RU88739U1

RU88739U1 - HEATING MACHINE

Info

Publication number: RU88739U1
Application number: RU2009127611/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Антонович Коноваленко
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2009-11-20

Abstract

Тепловая машина, содержащая статор с цилиндрической полостью, образованной двумя одинакового радиуса полуцилиндрами с разнесенными вдоль общего диаметра центрами и сопрягающими их плоскостями, ротор с осью вращения, параллельной образующей цилиндрической полости статора, установленный в полости статора со смещением относительно оси симметрии статора с возможностью одновременного касания плоских стенок полости статора и образующий в полости статора камеру сжатия и камеру расширения, лопасти ротора, расположенные под углом 120° друг к другу, выполненные подпружиненными с возможностью перемещения в радиальном направлении и касания стенки полости статора, нагреватель рабочего тела и холодильник, отличающаяся тем, что статор, ротор нагреватель и холодильник размещены в едином герметичном объеме, при этом камеры сжатия и расширения соединены с нагревателем через один для каждой камеры канал, выполненный рядом с линией контакта ротора со статором, а соединение упомянутых камер с холодильником выполнено через два канала для каждой, причем один из них расположен рядом с линией контакта ротора со статором, а второй расположен так, чтобы угол между радиусами, проведенными из центра ротора к каналу и к линии касания ротора со статором составлял 30°, при этом отношение объемов камер сжатия и расширения, на которые ротор делит полость статора, равны отношению температур нагревателя и холодильника.A heat engine containing a stator with a cylindrical cavity formed by two identical radius half-cylinders with centers spaced apart along the common diameter and their planes matching, a rotor with an axis of rotation parallel to the generatrix of the cylindrical stator cavity, mounted in the stator cavity with an offset relative to the axis of symmetry of the stator with the possibility of simultaneous contact the flat walls of the stator cavity and the compression chamber and the expansion chamber, the rotor blades located at an angle of 120 ° to each other forming in the stator cavity friend, made spring-loaded with the ability to move in the radial direction and touch the walls of the stator cavity, a working fluid heater and a refrigerator, characterized in that the stator, rotor heater and refrigerator are placed in a single sealed volume, while the compression and expansion chambers are connected to the heater through one for each camera channel, made near the line of contact of the rotor with the stator, and the connection of these cameras with a refrigerator is made through two channels for each, and one of them is located next to contact of the rotor with the stator, and the second is located so that the angle between the radii drawn from the center of the rotor to the channel and to the contact line of the rotor with the stator is 30 °, while the ratio of the volumes of the compression and expansion chambers into which the rotor divides the stator cavity is equal the temperature ratio of the heater and the refrigerator.

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, к двигателям внешнего сгорания (ДВС).The invention relates to the field of engine building, in particular, to external combustion engines (ICE).

Одной из основных проблем конструирования тепловых машин является проблема уменьшения их веса при сохранении или даже увеличении мощности, то есть повышения удельной мощности. Известны различные пути решения указанной проблемы, в частности:One of the main problems in the design of heat engines is the problem of reducing their weight while maintaining or even increasing power, that is, increasing specific power. There are various ways to solve this problem, in particular:

- энергетически - повышая энергосодержание цикла путем повышения термодинамических показателей или увеличивая количество циклов в единицу времени, т.е. повышая скорость вращения двигателя;- energetically - increasing the energy content of the cycle by increasing thermodynamic parameters or increasing the number of cycles per unit time, i.e. increasing engine rotation speed;

- конструктивно - снижая размеры элементов конструкции, например, располагая цилиндры под углом друг к другу или по кругу звездообразно;- structurally - reducing the size of structural elements, for example, placing the cylinders at an angle to each other or in a star-shaped circle;

- технологически - применяя везде, где это возможно, легкие сплавы.- Technologically - applying, wherever possible, light alloys.

