Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Дисковий двигун каскадного обміну тиском, що містить статор, на зовнішній циліндричній поверхні якого розміщене вікно для підведення паливоповітряної суміші, а на внутрішній циліндричній поверхні - вікно для відведення газів, ротор, оснащений перегородками, що утворюють напорообмінні комірки з вихідними перерізами, розташованими на його внутрішній і зовнішній поверхні, на внутрішній циліндричній поверхні статора по обидві сторони від вікна для відведення газів розміщений ряд вікон, попарно сполучених між собою масообмінними каналами, на зовнішній циліндричній поверхні статора опозитно вікну для підведення паливоповітряної суміші виконане поглиблення з розміщеним у ньому джерелом запалення суміші, який відрізняється тим, що частина кожної з перегородок ротора з боку зовнішньої циліндричної поверхні ротора загнута на всю довжину в напрямку, протилежному обертанню ротора.

Текст

Реферат: Дисковий двигун каскадного обміну тиском, що містить статор, на зовнішній циліндричній поверхні якого розміщене вікно для підведення паливоповітряної суміші, а на внутрішній циліндричній поверхні - вікно для відведення газів, ротор, оснащений перегородками, що утворюють напорообмінні комірки з вихідними перерізами, розташованими на його внутрішній і зовнішній поверхні. На внутрішній циліндричній поверхні статора по обидві сторони від вікна для відведення газів розміщений ряд вікон, попарно сполучених між собою масообмінними каналами. На зовнішній циліндричній поверхні статора опозитно вікну для підведення паливоповітряної суміші виконане поглиблення з розміщеним у ньому джерелом запалення суміші. Частина кожної з перегородок ротора з боку зовнішньої циліндричної поверхні ротора загнута на всю довжину в напрямку, протилежному обертанню ротора. UA 96830 U (54) ДИСКОВИЙ ДВИГУН КАСКАДНОГО ОБМІНУ ТИСКОМ UA 96830 U UA 96830 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, а саме будування двигунів і може бути використана для привода різних механізмів. Відомо дисковий двигун, що містить статор, на зовнішній циліндричній поверхні якого розміщене вікно для підведення паливоповітряної суміші, а на внутрішній циліндричній поверхні - вікно для відведення газів, ротор, оснащений s-подібними перегородками, що утворюють напорообмінні комірки з вихідними перерізами, розташованими на його внутрішній і зовнішній поверхні [див. Piechna, J., Akbari, P., Iancu, F., Miller, N. "Radial-Flow Wave Rotor Concepts, Unconventional Designs and Applications" 2004 International Mechanical Engineering Conference, ASME Paper IMECE 2004-59022, CA, Nov 2004.]. В основі робочого процесу відомого двигуна використовується принцип хвильового обміну тиском між свіжим зарядом і відпрацьованими газами. Наповнення комірок, укладених між s-подібними перегородками ротора здійснюється з вікна для підведення паливоповітряної суміші і частково сполучено з періодом випуску продуктів згоряння у вікно для відведення газів, при цьому реактивний струмінь газу, який виходить з комірок, створює крутний момент двигуна. Недоліком відомого двигуна є вузький діапазон швидкісних режимів роботи. Яскраво виражений хвильовий характер обмінних процесів визначає чутливість його видаткових характеристик до термодинамічних параметрів робочих середовищ і частоти обертання ротора. Відхилення режиму роботи двигуна від розрахункових умов приводить до руйнування настроєної картини взаємодії хвиль із газорозподільними вікнами і різким зниженням його ККД. Як найближчий аналог вибрано дисковий двигун каскадного обміну тиском, що містить статор, на зовнішній циліндричній поверхні якого розміщене вікно підведення паливоповітряної суміші, а на внутрішній циліндричній поверхні - вікно для відведення газів, ротор, постачений перегородками, що утворюють напорообмінні комірки з вихідними перетинами, розташованими на його внутрішній і зовнішній поверхні, на внутрішній циліндричній поверхні статора по обидві сторони від вікна для відведення газів розміщений ряд вікон, попарно сполучених між собою масообмінними каналами, на зовнішній циліндричній поверхні статора опозитно вікну для підведення паливоповітряної суміші виконане поглиблення з розміщеним у ньому джерелом запалення суміші [Патент України № 104798, МПК F 03 G 7/06, опубл. 