ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

роторный двигатель внешнего сгорания. Двигатель внешнего сгорания роторный


виды, принцип работы, особенности :: SYL.ru

Двигатели внешнего сгорания стали использоваться тогда, когда людям потребовался мощный и экономичный источник энергии. До этого использовались паровые установки, однако они были взрывоопасными, так как использовали горячий пар под давлением. В начале 19 века им на смену пришли устройства с внешним сгоранием, а еще через несколько десятков лет были изобретены уже привычные приборы с внутренним сгоранием.

Происхождение устройств

В 19 веке человечество столкнулось с проблемой, которая заключалась в том, что паровые котлы слишком часто взрывались, а также имели серьезные конструктивные недостатки, что делало их использование нежелательным. Выход был найден в 1816 году шотландским священником Робертом Стирлингом. Эти устройства можно также называть "двигателями горячего воздуха", которые применялись еще в 17 веке, однако этот человек добавил к изобретению очиститель, называющийся в настоящее время регенератором. Таким образом, двигатель внешнего сгорания Стирлинга был способен сильно повысить производительность установки, так как он сохранял тепло в теплой рабочей зоне, в то время как рабочее тело охлаждалось. Из-за этого эффективность работы всей системы была значительно увеличена.

В то время изобретение использовалось достаточно широко и находилось на подъеме своей популярности, однако со временем его перестали использовать, и о нем забыли. На смену оборудованию внешнего сгорания пришли паровые установки и двигатели, но уже привычные, с внутренним сгоранием. Вновь о них вспомнили лишь в 20 веке.

Двигатель Стирлинга

Работа установки

Принцип работы двигателя внешнего сгорания заключается в том, что в нем постоянно чередуются два этапа: нагревание и охлаждение рабочего тела в замкнутом пространстве и получение энергии. Данная энергия возникает из-за того, что постоянно изменяется объем рабочего тела.

Чаще всего рабочим веществом в таких устройствах становится воздух, однако возможно использование еще и гелия или водорода. В то время пока изобретение находилось на стадии разработки, в качестве опытов использовались такие вещества, как двуокись азота, фреоны, сжиженный пропан-бутан. В некоторых образцах пытались применять даже обычную воду. Стоит отметить, что двигатель внешнего сгорания, который запускали с водой в качестве рабочего вещества, отличался тем, что у него была достаточно высокая удельная мощность, высокое давление, а сам он был достаточно компактным.

Двигатель с двумя цилиндрами

Первый тип двигателя. «Альфа»

Первой моделью, которая использовалась, стала «Альфа» Стирлинга. Особенность его конструкции состоит в том, что она имеет два силовых поршня, находящихся в разных в раздельных цилиндрах. Один из них имел достаточно высокую температуру и был горячим, другой, наоборот, холодным. Внутри теплообменника с высокой температурой располагалась горячая пара цилиндр-поршень. Холодная пара находилась внутри теплообменника с низкой температурой.

Основными преимуществами теплового двигателя внешнего сгорания стало то, что они имели высокую мощность и объем. Однако температура горячей пары при этом была слишком велика. Из-за этого возникали некоторые технические трудности в процессе изготовления таких изобретений. Регенератор данного устройства находится между горячей и холодной соединительными трубками.

Рабочий двигатель внешнего сгорания

Второй образец. «Бета»

Вторым образцом стала модель «Бета» Стирлинга. Основное конструктивное отличие заключалось в том, что имелся лишь один цилиндр. Один из его концов выполнял роль горячей пары, а другой конец оставался холодным. Внутри данного цилиндра перемещался поршень, с которого можно снимать мощность. Также внутри имелся вытеснитель, который отвечал за изменение объема горячей рабочей зоны. В данном оборудовании использовался газ, который перекачивался из холодной зоны в горячую через регенератор. Этот вид двигателя внешнего сгорания обладал регенератором в виде внешнего теплообменника или же совмещался с поршнем-вытеснителем.