Однако даже в лучших конструкциях наиболее распространенных четырехтактных двигателей удельная мощность не превышает 1-2 кВт/кГ. Основным же препятствием, на наш взгляд, является использование цикла Карно и способ конструктивной его реализации: все составляющие цикла локализованы в пространстве и протекают последовательно во времени. Это означает, что каждый рабочий объем только часть времени использует для извлечения энергии из топлива, а остальное время занято вспомогательными процессами. Даже частичное изменение этого способа в двухтактных двигателях - попарное разнесение составляющих цикла в пространстве и их совмещение во времени дает существенный выигрыш в массе двигателя.However, even in the best designs of the most common four-stroke engines, the specific power does not exceed 1-2 kW / kg. The main obstacle, in our opinion, is the use of the Carnot cycle and the method of constructive implementation: all components of the cycle are localized in space and proceed sequentially in time. This means that each working volume uses only part of the time to extract energy from the fuel, and the rest of the time is occupied by auxiliary processes. Even a partial change of this method in two-stroke engines - a pairwise spacing of the components of the cycle in space and their combination in time gives a significant gain in the mass of the engine.

Наиболее полно пространственное разнесение составляющих цикла Карно и их совмещение во времени реализуется в газотурбинных двигателях (ГТД). Эти двигатели (без дополнительных агрегатов, прежде всего - редукторов) достигают значений удельной мощности до 5 кВт/кГ. Однако, принципиальной особенностью ГТД является необходимость преобразования потенциальной энергии рабочего тела в кинетическую. Вследствие этого повышение энергоемкости рабочего тела означает увеличение скорости потока рабочего тела, следовательно, увеличения угловой скорости ротора, а это в свою очередь приводит к необходимости редукции скорости вращения выходного вала. Масса редуктора порой превышает массу самого двигателя и существенно ухудшает суммарные характеристики.The most complete spatial diversity of the components of the Carnot cycle and their combination in time is realized in gas turbine engines (GTE). These engines (without additional units, primarily gearboxes) reach specific power values of up to 5 kW / kg. However, the principal feature of gas turbine engines is the need to convert the potential energy of the working fluid into kinetic. As a result of this, an increase in the energy intensity of the working fluid means an increase in the flow rate of the working fluid, therefore, an increase in the angular velocity of the rotor, and this in turn leads to the need to reduce the rotation speed of the output shaft. The mass of the gearbox sometimes exceeds the mass of the engine itself and significantly impairs the overall performance.

Удачной попыткой решения задачи повышения удельной мощности является роторный двигатель непрерывного горения (РДК) - свидетельство РФ на ПМ №9263. РДК представляет собой высокотехнологичный роторный ДВС, в котором процесс сгорания смеси осуществляется непрерывно, что обеспечивает более высокую удельную мощность ДВС.A successful attempt to solve the problem of increasing the specific power is a rotary continuous combustion engine (RDK) - certificate of the Russian Federation at PM No. 9263. RDK is a high-tech rotary internal combustion engine in which the mixture is burned continuously, which provides a higher specific power of the internal combustion engine.

В РДК камеры сжатия, сгорания и расширения рабочей смеси разнесены в пространстве, а процессы сжатия, сгорания и расширения совмещены во времени, что позволяет обеспечить непрерывность сжигания рабочей смеси и, соответственно, повысить удельную мощность двигателя. РДК существенно превосходит существующие ДВС и по удельной мощности близок к ГТД.In RDK chambers of compression, combustion and expansion of the working mixture are separated in space, and the processes of compression, combustion and expansion are combined in time, which ensures the continuity of combustion of the working mixture and, accordingly, increase the specific power of the engine. RDK significantly exceeds existing ICEs and in terms of specific power is close to gas turbine engines.

Однако, слабым местом РДК является нестабильность горения в расположенной в теле двигателя камере сгорания. Кроме того, смена вида топлива (переход с одного топлива на другое) требует изменения конструкции двигателя, так как камера сгорания является его внутренней полостью.However, the weak point of the RDK is combustion instability in the combustion chamber located in the engine body. In addition, changing the type of fuel (switching from one fuel to another) requires a change in the design of the engine, since the combustion chamber is its internal cavity.

