Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Роторно-турбінний двигун, що містить корпус, в якому виконаний центральний отвір з двома діаметрально протилежними заглибинами, отвори для газообміну,  в центральному отворі встановлений обертовий елемент з пазом, а в пазу розміщена заслінка, бокові стінки, який відрізняється тим, що в корпусі виконані два центральні отвори, розділені перегородкою і в ній виконані вентиляційні отвори, а кожний центральний отвір виконаний по формі симетричного овалу і їх центральні дуги на малій осі овалу виконані постійним радіусом та западини обмежені дугами постійного радіуса з центром на великій осі овалу і  сполучені дотичними площинами, утворюючими з великою віссю овалу відповідні кути, при цьому в отвір з більшим кутом встановлена циліндрична робоча ротор-турбіна з радіусом циліндра, рівним радіусу центральних дуг, і утворені при цьому камери між ротором-турбіною та западинами овального отвору є робочими камерами і сполучені з випускними отворами, які виконані в корпусі на стику центральних дуг з дотичними площинами, розташованими проти напрямку обертання ротора-турбіни, а в овальний отвір з меншим кутом між дотичними площинами та його великою віссю встановлена, жорстко з'єднана з ротором-турбіною, циліндрична пневмотурбіна з радіусом циліндра, рівним радіусу центральних дуг цього овального  отвору, і утворені при цьому камери між пневмотурбіною та западинами овального отвору є пневмокамерами і вони сполучені з впускними отворами, які виконані в корпусі на стику дуг западин з дотичними площинами, розташованими за напрямком обертання турбін, при цьому два овальні отвори сполучені між собою двома прохідними каналами, які розміщені на малій осі овального отвору з робочими камерами і його осі симетрії і зміщені відносно осей симетрії отвору з пневмокамерами проти напрямку обертання турбін,  в кожній турбіні виконані внутрішні порожнини та пази, в яких розміщені заслінки, і в кожному пазу біля циліндричної поверхні турбіни виконані дві трикутноподібні заглибини, в які встановлено відцентрові ущільнювачі трикутної форми, причому в пневмотурбіні виконані чотири симетрично розташовані пази, а в роторі-турбіні виконані два симетрично розташовані пази, біля яких проти напрямку обертання ротор-турбіни виконана заглибина, ширина якої менша ширини ротора-турбіни, при цьому кожна заглибина містить звужену частину, розташовану проти напрямку обертання ротора-турбіни, і ці заглибини є обертовими камерами згоряння, які синхронізовані по кутовому положенню з пневмотурбіною так, що одночасно роз'єднані обертові камери згорання з випускними отворами у корпусі та дві діаметрально протилежні заслінки пневмотурбіни з впускними отворами в корпусі, при кутовому переміщенні турбін їх внутрішні порожнини з'єднані з вентиляційними отворами в перегородці між турбінами, а порожнини кожної турбіни з'єднані з вентиляційними отворами відповідної бокової стінки.

2. Двигун по п. 1, який відрізняється тим, що кожна заслінка в турбінах виконана дволопатною, при цьому кожна лопатка в частині, розміщеній між відцентровими ущільнювачами, виконана товщиною, рівною половині ширини паза турбіни, а довжина цієї частини рівна ширині турбіни, при цьому частина лопатки, розміщена до центра обертання турбіни, виконана товщиною, рівною ширині паза, а довжина цієї частини рівна половині ширини турбіни, і в потовщеній частині кожної лопатки виконаний виріз, причому при сполучених двох лопатках сумісноутворений виріз є трапецієподібним,  в нього встановлений трапецієподібний відцентровий баласт, підпружинений в пазу турбіни, і кожен паз сумісно з заслінкою нахилені за напрямком обертання турбіни.

3. Двигун по пп. 1, 2, який відрізняється тим, що в овальному отворі з пневмокамерами на його центральних дугах виконані пази, довжина яких рівна ширині пневмотурбіни,  пази нахилені під кутом до площини перерізу по малій осі симетрії цього отвору, і в пазах встановлені компресійні елементи, підпружинені до пневмотурбіни, при цьому дотична пряма кожної лопатки заслінки при своєму кутовому переміщенні не сполучена по всій своїй довжині з компресійним елементом.