11.03.2014, Бюл. № 5]. Основним недоліком двигуна є відносно невисокий ККД, обумовлений газодинамічними втратами енергії потоку в період виходу робочого тіла з кожного масообмінного каналу у комірку ротора. Крім того, має місце ускладнення конструкції ротора, за рахунок виконання частини кожної з перегородок з боку зовнішньої циліндричної поверхні ротора розділеною на дві пелюстки, одна із яких лежить в одній площині з нижньою частиною перегородки, інша - загнута у напрямку, протилежному обертанню ротора. Задачею корисної моделі є підвищення ККД двигуна шляхом зниження газодинамічних втрат потоку на виході робочого тіла з масообмінних каналів у комірки ротора на ділянці стиску, що дозволить збільшити частку корисно використовуваної потокової субстанції у масообмінних каналах, сприяючи додатковому підвищенню попереднього стиску заряду без збільшення кількості підведеної теплоти. Поставлена задача вирішується тим, що в дисковому двигуні каскадного обміну тиском, що містить статор, на зовнішній циліндричній поверхні якого розміщене вікно для підведення паливоповітряної суміші, а на внутрішній циліндричній поверхні - вікно для відведення газів, ротор, оснащений перегородками, що утворюють напорообмінні комірки з вихідними перетинами, розташованими на його внутрішній і зовнішній поверхні, на внутрішній циліндричній поверхні статора по обидві сторони від вікна для відведення газів розміщений ряд вікон, попарно сполучених між собою масообмінними каналами, на зовнішній циліндричній поверхні статора опозитно вікну для підведення паливоповітряної суміші виконане поглиблення з розміщеним у ньому джерелом запалення суміші, згідно з корисною моделлю, частина кожної з перегородок ротора з боку зовнішньої циліндричної поверхні ротора загнута на всю довжину в напрямку, протилежному обертанню ротора. Виконання частини кожної з перегородок ротора з боку зовнішньої циліндричної поверхні ротора загнутою на всю довжину в напрямку, протилежному обертанню ротора дозволить знизити газодинамічні втрати потоку на виході робочого тіла з масообмінних каналів у комірки ротора ділянки стиску, що дозволить збільшити частку корисно використовуваної потокової субстанції в масообмінних каналах, сприяючи додатковому підвищенню попереднього стиску заряду без збільшення кількості підведеної теплоти. Крім того, загинання частини кожної перегородки на всю її довжину знизить технологічні вимоги до виробництва ротора, сполучення з ротором. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено принципову схему дискового двигуна. 1 UA 96830 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дисковий двигун каскадного обміну тиском містить статор 1, на внутрішній циліндричній поверхні якого розміщене вікно 2 для відведення газів, а на зовнішній циліндричній поверхні вікно 3 для підведення паливоповітряної суміші, розділене перегородкою 4 на сектор 5, сполучений з каналом 6 для підведення горючої суміші і сектор 7 - з каналом 8 для підведення повітря з атмосфери, ротор 9, з якого знімається потужність, оснащений перегородками 10, що утворюють напорообмінні комірки 11 із вхідними 12 і вихідними 13 перетинами, відповідно розташованими на його внутрішній і зовнішній поверхні. Частина кожної з перегородок 10 з боку зовнішньої циліндричної поверхні ротора 9 загнута на всю довжину в напрямку, протилежному обертанню ротора 9. На внутрішній циліндричній поверхні статора 1 по обидві сторони від вікна 2 для відведення газів розміщено ряд вхідних 14 і вихідних 15 вікон, попарно сполучених між собою симетрично щодо вікна 2 для відведення газів за допомогою масообмінних каналів 16. На зовнішній циліндричній поверхні статора 1 опозитно вікну 3 для підведення паливоповітряної суміші виконане поглиблення 17 з розміщеним у ньому джерелом запалення суміші 18. Дисковий двигун каскадного обміну тиском працює наступним чином. При обертанні ротора 9 кожна з комірок 11, укладена між перегородками 10, наповнена попередньо стисною паливоповітряною сумішшю і стискаючими газами, сполучається з поглибленням 17 статора 1, де в результаті подачі іскри джерелом запалення 18 формується фронт полум'я, що поширюється уздовж комірки, у локальній області зосередження горючої суміші. У результаті вигоряння палива тиск і температура газів у комірці 11 підвищуються. У процесі подальшого обертання ротора 9 при сполученні розглянутої комірки 11 із вхідними вікнами 14 гарячі гази, обмиваючи загнуті перегородки 10 проходять до масообмінних каналів 16 під гострим кутом до вектора окружної швидкості, внаслідок чого створюється основний крутний момент двигуна. У міру витікання газів у масообмінні канали 16 тиск у комірці 11 зменшується і у момент, що передує підключенню комірки 11 до вікна 2 для відведення газів, у ній зберігається деякий залишковий тиск, що перевищує атмосферний. При цьому в кожному масообмінному каналі 16 встановлюється свій надлишковий тиск із максимальним значенням у каналі 16, розташованим безпосередньо у джерела запалення 18, і мінімальним - у каналі 16, розташованим безпосередньо у вікна 2 для відведення газів. Завдяки цьому перепад тисків у вихідному перерізі 13 