Эта проблема решена в роторном герметичном двигателе (РГК), выбранном в качестве прототипа (патент РФ №2220308). РГК содержит статор с цилиндрической полостью, которая образована двумя одинакового радиуса полуцилиндрами с разнесенными вдоль общего диаметра центрами, ротор с осью вращения, параллельной образующей цилиндрической полости статора, установленный в полости с возможностью касания по дуге стенки полости, радиальную перегородку, разделяющую цилиндрическую полость на два последовательно расположенных объема, а поверхность ротора - на две части, при этом каждая часть ротора снабжена расположенными под углом 120° друг к другу лопастями, выполненными подпружиненными с возможностью перемещения в радиальном направлении и касания стенки полости статора, нагреватель рабочего тела, имеющий источник тепла, и холодильник.This problem is solved in a rotary hermetic motor (RGC), selected as a prototype (RF patent No. 2220308). The RGC contains a stator with a cylindrical cavity, which is formed by two identical radius half cylinders with centers spaced apart along the total diameter, a rotor with an axis of rotation parallel to the generatrix of the cylindrical stator cavity, mounted in the cavity with the possibility of touching the cavity wall in an arc, a radial partition dividing the cylindrical cavity into two successively arranged volumes, and the rotor surface is divided into two parts, each part of the rotor is equipped with blades located at an angle of 120 ° to each other, ying spring-loaded movable in the radial direction and touches the stator wall of the cavity, the working fluid heater having a heat source, and a refrigerator.

Конструкция РГК в основных чертах совпадает с РДК, однако, в РГК демпферная камера и камера сгорания вынесены из статора двигателя и объединены в нагреватель, в котором топливо сгорает, не смешиваясь с нагреваемым рабочим телом, протекающим по рубашке нагревателя, а вывод механического вращения - через синхронную магнитную муфту. Благодаря этому процесс горения легко контролируем, переход с одного топлива на другое не затрагивает конструкцию самого двигателя и позволяет использовать любое, включая твердое, топливо. Нагреватель может иметь любую конструкцию, обеспечивающую максимально возможный для сжигания конкретного вида топлива нагрев рабочего тела.The design of the RGC basically coincides with the RGC, however, in the RGC, the damper chamber and the combustion chamber are removed from the engine stator and combined into a heater, in which the fuel burns without mixing with the heated working fluid flowing through the heater jacket, and the output of mechanical rotation through synchronous magnetic clutch. Thanks to this, the combustion process is easily controlled, the transition from one fuel to another does not affect the design of the engine itself and allows the use of any, including solid, fuel. The heater can be of any design that provides the maximum possible heating of the working fluid for burning a particular type of fuel.

Однако, РГК использует цикл Карно, что ограничивает возможности дальнейшего повышения эффективности преобразования тепловой энергии в механическую.However, the RGC uses the Carnot cycle, which limits the possibility of further increasing the efficiency of the conversion of thermal energy into mechanical energy.

Задачей заявляемой полезной модели является создание конструкции тепловой машины с повышенной по сравнению с РГК удельной мощностью и КПД.The objective of the claimed utility model is to create a design of a heat engine with increased power density and efficiency compared to RGC.