4. Двигун по п. 1 який, відрізняється тим, що в одній боковій стінці встановлений радіально-осьовий вентилятор, напірна камера якого сполучена з внутрішніми порожнинами ротора-турбіни при її кутовому переміщенні, порожнини ротора-турбіни сполучені з внутрішніми порожнинами пневмотурбіни, які сполучені з вихідними вентиляційними отворами в другій боковій стінці.

5. Двигун по п. 1, який відрізняється тим, що  додатково обладнаний електроіонізатором та елементом його включення, при цьому вихід іонізатора встановлений в прохідних каналах між двома овальними отворами, а іонізатор має можливість включення при стисненні та нагнітанні пневмотурбіною повітря в камери згорання і виключення перед подачею в камери згорання другого компонента термохімічної реакції.

Текст

Запропоноване технічне рішення відноситься до машинобудування, зокрема до двигунів внутрішнього згорання в яких енергія теплоти безпосередньо надає обертовий рух ротор-турбіні з якої знімають потужність і може бути використане як складові силових агрегатів наземних, повітряних, водних транспортних засобів. Відомі роторно-поршневі двигуни в яких ротор містить обертові поршні у вигляді частин циліндричної поверхні, або заслінки, та дві, або декілька западин і ротор встановлений в циліндричний отвір корпусу. В корпусі виконані пази в які встановлюють розділюючі елементи, наприклад заслінки, з зовнішнім приводом і ці заслінки перетворюють постійний об'єм камери між западиною ротора та поверхнею отвору в корпусі в змінний об'єм для здійснення циклів двигуна внутрішнього згорання. Найбільш раціональними є роторнопоршневі двигуни, які містять дві камери згорання, зміщені в інтервалі "p", і при цьому ротору надано крутний момент пари сил двох термодинамічних циклів. Відоме технічне рішення в якому крутний момент на роторі створений парою сил ["Роторний двигун внутрішнього згорання Карбовничого", патент України №26464 МПК 6 F02В53/00, автор С.В. Карбовничий, 30.08.1999]. Недоліком відомого рішення є те, що при забезпеченні прийнятної динаміки між контактними точками заслінок та кривими поверхнями ротора об'єми камер всмоктування, стиснення та розширення різко зменшують свій об'єм, а збільшення цих об'ємів призводить до різкої зміни радіусу-вектора кривизни поверхонь ротора, що спричинює до відриву контактних точок в динаміці і як результат - втрату ущільнення камер. Окрім того, камери згорання розміщені в корпусі, а процес розширення здійснено через клапани в камери розширення, в результаті чого зменшується ККД робочого циклу. Відоме технічне рішення в якому крутний момент на роторі, який містить заглибини на своїх циліндричних поверхнях, створений парою сил ["Роторний двигун", патент України №32609, МПК 6 F01C1/38, F02В53/02, автор Л.М. Скрипчук, 15.02. 2001], а камери змінного об'єму, в яких двигун реалізовує свої цикли, утворено за допомогою шістьох заслінок. В відомому рішенні досягнуто прийнятну динаміку контактних точок між кривизною ротора та заслінками з можливістю встановлення еквідистанти між ними для газодинамічного ущільнення та прийнятну динаміку об'ємоутворення. Недоліком відомого рішення є те, що при застосуванні, прийнятного в контексті динаміки, механізму приводу заслінок в двигуні необхідно ввести додатковий механізм, який повинен перекривати непродуктивні об'єми при русі компресійних заслінок під час циклу розширення, щоб не погіршувати ККД робочого циклу. Двигун характеризується необхідністю застосування сумісно з ним адаптивної трансмісії та складними кінематичними зв'язками. Відоме технічне рішення в якому замінено механічний привід заслінок ["Роторний двигун внутрішнього згорання", патент України №49083, МПК 6 F01C/38, F02В53/02, автор Л.