Первые модели двигателя

Последняя модель. «Гамма»

Последней разновидностью данного двигателя стала «Гамма» Стирлинга. Этот тип отличался не только наличием поршня, а также вытеснителя, а еще и тем, что в его конструкцию входили уже два цилиндра. Как и в первом случае один из них был холодным и использовался он для отбора мощности. А вот второй цилиндр, как в предыдущем случае, был холодным с одного конца и горячим с другого. Здесь же перемещался вытеснитель. В поршневом двигателе внешнего сгорания также имелся регенератор, который мог быть двух типов. В первом случае он был внешним и соединял между собой такие конструктивные части, как горячую зону цилиндра с холодной, а также с первым цилиндром. Второй тип – это внутренний регенератор. Если использовался этот вариант, то он входил в конструкцию вытеснителя.

Использование Стирлингов обосновано в том случае, если необходим простой и небольшой преобразователь тепловой энергии. Также его можно использовать в том случае, если разница температур недостаточно велика, чтобы использовать газовые или же паровые турбины. Стоит отметить, что на сегодняшний день такие образцы стали использоваться чаще. К примеру, используются автономные модели для туристов, которые способны работать от газовой конфорки.

Современная модель двигателя внешнего сгорания

Применение устройств в настоящее время

Казалось бы, что такое старое изобретение не может использоваться в наши дни, однако это не так. NASA заказало двигатель внешнего сгорания типа Стирлинга, однако в качестве рабочего вещества должны использоваться ядерные и радиоизотопные источники тепла. Кроме этого, он также успешно может быть использован в следующих целях:

Двигатель с ротором

Преимущества использования двигателя

Если во время конструирования и сборки применить современные методы, то удастся поднять коэффициент полезного действия двигателя внешнего сгорания до 70%. Использование таких образцов сопровождается следующими положительными качествами:

Самодельный двигатель внешнего сгорания

Недостатки

Естественно, что любое изобретение не лишено недостатков. Если говорить о минусах таких двигателей, то они заключаются в следующем:

  1. Из-за того что сгорание осуществляется вне двигателя, отвод получаемого тепла происходит через стенки радиатора. Это вынуждает увеличивать габариты устройства.
  2. Материалоемкость. Для того чтобы создать компактную и эффективную модель двигателя Стирлинг, необходимо иметь качественную жаропрочную сталь, которая сможет выдержать большое давление и высокую температуру. Кроме того, должна быть низкая теплопроводность.
  3. В качестве смазки придется покупать специальное средство, так как обычное коксуется при высоких температурах, которые достигаются в двигателе.
  4. Для получения достаточно высокой удельной мощности придется использовать либо водород, либо гелий в качестве рабочего вещества.

Водород и гелий в качестве топлива

Получение высокой мощности, конечно же, необходимо, однако нужно понимать, что использование водорода или гелия достаточно опасно. Водород, к примеру, сам по себе достаточно взрывоопасен, а при высоких температурах он создает соединения, которые называются металлогидритами. Это происходит, когда водород растворяется в металле. Другими словами, он способен разрушить цилиндр изнутри.

Кроме того, и водород, и гелий – это летучие вещества, которые характеризуются высокой проникающей способностью. Если говорить проще, то они достаточно легко просачиваются сквозь практически любые уплотнения. А потери вещества означают потери в рабочем давлении.

Роторный двигатель внешнего сгорания

Сердце такой машины – это роторная машина расширения. Для двигателей с внешним типом сгорания этот элемент представлен в виде полого цилиндра, который с обеих сторон прикрыт крышками. Сам по себе ротор имеет вид колеса, который посажен на вал. Также у него имеется определенное количество П-образных выдвигающихся пластин. Для их выдвижения используется специальное выдвижное устройство.