Поставленная задача может быть решена путем реализации цикла Рейлиса. Для этого в предлагаемой тепловой машине (ТМК), в отличие от РГК, состоящего из отдельных узлов сжатия и расширения, процессы сжатия, нагрева, расширения и охлаждения совмещены в едином герметичном объеме, а зоны, в которых происходят указанные процессы, разделены лопастями ротора с возможностью перетекания рабочего тела из зоны в зону по мере вращения ротора. С этой целью рабочий объем статора разделен ротором на две изолированных полости - камеру сжатия и камеру расширения, периодически сообщающиеся между собой через нагреватель и холодильник. Это позволяет реализовывать изобарические и изохорические процессы, присущие циклу Рейлиса.The task can be solved by implementing the Reylis cycle. To do this, in the proposed heat engine (TMK), in contrast to the RGC, consisting of separate compression and expansion units, the compression, heating, expansion and cooling processes are combined in a single sealed volume, and the zones in which these processes occur are separated by rotor blades with the possibility of flow of the working fluid from zone to zone as the rotor rotates. To this end, the working volume of the stator is divided by a rotor into two isolated cavities - a compression chamber and an expansion chamber, periodically communicating with each other through a heater and a refrigerator. This allows you to implement isobaric and isochoric processes inherent in the Reillys cycle.

На фиг.1 представлена схема тепловой машины (показано упрощенное поперечное сечение ТМК в один из моментов его работы), на фиг.2 - четыре последовательные фазы процесса работы машины при повороте ротора на 0°, 30°, 60°, 90°.Figure 1 presents a diagram of a heat engine (a simplified cross-section of TMK is shown at one of its operation points), figure 2 shows four consecutive phases of the process of machine operation when the rotor rotates 0 °, 30 °, 60 °, 90 °.

Тепловая машина содержит ротор 1 в виде прямого кругового цилиндра с тремя лопастями 2, расположенными в пазах ротора под углами в 120° друг относительно друга и перемещающимися в них под воздействием упругих элементов до упора во внутренние поверхности статора 3. Ротор 1 показан сплошным с целью более наглядного представления рабочих полостей, тогда как в реальной машине ротор выполнен пустотелым для снижения общей массы машины. В качестве упругого элемента, учитывая жесткий температурный режим, наиболее удобна сжатая газовая подушка, хотя возможно применение и металлических пружин.The heat engine contains the rotor 1 in the form of a straight circular cylinder with three blades 2 located in the grooves of the rotor at angles of 120 ° relative to each other and moving in them under the influence of elastic elements against the stop in the inner surface of the stator 3. Rotor 1 is shown solid for the purpose of more a visual representation of the working cavities, whereas in a real machine the rotor is hollow to reduce the total mass of the machine. Given the severe temperature conditions, a compressed gas cushion is most convenient as an elastic element, although metal springs are also possible.

Статор 3 представляет собой полый цилиндр, который образован двумя круговыми полуцилиндрами одинакового радиуса, разнесенными в перпендикулярном оси вращения направлении, и сопрягающими эти полуцилиндры плоскостями.The stator 3 is a hollow cylinder, which is formed by two circular half-cylinders of the same radius, spaced in a direction perpendicular to the axis of rotation, and the planes that connect these half-cylinders.

Ротор 1 расположен в полости статора 3 таким образом, что он касается обоих плоских участков полости статора, а ось его смещена относительно оси статора к одному из образующих полость полуцилиндров (на фиг.1 - лево). При этом ротор 1 делит полость статора 3 на две криволинейные полости неравного объема: полость А (камеру сжатия) и полость Б (камеру расширения рабочего тела). С торцов статор 3 с расположенным в нем ротором 1 герметично закрыт щеками (на фиг.1 не показаны). В одной из щек размещена синхронная магнитная муфта для передачи вовне вращения ротора при сохранении полной герметичности внутренних полостей (на фиг.1 не показана).The rotor 1 is located in the cavity of the stator 3 so that it touches both flat sections of the cavity of the stator, and its axis is offset relative to the axis of the stator to one of the half-cylinders forming the cavity (Fig. 1 is left). In this case, the rotor 1 divides the stator cavity 3 into two curved cavities of unequal volume: cavity A (compression chamber) and cavity B (expansion chamber of the working fluid). At the ends, the stator 3 with the rotor 1 located in it is hermetically closed by the cheeks (not shown in FIG. 1). In one of the cheeks there is a synchronous magnetic coupling for outward rotation of the rotor while maintaining complete tightness of the internal cavities (not shown in Fig. 1).