М. Скрипчук, 16.09.2002], на гідрокінематичний при забезпеченні на роторі пари сил від двох термодинамічних циклів, при цьому, при застосуванні в двигуні кількох роторів, ротори розділені між собою перегородкою та взаємопов'язані спільним шліцьовим з'єднанням. Недоліком відомого рішення є те, що гідропривід заслінок вимагає встановлення на двигуні додаткових гідравлічних пристроїв, а миттєва гідровитрата не може забезпечити потреби високообертового двигуна. Прототипом заявленому рішенню є двигун, що містить корпус в якому виконаний центральний отвір з двома діаметрально-протилежними западинами, отвори для газообміну і в центральному отворі встановлений обертовий елемент з пазом і в пазі розміщена заслінка, а камери закриті боковими стінками ["Двигун з обертовим поршнем", патент США №4817567, НПК 123-231, МПК 4 F02В53/00, автор C.Wilks, 04.04.1989]. Відомий двигун складається з корпусу в якому виконаний симетричної конфігурації центральний отвір на малій осі симетрії якого виконані дві криволінійні звужені частини, а на великій осі симетрії виконані дві западини обмежені криволінійними поверхнями. На малій осі симетрії отвору в одній його звуженій частині виконаний паз і в нього встановлена підпружинена розділююча заслінка, а по дві її сторони виконані впускний та випускний отвори. У другій звуженій частині отвору на його малій осі симетрії виконана камера згорання, а по дві її сторони виконані пази і в них встановлені заслінки з зовнішнім приводом: навпроти випускного отвору - компресійна, а навпроти впускного - протилежна (упорна). В центральний отвір встановлений ротор ззовнішньою криволінійною формою у випуклій частині якого виконаний паз і в нього встановлена заслінка. Відомий двигун працює таким чином. Ротору надають кутове переміщення. Заслінка в роторі під дією відцентрової сили притиснена до криволінійної поверхні отвору і, пройшовши повз впускний отвір, по одну сторону заслінки всмоктує повітря (суміш) через цей отвір, а по суміжній стороні заслінка стискає повітря (суміш), яке знаходиться між компресійною заслінкою в корпусі від попереднього циклу. При цьому розділююча заслінка сковзає по кривій поверхні ротора і герметизує цикл всмоктування. Після проходження поршневої заслінки повз упорну в корпусі, останню опускають на криву поверхню ротора, а при наближенні поршневої заслінки до компресійної, останню піднімають, робоче тіло запалюють і на поршневу заслінку та криву поверхню ротора діє сила термодинамічного процесу розширення, надаючи обертовий момент ротору. Упорна заслінка виконує функцію газового упору і герметизує цикл розширення. Поршнева заслінка своєю суміжною стороною витісняє через випускний отвір відпрацьовані гази попереднього циклу, а після проходження заслінки повз випускний отвір відпрацьовані гази виходять через нього під дією надлишкового тиску даного циклу. Цикли повторюють. До недоліків відомого рішення відноситься те, що центр обертових мас ротора не може бути зрівноважений на вісі обертання як статично, так і в динаміці, зміна радіусу - вектора кривизни отвору буде спричинювати додаткові сили, діючі в динаміці на заслінку при її входженні в паз ротора. Передбачене в двигуні ущільнення між контактною прямою торця заслінки в роторі та торцями упорної і компресійної заслінок по всій ширині заслінок за умови їх поступально-зворотного руху по заданому закону є кінематично утруднене. Процес попереднього горіння робочого тіла перед розширенням обмежений по часу. Ротор не зрівноважений газодинамічними процесами. В основу винаходу - Роторно-турбінний двигун поставлено задачу усунути кінематичні зв'язки примусового приводу заслінок, покращити динаміку контактних точок сполучних елементів при утворенні камер змінного об'єму та покращити динамічне ущільнення об'ємоутворювальних елементів, досягнути в двигуні високообертових показників, забезпечити використання в двигуні різних видів палива, та забезпечити внутрішній теплообмін в двигуні за допомогою повітряного потоку. Поставлена задача в запропонованому винаході вирішується тим, що в корпусі виконані два центральні отвори розділені перегородкою і в ній виконані вентиляційні отвори, а кожний центральний отвір виконаний по формі симетричного овалу і їх центральні дуги на малій осі овалу виконані постійним радіусом та западини обмежені дугами постійного радіусу з центром на великій осі овалу і дуги сполучені дотичними площинами утворюючими з великою віссю овалу відповідні кути, при цьому в отвір з більшим кутом встановлена циліндрична робоча ротор-турбіна з радіусом циліндру рівним радіусу центральних дуг і утворені при цьому камери між ротор-турбіною та западинами