 и через ЗУ7 подключен к КС2.The engine contains the first KS 1, the second KS 2, turbine 3, cylinder 4 with piston 5. The compressor output is connected through CU6 to KS1 and through CU7 connected to KS2.

Перед началом рабочего хода, например, в КС1, поршень 5 в цилиндре 4 расположен в крайнем левом положении. Все ЗУ закрыты. В КС2 и в правой части цилиндра находится компрессорный воздух. В КС1 находится подготовленный к рабочему ходу воздух. С началом рабочего хода в КС1 впрыскивают и поджигают топливо, после необходимой выдержки горящей смеси открывают ЗУ8, ЗУ10 и ЗУ12. Сгоревшую смесь через ЗУ8 нагнетают в турбину 3 и через ЗУ10 - в цилиндр 4. Поршень 5, смещаясь вправо, сжимает и нагнетает компрессорный воздух из правой части цилиндра 4 через ЗУ12 в КС2. При достижении заданного давления в КС2 закрывают ЗУ12 и воздух выдерживают. По завершении рабочего хода в КС1 запирают ЗУ8, открывают ЗУ6 и ЗУ11 и продувают КС1 с выходом воздуха в турбину 3. Закрывают ЗУ11 и продолжают нагнетать компрессорный воздух в КС1 и в левую часть цилиндра 4. Закрывают ЗУ6 и выдерживают компрессорный воздух в КС1 и в левой части цилиндра. Следующий рабочий ход с участием КС2 реализуют аналогично.Before the start of the working stroke, for example, in KS1, piston 5 in cylinder 4 is located in the extreme left position. All memories are closed. In KS2 and on the right side of the cylinder there is compressor air. KS1 contains air prepared for the working stroke. At the beginning of the working stroke, fuel is injected into KS1 and ignited, after the necessary exposure of the burning mixture, ZU8, ZU10 and ZU12 are opened. The burnt mixture is pumped through ZU8 into turbine 3 and through ZU10 into cylinder 4. Piston 5, moving to the right, compresses and pumps compressor air from the right side of cylinder 4 through ZU12 into KS2. When the specified pressure is reached in KS2, CU12 is closed and the air is kept in. Upon completion of the working stroke in KS1, lock CU8, open CU6 and CU11 and blow KS1 with air exiting into turbine 3. Close CU11 and continue to pump compressor air into KS1 and into the left side of cylinder 4. Close CU6 and keep compressor air in KS1 and in the left cylinder parts. The next working move with the participation of KS2 is implemented in a similar way.

Газотурбинный двигатель по другому варианту (фиг. 2) работает следующим образом:The gas turbine engine in another version (Fig. 2) operates as follows:

Двигатель содержит первую камеру сгорания КС2-1, вторую камеру сгорания КС2-2, первую турбину 2-3, вторую турбину 2-4, канал 2-5, крайний левый вход которого через ЗУ2-6 подключен к выходу КС2-1 и через ЗУ2-7 подключен ко входу турбины 2-3, правый крайний вход канала 2-5 подключен через ЗУ2-8 к выходу второй камеры сгорания КС2-2 и через ЗУ2-9 подключен ко входу второй турбины 2-4. Запорные устройства ЗУ2-10 и ЗУ2-11 подключены между компрессором и камерами сгорания КС2-1 и КС2-2. Перед началом рабочего хода, например, в КС2-1, в ней находится подготовленный к рабочему ходу воздух, в канале 2-5 и в КС2-2 находится компрессорный воздух. Все ЗУ закрыты. С началом рабочего хода поджигают рабочую смесь в КС2-1. После необходимой выдержки горящей смеси открывают ЗУ2-6, ЗУ2-7 и ЗУ2-8. Поток сгоревших газов нагнетают в турбину 2-3, а часть этого потока нагнетают в канал 2-5, вытесняя оттуда компрессорный воздух через ЗУ2-8 в КС2-2. При достижении заданного давления в КС2-2 закрывают ЗУ2-8 и воздух в КС2-2 выдерживают. Закрывают ЗУ2-7, открывают ЗУ2-10 и ЗУ2-9 и продувают КС1 и канал 2-5 с выходом воздуха в турбину 2-4. Закрывают ЗУ2-9 и нагнетают компрессорный воздух в КС2-1 и в газовый канал 2-5. Далее аналогично рабочий ход выполняют в КС2-2.The engine contains a first combustion chamber KS2-1, a second combustion chamber KS2-2, a first turbine 2-3, a second turbine 2-4, a channel 2-5, the leftmost input of which is connected through ZU2-6 to the output of KS2-1 and through ZU2 -7 is connected to the input of turbine 2-3, the right extreme input of channel 2-5 is connected through ZU2-8 to the output of the second combustion chamber KS2-2 and through ZU2-9 is connected to the input of the second turbine 2-4. Shut-off devices ZU2-10 and ZU2-11 are connected between the compressor and combustion chambers KS2-1 and KS2-2. Before the start of the working stroke, for example, in KS2-1, it contains air prepared for the working stroke, in channel 2-5 and in KS2-2 there is compressor air. All memories are closed. With the start of the working stroke, the working mixture in KS2-1 is ignited. After the necessary exposure of the burning mixture, ZU2-6, ZU2-7 and ZU2-8 are opened. The flow of burnt gases is pumped into turbine 2-3, and part of this flow is pumped into channel 2-5, displacing compressor air from there through ZU2-8 into KS2-2. When the specified pressure is reached in KS2-2, ZU2-8 is closed and the air in KS2-2 is maintained. Close ZU2-7, open ZU2-10 and ZU2-9 and blow through KS1 and channel 2-5 with air exiting into turbine 2-4. Close ZU2-9 and pump compressor air into KS2-1 and into gas channel 2-5. Next, the working stroke is performed in the same way in KS2-2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного результата, следующие:Information confirming the possibility of implementing the invention to obtain the specified result is as follows:

Количество воздуха в канале должно быть достаточным для сжатия его в КС до определенного давления прежде, чем зона смешивания воздуха и газов достигнет входа в КС.The amount of air in the channel must be sufficient to compress it in the combustor to a certain pressure before the mixing zone of air and gases reaches the entrance to the combustor.

Поршень в крайнем положении в канале должен располагаться непосредственно между крайним торцевым выводом в канале и между его центральным выводом, с целью уменьшения примеси выхлопных газов. Вес поршня должен быть предельно малым.The piston in its extreme position in the channel should be located directly between the outer end outlet in the channel and between its central outlet, in order to reduce the admixture of exhaust gases. The weight of the piston must be extremely light.

На обоих концах канала должны быть буферные полости и датчики давления. В схеме двигателя (фиг. 2) в канале может отсутствовать поршень. В этом случае диаметр газового канала должен быть минимальным, а его длина должна быть несколько увеличена для уменьшения длины зоны перемешивания выхлопных газов с воздухом.There should be buffer cavities and pressure sensors at both ends of the channel. In the engine diagram (Fig. 2), there may be no piston in the channel. In this case, the diameter of the gas channel should be minimal, and its length should be slightly increased to reduce the length of the zone where the exhaust gases mix with air.

Согласованная работа узлов ГТД может быть осуществлена при использовании электронного блока управления (БУ) и при наличии необходимых датчиков.Coordinated operation of gas turbine engine components can be carried out using an electronic control unit (CU) and with the necessary sensors.

Запорные устройства могут быть, предпочтительно, изготовлены в виде вала с отверстиями для прохода газов, повороты которого осуществляет электромагнитное устройство по сигналам от БУ.Locking devices can preferably be made in the form of a shaft with holes for the passage of gases, the rotation of which is carried out by an electromagnetic device according to signals from the control unit.

Запуск ГТД может быть осуществлен после раскрутки компрессора, например, с помощью стартера.The gas turbine engine can be started after spinning up the compressor, for example, using a starter.

При работе с различными сортами топлива необходимая степень сжатия в КС может регулироваться изменением давления на выходе управляемого компрессора.When working with different types of fuel, the required degree of compression in the compressor can be adjusted by changing the pressure at the outlet of the controlled compressor.

Увеличение мощности ГТД может быть достигнуто увеличением числа пар КС, подключенных ко входам турбины.An increase in the power of a gas turbine engine can be achieved by increasing the number of steam generators connected to the turbine inputs.

Частота рабочих ходов двигателя может быть отрегулирована путем задержки впрыска в камеры сгорания.The engine speed can be adjusted by delaying injection into the combustion chambers.

В качестве турбины может быть использовано роторно-лопастное устройство.A rotor-blade device can be used as a turbine.