Каждая из образованных ротором 1 и статором 3 криволинейных полостей А и Б соединена каналами 6 и 7 с нагревателем 4 и холодильником 5. При этом соединение с нагревателем 4 осуществляется для каждой полости через один канал 6, размещенный рядом с линией контакта ротора со статором. Соединение каждой полости (А и Б) с холодильником 5 выполнено через два канала 7, причем один из них расположен рядом с линией контакта ротора 1 со статором 3, а второй отнесен в сторону таким образом, чтобы угол между радиусом, проведенным из центра ротора 1 к каналу 7, и радиусом, проведенным к линии контакта ротора 1 со статором 3, составлял 30°.Each of the curved cavities A and B formed by the rotor 1 and the stator 3 is connected by channels 6 and 7 to the heater 4 and the refrigerator 5. Moreover, the connection to the heater 4 is carried out for each cavity through one channel 6 located next to the contact line of the rotor with the stator. The connection of each cavity (A and B) with the refrigerator 5 is made through two channels 7, one of which is located next to the contact line of the rotor 1 with the stator 3, and the second is laid to the side so that the angle between the radius drawn from the center of the rotor 1 to channel 7, and the radius drawn to the contact line of the rotor 1 with the stator 3 was 30 °.

Работа тепловой машины пояснена на фиг.2, где показаны различные фазы процесса. В фазе I лопасти 2 делят внутренний объем ТМК на два: верхний, состоящий из объема собственно нагревателя 4 и соединенных с ним каналами 6 частей полости А и полости Б, и нижний, состоящий из объема холодильника 5 и соединенных с ним каналами 7 частей полости А и полости Б. Давление в нагревателе 4 и сообщающихся с ним частях полостей А и Б выше давления в холодильнике 5 и сообщающихся с ним частях полостей А и Б. Поэтому поскольку площадь выходящей из ротора 1 в полость Б части лопасти 2 больше площади части лопасти 2, выходящей в полость А, ротор 1 приходит во вращение (по часовой стрелке). В фазе II лопасти 2 делят внутренний объем ТМК на три изолированных объема: объем, связанный с нагревателем 4, объем, связанный с холодильником 5, и третий, изолированный от первых двух. В фазе III ситуация аналогична фазе I, однако, наличие второго соединительного канала 7 обеспечивает перемещение рабочего тела в холодильник 5 без его сжатия, в фазе IV ситуация аналогична фазе II, но наличие второго соединительного канала 7 исключает расширение рабочего тела, вытекающего из холодильника 5. Далее процессы повторяются.The operation of the heat engine is illustrated in figure 2, which shows the various phases of the process. In phase I, the blades 2 divide the internal volume of the TMC into two: the upper one, consisting of the volume of the heater 4 itself and the channels 6 of the cavity A and the cavity B connected to it, and the lower one, consisting of the refrigerator volume 5 and the channels 7 of the cavity A connected to it by channels 7 and cavity B. The pressure in the heater 4 and the parts of the cavities A and B communicating with it is higher than the pressure in the refrigerator 5 and the parts of the cavities A and B communicating with it. Therefore, since the area of the part of the blade 2 emerging from the rotor 1 into the cavity B is larger than the area of the part of the blade 2 exiting into cavity A, rotor 1 at goes into rotation (clockwise). In phase II, blades 2 divide the internal volume of TMK into three isolated volumes: the volume associated with the heater 4, the volume associated with the refrigerator 5, and the third, isolated from the first two. In phase III, the situation is similar to phase I, however, the presence of the second connecting channel 7 allows the working fluid to move into the refrigerator 5 without compression, in phase IV the situation is similar to phase II, but the presence of the second connecting channel 7 eliminates the expansion of the working fluid flowing from the refrigerator 5. Next, the processes are repeated.