овального отвору є робочими камерами і вони сполучені з випускними отворами які виконані в корпусі на стику центральних дуг з дотичними площинами розташованими проти напрямку обертання ротор-турбіни, а в овальний отвір з меншим кутом між дотичними площинами та його великою віссю встановлена, жорстко з'єднана з ротор-турбіною, циліндрична пневмотурбіна з радіусом циліндру рівним радіусу центральних дуг цього овального отвору і утворені при цьому камери між пневмотурбіною та западинами овального отвору є пневмокамерами і вони сполучені з впускними отворами які виконані в корпусі на стику дуг западин з дотичними площинами розташованими за напрямком обертання турбін, при цьому два овальні отвори сполучені між собою двома прохідними каналами які розміщені на малій осі овального отвору з робочими камерами і його осі симетрії зміщені відносно осей симетрії отвору з пневмокамерами проти напрямку обертання турбін, і в кожній турбіні виконані внутрішні порожнини та пази в яких розміщені заслінки і в кожному пазі, біля циліндричної поверхні турбіни, виконані дві трикутноподібні заглибини в які встановлено відцентрові ущільнювачі трикутноподібної форми, причому в пневмотурбіні виконані чотири симетрично розташовані пази, а в ротортурбіні виконані два симетрично розташовані пази біля яких, проти напрямку обертання ротор-турбіни, виконана заглибина ширина якої менша ширини ротор-турбіни, при цьому кожна заглибина містить звужену частину розташовану проти напрямку обертання ротор-турбіни і ці заглибини є обертовими камерами згорання які синхронізовані по кутовому положенню з пневмотурбіною так, що одночасно роз'єднані обертові камери згорання з випускними отворами у корпусі та дві діаметрально-протилежні заслінки пневмотурбіни з впускними отворами в корпусі при кутовому переміщенні турбін та при цьому переміщенні їх вн утрішні порожнини з'єднані з вентиляційними отворами в перегородці між турбінами і порожнини кожної турбіни з'єднані з вентиляційними отворами відповідної бокової стінки. При цьому кожна заслінка в турбінах виконана двохлопатковою, при цьому кожна лопатка, в частині розміщеній між відцентровими ущільнювачами, виконана товщиною рівною половині ширини пазу турбіни а довжина цієї частини рівна ширині турбіни, при цьому частина лопатки, розміщена до центру обертання турбіни, виконана товщиною рівною ширині пазу а довжина цієї частини рівна половині ширини турбіни і в потовщеній частині кожної лопатки виконаний виріз, причому при сполучених двох лопатках сумісноутворений виріз є трапецієподібний і в нього встановлений трапецієподібний відцентровий баласт підпружинений в пазі турбіни і кожен паз сумісно з заслінкою нахилені за напрямком обертання турбіни. При цьому в овальному отворі з пневмокамерами на його центральних дуга х виконані пази довжина яких рівна ширині пневмотурбіни і пази нахилені під кутом до площини перерізу по малій осі симетрії цього отвору і в пазах встановлені компресійні елементи підпружинені до пневмотурбіни, при цьому дотична пряма кожної лопатки заслінки при своєму кутовому переміщенні не сполучена по всій своїй довжині з компресійним елементом. При цьому в одній боковій стінці з вентиляційними отворами встановлений радіально-осьовий вентилятор напірна камера якого сполучена з внутрішніми порожнинами ротор-турбіни при її кутовому переміщенні і порожнини ротор-турбіни сполучені з внутрішніми порожнинами пневмотурбіни які сполучені з вихідними вентиляційними отворами в другій боковій стінці. При цьому двигун додатково обладнаний електроіонізатором та елементом його включення, при цьому вихід іонізатора встановлений в прохідних каналах між двома овальними отворами, причому іонізатор включений при стисненні та нагнітанні пневмотурбіною повітря в камери згорання і виключений перед подачею в камери згорання другої компоненти термохімічної реакції. Задача винаходу вирішена за рахунок того, що в корпусі виконано два отвори кожен з яких містить дві западини і отвори розділені перегородкою та сполучені каналом в корпусі і в одному отворі встановлена ротор-турбіна з пазами та розміщеними в них заслінками, а жорстко з'єднана з нею пневмотурбіна з пазами та