Двигатель внешнего сгорания Лукьянова

Юрий Лукьянов – это научный сотрудник Псковского политехнического института. Он уже достаточно давно занимается разработкой новых моделей двигателей. Ученый старался сделать так, чтобы в новых моделях отсутствовали такие элементы, как коробка передач, распредвал и выхлопная труба. Основной недостаток устройств Стирлинга заключался в том, что они имели слишком большие габариты. Именно этот недостаток ученому и удалось устранить за счет того, что лопасти были заменены на поршни. Это помогло уменьшить размер всей конструкции в несколько раз. Некоторые говорят о том, что можно сделать двигатель внешнего сгорания своими руками.

www.syl.ru

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Двигатели внешнего сгорания стали использоваться тогда, когда людям потребовался мощный и экономичный источник энергии. До этого использовались паровые установки, однако они были взрывоопасными, так как использовали горячий пар под давлением. В начале 19 века им на смену пришли устройства с внешним сгоранием, а еще через несколько десятков лет были изобретены уже привычные приборы с внутренним сгоранием.

Происхождение устройств

В 19 веке человечество столкнулось с проблемой, которая заключалась в том, что паровые котлы слишком часто взрывались, а также имели серьезные конструктивные недостатки, что делало их использование нежелательным. Выход был найден в 1816 году шотландским священником Робертом Стирлингом. Эти устройства можно также называть "двигателями горячего воздуха", которые применялись еще в 17 веке, однако этот человек добавил к изобретению очиститель, называющийся в настоящее время регенератором. Таким образом, двигатель внешнего сгорания Стирлинга был способен сильно повысить производительность установки, так как он сохранял тепло в теплой рабочей зоне, в то время как рабочее тело охлаждалось. Из-за этого эффективность работы всей системы была значительно увеличена.

В то время изобретение использовалось достаточно широко и находилось на подъеме своей популярности, однако со временем его перестали использовать, и о нем забыли. На смену оборудованию внешнего сгорания пришли паровые установки и двигатели, но уже привычные, с внутренним сгоранием. Вновь о них вспомнили лишь в 20 веке.

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Работа установки

Принцип работы двигателя внешнего сгорания заключается в том, что в нем постоянно чередуются два этапа: нагревание и охлаждение рабочего тела в замкнутом пространстве и получение энергии. Данная энергия возникает из-за того, что постоянно изменяется объем рабочего тела.

Чаще всего рабочим веществом в таких устройствах становится воздух, однако возможно использование еще и гелия или водорода. В то время пока изобретение находилось на стадии разработки, в качестве опытов использовались такие вещества, как двуокись азота, фреоны, сжиженный пропан-бутан. В некоторых образцах пытались применять даже обычную воду. Стоит отметить, что двигатель внешнего сгорания, который запускали с водой в качестве рабочего вещества, отличался тем, что у него была достаточно высокая удельная мощность, высокое давление, а сам он был достаточно компактным.

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Первый тип двигателя. «Альфа»

Первой моделью, которая использовалась, стала «Альфа» Стирлинга. Особенность его конструкции состоит в том, что она имеет два силовых поршня, находящихся в разных в раздельных цилиндрах. Один из них имел достаточно высокую температуру и был горячим, другой, наоборот, холодным. Внутри теплообменника с высокой температурой располагалась горячая пара цилиндр-поршень. Холодная пара находилась внутри теплообменника с низкой температурой.

Основными преимуществами теплового двигателя внешнего сгорания стало то, что они имели высокую мощность и объем. Однако температура горячей пары при этом была слишком велика. Из-за этого возникали некоторые технические трудности в процессе изготовления таких изобретений. Регенератор данного устройства находится между горячей и холодной соединительными трубками.

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Второй образец. «Бета»

Вторым образцом стала модель «Бета» Стирлинга. Основное конструктивное отличие заключалось в том, что имелся лишь один цилиндр. Один из его концов выполнял роль горячей пары, а другой конец оставался холодным. Внутри данного цилиндра перемещался поршень, с которого можно снимать мощность. Также внутри имелся вытеснитель, который отвечал за изменение объема горячей рабочей зоны. В данном оборудовании использовался газ, который перекачивался из холодной зоны в горячую через регенератор. Этот вид двигателя внешнего сгорания обладал регенератором в виде внешнего теплообменника или же совмещался с поршнем-вытеснителем.