Источники информации:Information sources:

1. Патент RU 2066383 С1. Детонационный двигатель внутреннего сгорания. МПК F02B 71/04.1. Patent RU 2066383 C1. Detonation internal combustion engine. IPC F02B 71/04.

2. Патент RU 2495262 С2. Способ создания многоцилиндрового жидкостного двигателя внутреннего сгорания и двигатель МПК F02B 75/00, F01B 11/08, F02B 71/04.2. Patent RU 2495262 C2. A method for creating a multi-cylinder liquid internal combustion engine and an IPC engine F02B 75/00, F01B 11/08, F02B 71/04.

3. Патент RU 2516044 С2. Роторно-поршневой двигатель. МПК F02B 55/02, F01C 1/356, F02B 19/02, F16J 15/40.3. Patent RU 2516044 C2. Rotary piston engine. IPC F02B 55/02, F01C 1/356, F02B 19/02, F16J 15/40.

Claims (3)

1. Способ генерации газов реализуют в газотурбинном двигателе, содержащем две камеры сгорания и турбину, сидящую на выходном валу, отличающемся тем, что дополнительно содержит цилиндр с поршнем; во время рабочего хода в первой камере сгорания сгоревшую смесь нагнетают в турбину и в цилиндр со сжатым компрессорным воздухом, поршень под напором этой смеси вытесняет воздух из цилиндра во вторую камеру сгорания, где его дополнительно сжимают, запирают вторую камеру сгорания и воздух выдерживают; первую камеру сгорания и цилиндр продувают с выходом воздуха в турбину, запирают выход из цилиндра, наполняют первую камеру сгорания и цилиндр компрессорным воздухом и выдерживают его; следующий рабочий ход реализуют во второй камере сгорания.1. The method for generating gases is implemented in a gas turbine engine containing two combustion chambers and a turbine mounted on an output shaft, characterized in that it additionally contains a cylinder with a piston; during the working stroke in the first combustion chamber, the burnt mixture is pumped into the turbine and into the cylinder with compressed compressor air, the piston under the pressure of this mixture displaces the air from the cylinder into the second combustion chamber, where it is further compressed, the second combustion chamber is locked and the air is kept; the first combustion chamber and the cylinder are purged with air outlet into the turbine, the exit from the cylinder is locked, the first combustion chamber and the cylinder are filled with compressor air and kept there; the next working stroke is implemented in the second combustion chamber. 2. Газотурбинный двигатель, работающий по способу п. 1, содержащий две камеры сгорания, турбину, входы которой через запорные устройства могут быть непосредственно соединены с выходами первой и второй камер сгорания, отличающийся тем, что левый крайний вывод цилиндра через запорное устройство подключен к выходу первой камеры сгорания, правый крайний вывод цилиндра через запорное устройство подключен к выходу второй камеры сгорания, средний вывод цилиндра через запорное устройство подключен к входу турбины, поршень в одном из крайних положений в цилиндре располагается между крайним и центральным выводами цилиндра.2. A gas turbine engine operating according to the method of claim 1, containing two combustion chambers, a turbine, the inputs of which through locking devices can be directly connected to the outputs of the first and second combustion chambers, characterized in that the left outermost outlet of the cylinder is connected to the output through a locking device of the first combustion chamber, the right outermost outlet of the cylinder is connected through a locking device to the outlet of the second combustion chamber, the middle outlet of the cylinder is connected through a locking device to the turbine inlet, the piston in one of the extreme positions in the cylinder is located between the outer and central outlets of the cylinder. 3. Газотурбинный двигатель, содержащий две камеры сгорания и две турбины, отличающийся тем, что дополнительно содержит канал, в котором возможна установка свободно двигающегося поршня, крайний левый вход канала через первое запорное устройство подключен к выходу первой камеры сгорания и через второе запорное устройство подключен к входу первой турбины, правый крайний вход канала подключен через третье запорное устройство к выходу второй камеры сгорания и через четвертое запорное устройство подключен к входу второй турбины; с началом рабочего хода сгоревшую смесь в первой камере сгорания нагнетают в первую турбину, а часть этого потока нагнетают в канал, вытесняя оттуда компрессорный воздух во вторую камеру сгорания, где сжатый компрессорный воздух закрывают и выдерживают; первую камеру сгорания и канал продувают с выходом воздуха во вторую турбину, закрывают первую камеру сгорания и нагнетают в нее и в газовый канал компрессорный воздух; следующий рабочий ход выполняют во второй камере сгорания.3. A gas turbine engine containing two combustion chambers and two turbines, characterized in that it additionally contains a channel in which a freely moving piston can be installed, the leftmost input of the channel is connected through the first locking device to the output of the first combustion chamber and through the second locking device is connected to to the inlet of the first turbine, the right extreme inlet of the channel is connected through the third shut-off device to the output of the second combustion chamber and through the fourth shut-off device is connected to the inlet of the second turbine; with the start of the working stroke, the burnt mixture in the first combustion chamber is pumped into the first turbine, and part of this flow is pumped into the channel, displacing compressor air from there into the second combustion chamber, where the compressed compressor air is closed and held; the first combustion chamber and the channel are purged with air exiting into the second turbine, the first combustion chamber is closed and compressor air is pumped into it and into the gas channel; the next working stroke is performed in the second combustion chamber.
RU2022113935A 2022-05-23 Method for gas generation and engines (embodiments) RU2805548C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805548C1 true RU2805548C1 (en) 2023-10-18