розміщеними в них заслінками встановлена в другому отворі, в результаті цикли двигуна внутрішнього згорання синхронно виконують два обертові елементи. Водночас за рахунок того, що два о твори виконані по формі симетричного овалу з дугами постійного радіусу, які сполучені дотичними площинами, в результаті отримана замкнена крива, яка дозволяє сковзати по ній контактній точці з великою контактною швидкістю та майже постійним динамічним тиском на точку. Водночас, за рахунок того, що в отвір, який має більший кут між дотичними на великій осі симетрії, встановлена ротор-турбіна, а в отвір, який має менший відповідний кут, встановлена пневмотурбіна, а радіус центральних дуг кожного отвору відповідає радіусу циліндра відповідної турбіни і осі симетрії отвору з ротор-турбіною зміщені відносно осей отвору з пневмотурбіною проти напрямку обертання турбін, в результаті отримано можливість встановлювати об'єми камер в отворах у необхідних пропорціях. Водночас, за рахунок того, що в ротор-турбіні виконані два пази, а в пневмотурбіні виконані чотири пази і в кожному пазі біля циліндричної поверхні турбіни виконані дві трикутноподібні заглибини в які встановлені відцентрові ущільнювачі трикутноподібної форми і між ними в пазі встановлена заслінка, а два овальні отвори в корпусі сполучені між собою двома прохідними каналами, розміщеними на малій осі овального отвору з робочими камерами, в результаті за один оберт ротор-турбіна виконує по два цикли, кожен з яких зміщений в інтервалі "p", а саме: цикли розширення та цикли витіснення відпрацьованих газів, а пневмотурбіна за один оберт також виконує по два цикли, зміщені в інтервалі "p", а саме: цикли всмоктування, цикли стиснення та цикли нагнітання, а розміщення прохідних каналів оптимізує кутове положення турбін відносно циклів нагнітання і турбіни зрівноважені газодинамічними процесами циклів, радіальні сили від яких зведені до нуля на осі їх обертання, а під дією відцентрової сили трикутноподібними ущільнювачами здійснено ущільнення заслінок з турбінами. Водночас, за рахунок того, що випускні отвори виконані на стику центральних дуг з дотичними площинами, розташованими проти напрямку обертання турбін, а впускні отвори виконані на стику дуг западин з дотичними площинами розташованими за напрямком обертання турбін, в результаті оптимізоване положення впускних і випускних отворів відносно положення прохідних каналів в корпусі. Водночас, за рахунок того, що в ротор-турбіні біля кожної заслінки виконана заглибина, яка розташована відносно заслінки проти напрямку обертання турбіни і ширина заглибини менша ширини турбіни і кожна заглибина містить звужену частину, розташовану проти напрямку обертання турбіни, в результаті отримано камери згорання двигуна внутрішнього згорання за допомогою ротор-турбіни, де заслінки в обертовому елементі є складовою ротора, а обертова камера згорання є складовою турбіни, при цьому обладнання камер згорання звуженою частиною з вказаним розташуванням надає можливість не допускати різкого спаду тиску в камері нагнітання під час проходження обертових камер згорання повз випускні отвори при їх продувці, а початкове горіння робочого тіла в камерах згорання здійснено при проходженні їх повз центральні дуги овального отвору. Водночас, за рахунок того, що при кутовому переміщенні турбін обертові камери згорання роз'єднані з випускними отворами в корпусі одночасно з роз'єднанням двох діаметральнопротилежних заслінок пневмотурбіни з впускними отворами, в результаті взаємопов'язані всі заявлені елементи двигуна з циклами, які виконує роторно-турбінний двигун. Водночас, за рахунок того, що в ротортурбіні та пневмотурбіні виконані порожнини, а в перегородці між овальними отворами та в бічних стінках виконані вентиляційні отвори і при кутовому переміщенні ротор-турбіни та пневмотурбіни їх порожнини з'єднані з отворами, в результаті в двигуні отримано прохідний канал для його внутрішнього охолодження повітрям. За рахунок того, що кожна заслінка в турбінах виконана двохлопатковою і в кожній лопатці одна її частина, розміщена між трикутноподібними ущільнювачами, виконана товщиною рівною половині ширини пазу, а довжина цієї частини