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Последняя модель. «Гамма»

Последней разновидностью данного двигателя стала «Гамма» Стирлинга. Этот тип отличался не только наличием поршня, а также вытеснителя, а еще и тем, что в его конструкцию входили уже два цилиндра. Как и в первом случае один из них был холодным и использовался он для отбора мощности. А вот второй цилиндр, как в предыдущем случае, был холодным с одного конца и горячим с другого. Здесь же перемещался вытеснитель. В поршневом двигателе внешнего сгорания также имелся регенератор, который мог быть двух типов. В первом случае он был внешним и соединял между собой такие конструктивные части, как горячую зону цилиндра с холодной, а также с первым цилиндром. Второй тип – это внутренний регенератор. Если использовался этот вариант, то он входил в конструкцию вытеснителя.

Использование Стирлингов обосновано в том случае, если необходим простой и небольшой преобразователь тепловой энергии. Также его можно использовать в том случае, если разница температур недостаточно велика, чтобы использовать газовые или же паровые турбины. Стоит отметить, что на сегодняшний день такие образцы стали использоваться чаще. К примеру, используются автономные модели для туристов, которые способны работать от газовой конфорки.

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Применение устройств в настоящее время

Казалось бы, что такое старое изобретение не может использоваться в наши дни, однако это не так. NASA заказало двигатель внешнего сгорания типа Стирлинга, однако в качестве рабочего вещества должны использоваться ядерные и радиоизотопные источники тепла. Кроме этого, он также успешно может быть использован в следующих целях:

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Преимущества использования двигателя

Если во время конструирования и сборки применить современные методы, то удастся поднять коэффициент полезного действия двигателя внешнего сгорания до 70%. Использование таких образцов сопровождается следующими положительными качествами:

Двигатель внешнего сгорания: виды, принцип работы, особенности

Недостатки

Естественно, что любое изобретение не лишено недостатков. Если говорить о минусах таких двигателей, то они заключаются в следующем:

  1. Из-за того что сгорание осуществляется вне двигателя, отвод получаемого тепла происходит через стенки радиатора. Это вынуждает увеличивать габариты устройства.
  2. Материалоемкость. Для того чтобы создать компактную и эффективную модель двигателя Стирлинг, необходимо иметь качественную жаропрочную сталь, которая сможет выдержать большое давление и высокую температуру. Кроме того, должна быть низкая теплопроводность.
  3. В качестве смазки придется покупать специальное средство, так как обычное коксуется при высоких температурах, которые достигаются в двигателе.
  4. Для получения достаточно высокой удельной мощности придется использовать либо водород, либо гелий в качестве рабочего вещества.

Водород и гелий в качестве топлива

Получение высокой мощности, конечно же, необходимо, однако нужно понимать, что использование водорода или гелия достаточно опасно. Водород, к примеру, сам по себе достаточно взрывоопасен, а при высоких температурах он создает соединения, которые называются металлогидритами. Это происходит, когда водород растворяется в металле. Другими словами, он способен разрушить цилиндр изнутри.

Кроме того, и водород, и гелий – это летучие вещества, которые характеризуются высокой проникающей способностью. Если говорить проще, то они достаточно легко просачиваются сквозь практически любые уплотнения. А потери вещества означают потери в рабочем давлении.

Роторный двигатель внешнего сгорания

Сердце такой машины – это роторная машина расширения. Для двигателей с внешним типом сгорания этот элемент представлен в виде полого цилиндра, который с обеих сторон прикрыт крышками. Сам по себе ротор имеет вид колеса, который посажен на вал. Также у него имеется определенное количество П-образных выдвигающихся пластин. Для их выдвижения используется специальное выдвижное устройство.