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10347588A1 (en) * 2003-10-14 2005-05-19 High-Speed Turbomaschinen Gmbh Pulse jet gas turbine engine for aviation or vehicular use has two sets of concentric shutter vanes
RU85559U1 (en) * 2009-03-03 2009-08-10 Николай Петрович Генералов GAS-TURBINE ENGINE GENERALOV N.P.
EP3250858A1 (en) * 2015-01-26 2017-12-06 Safran Constant-volume combustion module for a turbine engine
WO2020075742A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 アムネクスト・テクノロジ株式会社 Engine
RU2764613C1 (en) * 2020-12-28 2022-01-18 Виолен Макарович Любченко Method for operation of free-piston gas generator and apparatus for implementation thereof
RU2767866C1 (en) * 2020-10-02 2022-03-22 Виолен Макарович Любченко Method of detonation engine operation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10347588A1 (en) * 2003-10-14 2005-05-19 High-Speed Turbomaschinen Gmbh Pulse jet gas turbine engine for aviation or vehicular use has two sets of concentric shutter vanes
RU85559U1 (en) * 2009-03-03 2009-08-10 Николай Петрович Генералов GAS-TURBINE ENGINE GENERALOV N.P.
EP3250858A1 (en) * 2015-01-26 2017-12-06 Safran Constant-volume combustion module for a turbine engine
WO2020075742A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 アムネクスト・テクノロジ株式会社 Engine
RU2767866C1 (en) * 2020-10-02 2022-03-22 Виолен Макарович Любченко Method of detonation engine operation
RU2764613C1 (en) * 2020-12-28 2022-01-18 Виолен Макарович Любченко Method for operation of free-piston gas generator and apparatus for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4813388A (en) Rotary engine
US6776136B1 (en) Elliptical rotary engine
US20050005898A1 (en) Multi-stage modular rotary internal combustion engine
KR20110040978A (en) Isochoric heat addition engines and methods
US3830208A (en) Vee engine
CN113646507B (en) Piston rod and free piston engine
EP0087242B1 (en) Power plant
US4413486A (en) Rotating cylinder external combustion engine
US4458480A (en) Rotating cylinder external combustion engine
RU2805548C1 (en) Method for gas generation and engines (embodiments)
US8616176B2 (en) Rotary internal combustion engine
BG105831A (en) Combined piston engine
RU2774091C1 (en) Gas turbine engine
US4677950A (en) Rotary cam fluid working apparatus
US4455125A (en) Rotating cylinder fluid pressure device
RU2764613C1 (en) Method for operation of free-piston gas generator and apparatus for implementation thereof
RU2768129C1 (en) Method for operation of the internal combustion engine
EP0142559A4 (en) Internal combustion engine.
CA1324542C (en) Regenerative thermal engine
CN111502875A (en) Method of managing heat of injector backflow
NL2024838B1 (en) Internal combustion engine
RU2807828C1 (en) Gas turbine engine with two injector blocks
RU2011866C1 (en) Rotor internal combustion engine
CN114060144B (en) Internal combustion engine
RU14607U1 (en) COMPREHENSIVE ROTARY INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMBINED WITH A STEAM MACHINE