рівна ширині турбіни, при цьому інша частина лопатки виконана товщиною, рівною ширині пазу, а довжина цієї частини рівна половині ширини турбіни і в потовщеній частині кожної лопатки виконаний виріз, причому при сполученні двох лопаток сумісноутворений виріз має трапецієподібну форму і в цей виріз встановлено трапецієподібний відцентровий баласт підпружинений в пазі турбіни, в результаті при кутовій швидкості турбіни під дією відцентрового баласту кожна лопатка заслінки притиснена як до кривої поверхні отвору в корпусі своїми торцями, так і до бічних стінок камер своїми боковими поверхнями внаслідок розсування двох лопаток бічними сторонами відцентрового баласту, окрім того на овальних поверхнях отворів в корпусі заслінки здійснюють ущільнення двома контактними прямими. Водночас, за рахунок того, що кожний паз в турбінах сумісно з заслінкою нахилені за напрямком обертання турбін, в результаті покращена динаміка входження заслінки в паз турбіни при високій її кутовій швидкості. Водночас, за рахунок того, що відцентровий баласт підпружинений в пазі турбіни, в результаті заслінка ущільнює камери на початку кутової швидкості турбіни. За рахунок того, що в овальному отворі з пневмокамерами на його центральних дугах виконані пази довжина яких рівна ширині пневмотурбіни і пази нахилені під кутом до площини перерізу по малій осі симетрії цього отвору і в пазах встановлені компресійні елементи підпружинені до пневмотурбіни, при цьому дотична пряма кожної лопатки заслінки при своєму кутовому переміщенні не сполучена по всій своїй довжині з компресійними елементом, в результаті компресійні елементи в пазах корпусу ущільнюють цикл стиснення за напрямком обертання пневмотурбіни і при цьому контактна пряма кожної лопатки заслінки при своєму кутовому переміщенні не втрачає контакту по всій своїй довжині з центральними дугами постійного радіусу овального отвору в корпусі, тому ущільнюючі елементи не будуть мати інтенсивного зносу. За рахунок того, що в одній боковій стінці з вентиляційними отворами встановлений радіально-осьовий вентилятор напірна камера якого сполучена з внутрішніми порожнинами ротор-турбіни при її кутовому переміщенні і порожнини ротор-турбіни сполучені з внутрішніми порожнинами пневмотурбіни які сполучені з вихідними вентиляційними отворами в другій боковій стінці, в результаті отримано внутрішнє повітряне охолодження ротор-турбіни, при цьому нагріте повітря підігріває пневмотурбіну, яка віддає своє тепло повітрю що поступає через впускні отвори двигуна, при цьому повітряний потік вентилятора очищає камеру, в якій розміщена ротор-турбіна, від відпрацьованих газів, які проникають між боковими стінками ротортурбіни, отже завдяки внутрішньому теплообміну в двигуні повітряним потоком, двигун не вимагає внутрішнього рідинного охолодження. За рахунок того, що двигун додатково обладнаний електроіонізатором та елементом його включення, при цьому вихід іонізатора встановлений в прохідних каналах між двома овальними отворами, причому іонізатор включений при стисненні та нагнітанні пневмотурбіною повітря в камери згорання і виключений перед подачею в камери згорання другої компоненти термохімічної реакції, в результаті повітря, яке подане в камери згорання, є електрохімічно активізоване, що дає змогу застосувати в двигуні важке паливо при пониженому тиску стиснення, або легке паливо при утворенні зверхзбідненої робочої суміші. Отож, внаслідок такого причинно-наслідкового зв'язку забезпечується те хнічний результат запропонованого винаходу від застосування сукупних ознак винаходу, який полягає в тому, що в двигуні усунено кінематичні зв'язки зовнішнього приводу заслінок, покращена динаміка всіх об'ємоутворювальних елементів двигуна, досягнено ефективне ущільнення між об'ємоутворювальними елементами, двигун характеризується високообертовими показниками, в двигуні можна застосовувати різні види палива, а також забезпечено теплообмін між складовими двигуна за допомогою внутрішнього повітряного потоку. Похідні наслідки. Спрощена конструкція та технологічність виготовлення при малій металоємності. Економічна ефективність, висока об'ємна та масова потужність, низька собівартість