Основным условием оптимальной работы ТМК является равенство отношений объемов полостей Б (камеры расширения) и А (камеры сжатия) отношению температур нагревателя 4 и холодильника 5:The main condition for the optimal operation of TMK is the equality of the ratio of the volume of the cavities B (expansion chamber) and A (compression chamber) to the temperature ratio of the heater 4 and the refrigerator 5:

У_Б/V_A=Т_Н/Т_Х,Y _B / V _A = T _N / T _X ,

где У_Б и V_A - объемы полостей Б и А, выраженные в любых, но одинаковых единицах, а Т_Н и Т_Х - температуры соответственно нагревателя 4 и холодильника 5 в Кельвинах.where U _B and V _A are the volumes of the cavities B and A, expressed in any but identical units, and T _N and T _X are the temperatures of heater 4 and refrigerator 5 in Kelvin, respectively.

Именно при выполнении этого условия удается реализовать (в динамическом режиме) изохорические процессы, характерные для циклов Стирлинга и Рейлиса.It is under this condition that it is possible to realize (in a dynamic mode) isochoric processes characteristic of Stirling and Reylis cycles.

Благодаря такой организации в фазе I идут следующие процессы: в нагревателе 4 и связанных с ним объемах - нагрев рабочего тела (изохорический), в холодильнике 5 - охлаждение (изобарическое). В фазе II в нагревателе 4 происходит изобарическое расширение, в холодильнике 5 - изохорическое охлаждение, а вот в изолированном объеме, заключенном между двумя лопастями 2, внешней поверхностью ротора 1 и внутренней поверхностью статора 3, происходит политропное расширение. В фазе III идут изобарическое расширение в объемах нагревателя 4 и изохорическое охлаждение в объемах холодильника 5. Наконец, в фазе IV в объемах нагревателя 4 идет изобарическое расширение, в объемах холодильника 5 - изохорическое охлаждение, а в изолированном объеме - политропное сжатие. Далее процессы повторяются (по три одинаковых цикла на каждый оборот ротора).Thanks to such an organization, the following processes occur in phase I: in the heater 4 and the volumes connected with it, the heating of the working fluid (isochoric), in the refrigerator 5, cooling (isobaric). In phase II, isobaric expansion occurs in heater 4, isochoric expansion in refrigerator 5, but polytropic expansion occurs in an isolated volume enclosed between two blades 2, the outer surface of the rotor 1 and the inner surface of the stator 3. In phase III, isobaric expansion occurs in the volumes of the heater 4 and isochoric cooling in the volumes of the refrigerator 5. Finally, in phase IV, isobaric expansion occurs in the volumes of heater 4, isochoric cooling in the volumes of refrigerator 5, and polytropic compression in the isolated volume. Further, the processes are repeated (three identical cycles for each revolution of the rotor).

Поскольку во всех процессах рабочее тело непрерывно перемещается из одной зоны в другую, использование классического термодинамического расчета исключено, так же, например, как и для двигателей Стирлинга.Since in all processes the working fluid continuously moves from one zone to another, the use of classical thermodynamic calculation is excluded, as well, for example, as for Stirling engines.

Результат полуэмпирического расчета с использованием существующей (в виде макета РПС) конструкции приведен далее в таблице:The result of the semi-empirical calculation using the existing structure (in the form of an RPM) is shown in the table below:

Сводная таблица результатов расчета и моделированияSummary table of calculation and simulation results ТочкиPoints 1'one' 22 33 4four 4'four' 55 66 1one Т (К)T (K) 320320 642642 15001500 15001500 12411241 594594 300300 300300 Р (кПа)P (kPa) 350350 750750 750750 433433 355355 170170 170170 341341 V (10^~3 м³)V (10 ^{~ 3} m ³ ) 6,46.4 6,46.4 15fifteen 2626 2626 2626 1313 6,46.4

Собственно термодинамический расчет приведен далее.The actual thermodynamic calculation is given below.