комірки 11 при її сполученні з кожним з масообмінних каналів 16 не перевищує надкритичного рівня, що забезпечує малі втрати затоплення реактивного струменя. При сполученні комірки 11 з вікном 2 для відведення газів гарячі гази з надлишковим тиском виходять із вихідних отворів 13 під гострим кутом в атмосферу, внаслідок чого створюється додатковий крутний момент реактивного витікання струменя. У момент, коли тиск у комірці 11 наближається до атмосферного, остання своїм вхідним отвором 12 спочатку сполучається із сектором 7 вікна 3 для підведення паливоповітряної суміші. Атмосферне повітряпід дією розрядження, створюваного відцентровими силами, через канал 8 надходить у комірку 11, заміщаючи відпрацьовані гази, які виходять через вікно 2 для відведення газів. Далі в процесі обертання ротора 9 комірка 11 сполучається із сектором 5, що супроводжується надходженням у комірку 11 горючої суміші через канал 6 для підведення горючої суміші. Завдяки розподілу перегородкою 4 потоків свіжого заряду в процесі продування ротора 9 виключаються витоки горючого середовища через вікно 2 для відведення газів, оскільки заміщення відпрацьованих газів у комірці 11 здійснюється безпосередньо атмосферним повітрям, первинна порція якого виконує функції транзитного середовища. Після роз'єднання з вікнами 2 і 3 одна частина обсягу комірки 11 заповнена повітрям, інша, більша, - горючою сумішшю. У процесі подальшого обертання ротора 9 розглянута комірка 11 своїм вихідним отвором 13 послідовно сполучається з вихідними вікнами 15 масообмінних каналів 16, у результаті чого в неї надходять гази із суміжних щодо кожного з каналів 16 комірок. Тиск і температура газів у комірці 11 підвищуються. Додатковий реактивний момент ротора 9 на ділянці стиску, одержуваний при витіканні робочого тіла з масообмінних каналів 16 у комірки 11 ротора 9, практично не зміниться незважаючи на зміну кута омивання перегородки 10 газом, що пояснюється збільшенням площі зіткнення струменя газу з перегородкою 10 (див. креслення на всю довжину осередку). Таким чином, попередній стиск свіжого заряду у комірках здійснюється за рахунок енергії розширення газів у суміжних комірках 11 ротора 9 у процесі прямого каскадного масообміну робітничих середовищ у індикаторному циклі двигуна. У момент, що передує сполученню комірки 11 з поглибленням 17 джерела запалення 18, більша частина її обсягу заповнена стискаючими газами, у той час як горюча суміш зосереджується в периферійній зоні комірки 11, з боку розміщення джерела запалення 18. У процесі попереднього стиску робочого тіла горюча суміш у комірці 11 додатково підігрівається за рахунок контакту зі стискаючим середовищем і теплообміну з перегородками 10. Завдяки цьому, а також локалізації горючого середовища у 2 UA 96830 U 5 зоні контакту із джерелом запалення 18 забезпечуються сприятливі умови для своєчасного вигоряння палива, у тому числі - збідненого природного газу (метану). Протікання розглянутого циклу у всіх комірках 11 ротора 9 у своїй сукупності забезпечує безперервний робочий процес двигуна зі зняттям крутного моменту з ротора 9 через вал відбору потужності (на кресленні не показаний). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Дисковий двигун каскадного обміну тиском, що містить статор, на зовнішній циліндричній поверхні якого розміщене вікно для підведення паливоповітряної суміші, а на внутрішній циліндричній поверхні - вікно для відведення газів, ротор, оснащений перегородками, що утворюють напорообмінні комірки з вихідними перерізами, розташованими на його внутрішній і зовнішній поверхні, на внутрішній циліндричній поверхні статора по обидві сторони від вікна для відведення газів розміщений ряд вікон, попарно сполучених між собою масообмінними каналами, на зовнішній циліндричній поверхні статора опозитно вікну для підведення паливоповітряної суміші виконане поглиблення з розміщеним у ньому джерелом запалення суміші, який відрізняється тим, що частина кожної з перегородок ротора з боку зовнішньої циліндричної поверхні ротора загнута на всю довжину в напрямку, протилежному обертанню ротора. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Storcheus Yurii Viktorovych, Danileichenko Oleksandr Anatoliyovych, Briantsev Maksym Anatoliiovych, Levshuk Viacheslav Petrovych

Автори російською

Сторчеус Юрий Викторович, Данилейченко Александр Анатолиевич, Брянцев Максим Анатольевич, Левчук Вячеслав Петрович

МПК / Мітки

МПК: F03G 7/06

Мітки: двигун, каскадного, обміну, дисковий, тиском

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-96830-diskovijj-dvigun-kaskadnogo-obminu-tiskom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Дисковий двигун каскадного обміну тиском</a>

Подібні патенти