виготовлення. Покращені експлуатаційні показники, можливість експлуатації без системи змащування та рідинного охолодження. На прикладених кресленнях зображено Роторно-турбінний двигун, на Фіг.1 - переріз двохтурбінного двигуна вздовж осі обертання з схематичним зображенням електроіонізатора, на Фіг.2 - переріз по А-А на Фіг.1 з зображенням кутового положення ротор-турбіни в процесі циклу нагнітання повітря в камери згорання, на Фіг.3 - переріз по Б-Б на Фіг.1 з зображенням кутового положення пневмотурбіни на початку циклу подачі (всмоктування) повітря та циклу нагнітання, на Фіг.4 - переріз по В-В на Фіг.3 з зображенням заслінок та відцентрового баласту встановленого у виріз заслінок, на Фіг.5 - діаграма циклів, як приклад виконуваних двигуном циклів. Запропонований двигун складається з корпусу 1 в якому виконані два отвори по формі симетричного овалу, причому один отвір з малою віссю симетрії та великою віссю симетрії 2, а другий отвір з малою віссю та великою віссю симетрії 3. Овальні отвори розділені між собою перегородкою 4 в якій виконані вентиляційні отвори 5 і овальні отвори сполучені між собою двома каналами 6. В овальний отвір, який має кут "a" між віссю 2 та дотичними площинами до дуг овалу встановлена ротор-турбіна 7 циліндричної форми, радіус циліндру якої рівний радіусу центральних дуг отвор у, і при цьому між нею та западинами отвору утворені дві робочі камери 8, які сполучені з випускними отворами 9, виконаними в корпусі 1. В ротор-турбіні 7 виконані два пази, нахилені за напрямком її обертання, і в пазах встановлено дві заслінки 10, біля яких, на циліндричній поверхні ротор-турбіни, виконані дві заглибини 11 і кожна заглибина містить в собі звужену дільницю 12 ширина якої менша ширини заглибини 11, і ці заглибини є обертовими камерами згорання. В другій овальний отвір з малою віссю симетрії та великою віссю симетрії 3 і кутом "b" між нею та дотичними площинами до дуг овалу встановлена пневмотурбіна 13 циліндричної форми, радіус циліндру якої рівний радіусу центральних дуг овального отвору, при цьому між турбіною та западинами отвору утворені дві камери 14, які сполучені з впускними отворами 15, виконаними в корпусі 1. У пневмотурбіні 13 виконані чотири, симетрично розташовані на ній, пази нахилені за напрямком обертання пневмотурбіни, і в пазах встановлені заслінки 16. В кожному пазі ротор-турбіни та пневмотурбіни, біля їх циліндричних поверхонь, виконані трикутноподібні заглибини і в них встановлені трикутноподібні ущільнювачі 17, ширина яких рівна ширині відповідної турбіни. Заслінки 10 та заслінки 16 складаються з двох лопаток і кожна лопатка, в частині розміщеній між ущільнювачами, має товщину рівну половині ширини пазу, а друга частина лопатки, виконана товщиною рівною ширині пазу, має виріз і при складених лопатках в сумісний виріз встановлено відцентровий баласт 18, підпружинений в пазі пружиною 19. В двигуні вісь симетрії 2 завжди зміщена відносно осі симетрії 3 проти напрямку обертання турбін на кут "g", а кут "a" завжди більший від кута "b". Кути "a" і "b", радіус турбін та радіус западин в овальних отворах встановлюють відносно потреб потужності двигуна та камер згорання 11. Кут "g" встановлюють в залежності від кутового розміру центральних дуг отвор у з віссю 2 та кутового переміщення пневмотурбіни в процесі циклу нагнітання і цей кут раціональний, наприклад, в межах 10°...25°. Лопатки заслінок 10 та 16 виготовлені з вуглецевографітних, спечених під високим тиском, композитів, насичених, наприклад, свинцевистою бронзою, причому, лопатки заслінок 10 армовані полотном з ниткоподібного графіту. В отворі з віссю 3 на його центральних дуга х виконані пази довжина яких рівна ширині турбіни і в пазах встановлені підпружинені компресійні елементи 20. Прохідні канали 6 закриті в отворі з ротор-турбіною 7 клапаном 21 і поряд з ним встановлені також відомі елементи подачі палива, наприклад, форсунки 22, та, при необхідності, елементи запалювання 23. Клапани 21 можуть бути як з механічним приводом, наприклад зображеним на Фіг.1, так і з електромеханічним, або з електрогідравлічним приводом. Робочі камери двигуна закриті боковими стінками 24 і 25. У стінці 