Термодинамический расчетThermodynamic calculation Участок 34 - изотерма,Section 34 - isotherm, T₃=1500 К, Р₃=750 кПа,T ₃ = 1500 K, P ₃ = 750 kPa, Из геометрии макета V₄=1,73V₃=26·10^-3 м³=>Р₄=P₃V₃/V₄=433 кПаFrom the geometry of the layout, V ₄ = 1.73V ₃ = 26 · 10 ^-3 m ³ => P ₄ = P ₃ V ₃ / V ₄ = 433 kPa Участок 34' - политропа,Section 34 '- politrop, Из макета Р'₄=355 кПа, V'₄=V₄=26·10^-3 м³, =>P₃V₃=Р'₄(V'₄)ⁿ=>n_в=1,33From the layout P ' ₄ = 355 kPa, V' ₄ = V ₄ = 26 · 10 ^-3 m ³ , => P ₃ V ₃ = P ' ₄ (V' ₄ ) ⁿ => n _in = 1.33 Т'₄=Т₃(Р'₄/Р₃)^(n-1)/n=1500(0,47)^0,25=1241 КT ' ₄ = T ₃ (P' ₄ / P ₃ ) ^{(n-1) / n} = 1500 (0.47) ^0.25 = 1241 K Участок 4'5 - изохора,Section 4'5 - isochora, Участок 1'2 - изохора,Section 1'2 - isochora, Из макета V₃=V'₄=26·10^-3 м³, P₅=170 кПа, Т'₄=1241 К, =>Т₅=594 KFrom the layout V ₃ = V ' ₄ = 26 · 10 ^-3 m ³ , P ₅ = 170 kPa, T' ₄ = 1241 K, => T ₅ = 594 K Участок 56 - изобара,Section 56 - isobar, Т'₁=300 К, P'₁=350 кПа, m=29 Г (10^-3 кмоль), =>V₁=6,4·10^-3 м³,T ' ₁ = 300 K, P' ₁ = 350 kPa, m = 29 G (10 ^-3 kmol), => V ₁ = 6.4 · 10 ^-3 m ³ , Р₅=170 кПа, =>T₅=594 K, V₅=26·10^-3 м³,P ₅ = 170 kPa, => T ₅ = 594 K, V ₅ = 26 · 10 ^-3 m ³ , Из макета P₂=750 кПа =>Т₂=642 К, V₂=6,4·10^-3 м³ From the layout P ₂ = 750 kPa => T ₂ = 642 K, V ₂ = 6.4 · 10 ^-3 m ³ T₆=300 K, V₆=13·10^-3 м³,T ₆ = 300 K, V ₆ = 13 · 10 ^-3 m ³ , Участок 23 - изобара,Section 23 - isobar, Участок 61 - изотерма,Section 61 - isotherm, Т₂=642 К, Р₂=Р₃=750 кПа,T ₂ = 642 K, P ₂ = P ₃ = 750 kPa, V₆=13·10³ м³, V₁=6,4·10^-3 м³, Р₆=Р₃=170 кПа, Р₁=341 кПаV ₆ = 13 · 10 ³ m ³ , V ₁ = 6.4 · 10 ^-3 m ³ , P ₆ = P ₃ = 170 kPa, P ₁ = 341 kPa Из макета Т₃=1500 К =>V₃=15·10^-3 м³ From the layout of T ₃ = 1500 K => V ₃ = 15 · 10 ^-3 m ³ Участок 61' - политропа,Section 61 '- polytropic, Из макета T'₁=300 К, P'₁=350 кПа, =>n_н=1,4From the layout T ' ₁ = 300 K, P' ₁ = 350 kPa, => n _n = 1.4 Иначе говоря, 61' - практически адиабатаIn other words, 61 'is practically an adiabat

По результатам расчета КПД получается равным 0,55%According to the calculation results, the efficiency is equal to 0.55%

Вполне очевидно, что опирающийся на другую конструкцию расчет даст несколько иные результаты. Приведенный конкретный пример осуществления предлагаемой конструкции двигателя и ее частей, допускает различные изменения и дополнения, которые очевидны специалистам в данной области техники. Поэтому конструкция двигателя не ограничивается описанным примером или отдельными элементами, и в нее могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за пределы существа и объема, определенные формулой изобретения.It is quite obvious that a calculation based on a different design will give slightly different results. The specific example of the proposed design of the engine and its parts, allows for various changes and additions that are obvious to experts in this field of technology. Therefore, the engine design is not limited to the described example or individual elements, and changes and additions may be made to it that do not go beyond the essence and scope defined by the claims.

