Силова установка

Силова установка, що включає корпус двигуна з робочою камерою й вихідним вікном, ротор, установлений у корпусі на вихідному валу; камеру згоряння, сполучену з робочою камерою, утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідним вікном корпуса двигуна; систему охолодження; систему живлення стисненим повітрям, що включає двоступінчастий компресор, першим ступенем якого є нагнітач, а другим - сполучений з ним компресор з ресивером, який сполучений з камерою згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; систему живлення паливом, що включає паливні насоси, яка відрізняється тим, що двигун містить щонайменше дві камери згоряння, які виконані зовнішніми, розташованими за межами корпуса двигуна; усередині ротор оснащений щонай U 2 (19) 1 3 компресор виконаний роторним і містить корпус із робочою камерою, у якій на валу встановлений ротор, взаємодіючий з відсікувачем, змонтованим у тілі корпуса, а ресивер виконаний у вигляді кожуха, що оточує корпус. Паливні насоси виконані поршневими й установлені в порожнині, що утворена всередині кільцевого нагнітача, а напрямні є одночасно паливопроводами. Роторний двигун внутрішнього згоряння, утилізатор енергії, компресор і кільцевий нагнітач скріплені між собою й з опорою-картером за допомогою шпильок, пропущених через вушка, виконані на периферійній поверхні зазначених вузлів. Технічним результатом корисної моделі є підвищення коефіцієнта корисної дії, підвищення ефективності згоряння палива; зниження тепловтрат, спрощення конструкції, зниження часу на обслуговування установки, зниження металоємності й трудомісткості виготовлення силової установки, зниження собівартості виготовлення й експлуатації силової установки, підвищення надійності й ресурсу двигуна. Причинами, що перешкоджають досягненню технічного результату, є наступні недоліки найближчого аналога. Сама по собі конструкція силової установки із двигуном, що має камеру внутрішнього згоряння, складна. Камера згоряння, сполучена з робочою камерою, не дозволяє створити оптимальні параметри тиску й температури паливної суміші, за рахунок чого погіршується ступінь згоряння й ефективність перетворення енергії розширення газів у механічну роботу двигуна. Складність виготовлення, що обумовлена складною конфігурацією корпуса двигуна, і ненадійність роботи окремих його вузлів за рахунок тертя ковзання підпружиненого відсікувача відносно ротора й корпуса приводять до зменшення коефіцієнта корисної дії й зниження строку експлуатації двигуна. У найближчого аналога складні й ненадійні в роботі система охолодження, сполучена із системою змащення, і система живлення палива, що складається з пари паливних насосів, установлених з можливістю поступального переміщення. Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, є наявність у силовій установці корпуса двигуна з робочою камерою й вихідним вікном, ротора, установленого в корпусі на вихідному валу; камери згоряння, сполученої з робочою камерою, утилізатора, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідним вікном корпуса двигуна; системи охолодження; системи живлення стисненим повітрям, що включає двоступінчастий компресор, першим ступенем якого є нагнітач, а другим - сполучений з ним компресор з ресивером, який сполучений з камерою згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; системи живлення паливом, що включає паливні насоси. Технічною задачею корисної моделі є вдосконалення конструкції силової установки, що дозволить усунути недоліки аналога. Поставлена задача вирішене тим, що в силовій установці, що включає корпус двигуна з робочою камерою й вихідним вікном, ротор, установле 57990 4 ний у корпусі на вихідному валу; камеру згоряння, сполучену з робочою камерою, утилізатор, у корпусі якого виконані вхідне й вихідне вікна, причому вхідне вікно сполучене з вихідним вікном корпуса двигуна; систему охолодження; систему живлення стисненим повітрям, що включає двоступінчастий компресор, першим ступенем якого є нагнітач, а другим - сполучений з ним компресор з ресивером, який сполучений