24, розміщеній біля ротор-турбіни 7, виконані вентиляційні отвори 26 та в ній встановлений радіально-осьовий вентилятор 27, з'єднаний з валом турбін, і він містить нагнітальну камеру 28 та впускний отвір 29 в кожусі 30, який закриває вентилятор. У стінці 25 виконані вентиляційні отвори 31. При необхідності, в залежності від виду палива, або сумішоутворення, двигун може бути додатково обладнаний електроіонізатором 32 та елементом його включення 33 і вихід іонізатора встановлений в прохідних каналах корпусу 1. Іонізатор складається з відомих елементів, наприклад: генератора імпульсів будь-якої форми і вихід з нього поданий, при потребі, на підсилювач по струму, або безпосередньо на вхід високовольтно-частотного трансформатора, а вихід з останнього поданий на діодно-конденсаторний помножувач частоти. Приклад виконаних фаз газообміну, Фіг.5, в запропонованому двигуні є такий: 34 - всмоктування (подача) повітря (суміші) попереднім циклом, 35 - стиснення, 36 - відкриття клапана, 37 - продувка камер, 38 - нагнітання в камери згорання, 39 - подача палива, 40 - закриття клапана, 41 - запалювання примусове, або самозапалювання, 42 - попереднє горіння, 43 - розширення (робочий цикл), 44 - витіснення відпрацьованих газів попереднього робочого циклу, 45 - ви хлоп. Двигун працює таким чином. Ротор-турбіні 7 та жорстко з'єднаній з нею пневмотурбіні 13 надають кутове переміщення. Відцентрові баласти 18 під дією пружини 19 притискають відповідні заслінки 10 та 16 до відповідної кривої отвору, при цьому баласт 18 розсуває дві складові кожної заслінки, тому вони притиснені до бічних стінок камери. До двох діаметрально-протилежних заслінок 16 через впускні отвори 15 в копусі 1 подають повітря (суміш), а іншу пару заслінок 16 наближають до каналів 6 і стискають між цими заслінками та клапанами 21 повітря (суміш), яке знадилось від попереднього циклу. Водночас, обертові камери згоряння 11 ротор-турбіни 7 наближають до каналів 6 і при проходженні їх звужених дільниць 12 повз випускні отвори 9 відкривають клапани 21 і стиснене повітря продуває камери згорання. При подальшому кутовому переміщенні турбін нагнітаюча пара заслінок 16 завершує нагнітання в камери згорання 11 до свого проходження повз канали 6, а до другої пари заслінок 16 подають повітря (суміш) до проходження їх повз впускні отвори 15, при цьому повітря (суміш), яке знаходилося між цими парами заслінок 16 попередньо стискається за рахунок зменшення об'єму камер між ними. При цьому кутовому переміщенні турбін, до проходження заслінок 16 повз канали 6, клапани 21 закривають, при стисненому повітрі подають другу компоненту термохімічної реакції і робоче тіло запалюють (або воно самозапалюється), а при стисканні суміші її запалюють і при проходженні камер згорання 11 повз центральні дуги овального отвору проходить процес попереднього горіння, а при проходженні їх в западинах 8 здійснено процес розширення (робочий цикл), при цьому заслінки 10 по одну свою сторону сприймають термодинамічний тиск розширення, а своєю суміжною стороною витісняють відпрацьовані гази попереднього циклу розширення через випускні отвори 9, а після проходження заслінок 10 повз них, відпрацьовані гази виконаного циклу розширення під дією надлишкового тиску виходять через ці отвори і при цьому кутовому переміщенні турбін пневмотурбіна виконує вищеописані цикли, а повітряний потік від вентилятора 27 проходить через вентиляційні отвори 26, порожнини ротор-турбіни 7, вентиляційні отвори 5, порожнини пневмотурбіни 13, вентиляційні отвори 31 і повітряний потік здійснює теплообмін між складовими елементами двигуна. Двигун повторює цикли від створення на ротор-турбіні крутного моменту від двох робочих циклів.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Rotor-turbine engine

Автори англійською

Skrypchuk Liubomyr Myronovych

Назва патенту російською

Роторно-турбинный двигатель

Автори російською

Скрипчук Любомир Миронович

МПК / Мітки

МПК: F02B 53/00

Мітки: двигун, роторно-турбінний

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-73372-rotorno-turbinnijj-dvigun.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Роторно-турбінний двигун</a>

Подібні патенти