Таким образом, ТМК, являясь, как и ее прототип РГК, и двигатели Стерлинга, тепловой машиной внешнего сгорания, обладает следующими преимуществами:Thus, TMK, being, like its prototype RGK, and Stirling engines, a heat engine of external combustion, has the following advantages:

Всеядность двигателя. Как все двигатели внешнего сгорания (вернее - внешнего подвода тепла), ТМК может работать от солнца, от ядерного или изотопного нагревателя, паяльной лампы, дровяной печи и т.д.Omnivorous engine. Like all external combustion engines (or rather, external heat supply), TMK can work from the sun, from a nuclear or isotopic heater, blowtorch, wood-burning stove, etc.

Простота конструкции. В ТМК отсутствуют многие элементы привычных двигателей: система зажигания, свечи, карбюратор, клапаны, глушитель. Он запускается самостоятельно и не нуждается в стартере.Simplicity of design. TMK lacks many elements of conventional engines: ignition system, spark plugs, carburetor, valves, muffler. It starts independently and does not need a starter.

Экологичность. ТМК может использовать в качестве источника тепла теплоаккумуляторы на расплавах солей. Такие аккумуляторы превосходят по запасу энергии химические аккумуляторы и дешевле их.Environmental friendliness. TMK can use heat accumulators based on molten salts as a heat source. Such batteries outperform chemical batteries in terms of energy storage and are cheaper than them.

Бесшумность двигателя. Как и все машины внешнего сгорания ТМК не имеет выхлопа, а значит, - не шумит и, при достаточно высоком качестве изготовления, даже не имеет вибраций.Silent engine. Like all external combustion machines, TMK does not have an exhaust, which means it does not make noise and, with a sufficiently high quality of manufacture, does not even have vibrations.

Кроме того, использование наиболее эффективного из всех известных термодинамических циклов - цикла Рейлиса - не только обеспечивает высокий КПД, но и высокую удельную мощность. Так, даже конструкция с использованием модифицированного макета РГК может обеспечить удельную мощность не менее 15 кВт/кГ.In addition, the use of the most effective of all known thermodynamic cycles - the Reillys cycle - not only provides high efficiency, but also high power density. So, even a design using a modified RGK model can provide a specific power of at least 15 kW / kg.

Claims

A heat engine containing a stator with a cylindrical cavity formed by two identical radius half-cylinders with centers spaced apart along the common diameter and their planes matching, a rotor with an axis of rotation parallel to the generatrix of the cylindrical stator cavity, mounted in the stator cavity with an offset relative to the axis of symmetry of the stator with the possibility of simultaneous contact the flat walls of the stator cavity and the compression chamber and the expansion chamber, the rotor blades located at an angle of 120 ° to each other forming in the stator cavity friend, made spring-loaded with the ability to move in the radial direction and touch the walls of the stator cavity, a working fluid heater and a refrigerator, characterized in that the stator, rotor heater and refrigerator are placed in a single sealed volume, while the compression and expansion chambers are connected to the heater through one for each camera channel, made near the line of contact of the rotor with the stator, and the connection of the above cameras with a refrigerator is made through two channels for each, and one of them is located next to the contact of the rotor with the stator, and the second is located so that the angle between the radii drawn from the center of the rotor to the channel and to the contact line of the rotor with the stator is 30 °, while the ratio of the volumes of the compression and expansion chambers into which the rotor divides the stator cavity is equal the temperature ratio of the heater and the refrigerator.