з камерою згоряння з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря; систему живлення паливом, що включає паливні насоси, згідно корисній моделі двигун містить щонайменше дві камери згоряння, які виконані зовнішніми, розташованими за межами корпуса двигуна; усередині ротор постачений щонайменше чотирма лопатями, зовні на діаметрально протилежних сторонах ротора жорстко закріплена щонайменше одна пара пластинчастих поршнів; камера згоряння виконана з вихідним отвором і отворами для подачі стисненого повітря, палива й для підведення елемента запалення палива, системи живлення паливом та стисненим повітрям і елемент запалення пов'язані із блоком управління двигуна; вихідних вікон у корпусі виконано щонайменше два, вони розташовані на діаметрально протилежних сторонах корпуса перед камерами згоряння у напрямку обертання ротора; у робочій камері в місці сполучення з камерою згоряння розташована заслінка з електромагнітним штовхальником, що пов'язаний із блоком управління двигуна, заслінка виконана з можливістю герметично перекривати вихідний отвір камери згоряння; корпус закритий торцевими кришками, виконаними з ребрами жорсткості й з вікнами між ними; торцеві кришки постачені ущільненнями для забезпечення герметичності між торцевими кришками й ротором, система охолодження виконана повітряною. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Виконання двигуна силової установки з камерою зовнішнього згоряння, вихідний отвір якої герметично перекритий заслінкою, дозволяє створити оптимальні режими тиску й температури горіння палива й досягти максимально повного його згоряння, що веде до підвищення коефіцієнт корисної дії. Виконання камери згоряння зовнішньою дозволить використовувати різні палива, у тому числі вуглеводневе, водневе, альтернативне, скоротити теплові втрати й використовувати більше економічну повітряну систему охолодження, що дозволить спростити конструкцію, знизити собівартість силової установки. Регулювання процесу горіння палива в камерах зовнішнього згоряння блоком управління двигуна дозволить підвищити ефективність згоряння палива й надійність установки. Конструкція двигуна дозволить збільшити довжину ходу поршня в робочій камері й знизити тиск продуктів згоряння (робочого тіла) на виході з робочої камери. Конструкція двигуна дозволяє відмовитися від примусової системи змащення, що також веде до підвищення ККД і до економії палива. Конструкція корпуса й ротора дозволяє зменшити габарити, металоємність, вагу, трудомісткість виготовлення й обслуговування. 5 Корисна модель проілюстрована графічним матеріалом, де на фіг. 1 показана схема силової установки; на фіг. 2. показаний поперечний розріз роторного двигуна з камерами згоряння, на фіг. 3 показаний перетин А-А фіг. 2. Силова установка містить роторний двигун 1, що має нерухомий корпус 2 з робочою камерою 3, ротор 4 з вісьма лопатями охолодження 5, установлений у корпусі 2 на вихідному валу 6; дві камери зовнішнього згоряння 7, сполучені з робочою камерою 3. Силова установка містить утилізатор 8, у якому виконані вхідне 9 і вихідне 10 (для видалення відпрацьованого робочого тіла) вікна, причому вхідне вікно 9 сполучене із двома вихідними вікнами 11 корпуса 2, які розташовані на діаметрально протилежних сторонах корпуса 2 перед камерами згоряння 7 (у напрямку обертання ротора 4). Вихідними вікнами 11 робоча камера 3 умовно розділена на дві однакові частини (на фігурах не позначені). Силова установка містить також систему живлення двигуна паливом 12, що включає паливний бак 13, насос низького тиску 14 і насос високого тиску 15. При використанні вуглеводного палива, що вимагає для згоряння окислювач, наприклад, повітря, силова установка включає систему живлення 16 стисненим до робочого тиску повітрям із засобами регульованої подачі (на фігурах не показані) у камеру згоряння 7 і комплектується нагнітачем 17, компресором 18 з ресивером 19, що сполучений з камерою згоряння 7 з можливістю регулювання об'єму подачі стисненого повітря. При використанні альтернативного палива (пальне + окислювач), наприклад, водонітратних палив на основі нітрату амонію NH4NO3 56 % окислювач, карбаміду CO(NH2)2 14 % - пальне, вода 30 % - як розчинник відпадає необхідність подачі стисненого повітря в камеру згоряння 7. Такий вид палива стосується поновлюваних джерел енергії, які дозволяють скоротити на порядок токсичність вихлопних газів і зменшити їхню температуру. Водяний розчин нітрату амонію й карбаміду під тиском, наприклад, 50 атм подається в попередньо розігріту, наприклад, до температури 500°С камеру згоряння 7, де відбувається реакція 3NH4NO3 + CO(NH2)2 = 8Н2О (пара) + 4N2 + СО2 з утворенням робочого тіла - газової суміші. При використанні як робоче тіло пари,що утвориться, наприклад, у парогенераторі від роботи камери зовнішнього згоряння 7, перед заслінками 32 установлюють, наприклад, електромагнітні клапани (на фігурах не показані) для регулювання подачі пари в робочу камеру 3. Силова установка містить повітряну систему охолодження 20, що включає вісім лопатей охолодження 5, які зв'язують ротор 4 з валом 6 і закріплені під кутом, наприклад, 45° до осі ротора 4 (і вала 6). Лопаті охолодження 5 при роботі двигуна 1 прокачують повітря усередині порожнини 21 ротора 4 через вікна 22 між ребрами 57990 6 жорсткості 23 торцевих кришок 24 і охолоджують двигун 1. Вихідний вал 6 опирається на підшипники кочення 25, що закріплені в торцевих кришках 24 двигуна 1. Камера згоряння 7 виконана з вихідним отвором 26, за допомогою якого сполучена з робочою камерою 3, з отворами для подачі стисненого повітря 27, з отворами для подачі палива 28, наприклад, з встановленою електромагнітною форсункою 29, з отвором 30, наприклад, з встановленою свічею 31 запалення. Ресивер 19 сполучений з камерою згоряння 7 через отвори для подачі стисненого повітря 27. При використанні альтернативного палива елементом запалення палива може служити свіча накалювання. Вихідні отвори 26 камер згоряння 7 герметично закриваються заслінками 32, наприклад, з електромагнітним приводом (на фігурах не показаний), відокремлюючи камери згоряння 7 від робочих камер 3. У відкритому положенні заслінки 32 відкривають вихідні отвори 26 камер згоряння 7, одночасно відокремлюючи частини (на фігурах не показані) робочої камери 3 від вихідних вікон 11, відкриваючи доступ робочому тілу з камер згоряння 7 у робочу камеру 3, передаючи тиск робочого тіла на пластинчасті поршні 33, що жорстко закріплені на зовнішній поверхні ротора 4. Двигун 1 силової установки постачений датчиком 34 положення вихідного вала 6, що пов'язаний із блоком управління двигуна 35, а він у свою чергу з електромагнітними форсунками 29, свічею 31 запалення чи накалювання і з системою живлення 16 стисненим повітрям (якщо вона є). Силова установка працює в такий спосіб. При обертанні ротора 4 при проходженні пластинчастим поршнем 33 заслінки 32 датчик 34 положення вихідного вала 6 подає електричний сигнал на блок керування 35. Блок керування 35 подає команду на електромагнітні форсунки 29, електромагнітні клапана (на фігурах не показані), що забезпечують подачу палива й повітря (у випадку використання вуглеводневого палива) в камеру згоряння 7 і на свічі 31 (запалення або накалювання). Після запалення палива заслінки 32 електромагнітними штовхальниками (на фігурах не показані) відкривають вихідні отвори 26 камер згоряння 7, одночасно створюючи два замкнутих простори (на фігурах не позначені) між корпусом 2, ротором 4, пластинчастими поршнями 33, заслінками 32 у відкритому положенні (коли вони перекривають робочу камеру 3 за пластинчастими поршнями 33 по ходу обертання ротора 4) і вихідними отворами 26 робочої камери 3. Робоче тіло, що утворилося в камері згоряння 7, давить на поршні 33, обертаючи ротор 4, що передає зусилля на вихідний вал 6 через лопаті 5. Лопаті 5 при обертанні ротора 4 прокачують повітря усередині порожнини 21 ротора 4 через вікна 22 між ребрами жорсткості 23 торцевих кришок 24, охолоджуючи двигун 1. 7 57990 8 9 57990 10 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 57990 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601