Двигатель внешнего сгорания Лукьянова

Юрий Лукьянов – это научный сотрудник Псковского политехнического института. Он уже достаточно давно занимается разработкой новых моделей двигателей. Ученый старался сделать так, чтобы в новых моделях отсутствовали такие элементы, как коробка передач, распредвал и выхлопная труба. Основной недостаток устройств Стирлинга заключался в том, что они имели слишком большие габариты. Именно этот недостаток ученому и удалось устранить за счет того, что лопасти были заменены на поршни. Это помогло уменьшить размер всей конструкции в несколько раз. Некоторые говорят о том, что можно сделать двигатель внешнего сгорания своими руками.

www.nastroy.net

роторный двигатель внешнего сгорания - патент РФ 2451811

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внешнего сгорания состоит из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, уплотняющих элементов и двух секций: горячей и холодной. Роторы секций жестко закреплены на одном валу. Ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции. Рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции. Двигатель содержит входное окно холодной секции, выходное окно холодной секции, входное окно горячей секции и выходное окно горячей секции. Полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации. На пути от полости регенерации к холодной секции установлен клапан. Части лопатки находятся по разные стороны оси вращения. Каждая лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении в момент, когда расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки. Изобретение направлено на повышение КПД. 6 ил. роторный двигатель внешнего сгорания, патент № 2451811

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к двигателестроению. Известен роторный двигатель внешнего сгорания патент [РФ № 2208176]. В этом двигателе все процессы происходят в одной секции, разделенной пластинами на части. В результате холодный газ в части «в» нагревается от соседних частей, через общие разделяющие пластины и корпус двигателя. Что снижает КПД двигателя. Известен патент РФ № 2258824. В этом двигателе также горячая и холодная камеры расположены в одном корпусе. Их разделяет статор. Поэтому горячий газ будет охлаждаться, а холодный нагреваться через общие стенки корпуса и ротор. Что также снизит КПД двигателя.

Известно описание роторного двигателя внешнего сгорания в журнале «Наука и жизнь» № 3 за 2007 г. Этот двигатель взят за прототип.

Основная идея данного решения состоит в том, что на общем валу установлены два рабочих цилиндра разной длины с эксцентриковыми роторами и подпружиненными разделительными пластинами. Полость нагнетания (условно - сжатия) малого цилиндра соединена с полостью расширения большого цилиндра через канавки в разделительных пластинах, трубопровод, теплообменник-регенератор и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра - с полостью нагнетания большого цилиндра через регенератор и холодильник.

Двигатель работает следующим образом. В каждый момент времени из малого цилиндра в ветвь высокого давления поступает некоторый объем газа. Чтобы заполнить полость нагнетания большого цилиндра и при этом сохранить давление, газ нагревают в регенераторе и нагревателе; его объем увеличивается, и давление остается постоянным. То же, но "с обратным знаком" происходит в ветви низкого давления. Из-за разницы в площадях поверхности роторов возникает результирующая сила F=роторный двигатель внешнего сгорания, патент № 2451811 p(S6-Sм), где роторный двигатель внешнего сгорания, патент № 2451811 р - разность давлений в ветвях высокого и низкого давлений; S6 - рабочая площадь большого ротора; Sм - рабочая площадь малого ротора. Эта сила вращает вал с роторами, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему. Полезный рабочий объем двигателя равен разности объемов двух цилиндров.

В этом двигателе отсутствует клапан в ветви высокого давления, что не позволяет повысить давление холодного газа перед его подачей в регенератор и нагреватель. Также отсутствие клапана позволяет части горячего газа поступать обратно в секцию короткого ротора. Все это снижает КПД двигателя.

Целью заявленного решения является устранение этих недостатков путем применения иной конструкции лопаток и двигателя.

Техническим результатом является улучшение организации процесса смазки двигателя, исключение попадания сгоревших газов в рабочую смесь, повышение КПД.

Указанная цель и результат достигаются за счет того, что роторный двигатель внешнего сгорания, состоящий из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, впускного отверстия, впускного окна камеры сгорания, впускного клапана, камеры сгорания, свечи зажигания, выпускного клапана, выпускного окна, выпускного отверстия, уплотняющих элементов, отличающийся тем, что состоит из двух секций: горячей и холодной, роторы которых жестко закреплены на одном валу, причем ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции, а рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции; полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации, на пути от которой к холодной секции установлен клапан.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показана конструкция двигателя, где 1 - ротор, 2 - лопатка, 3 - корпус, 4 - перегородка между рабочей и управляющей полостями, 5 - управляющая полость, 6 - рабочая полость, 7 - уплотнение на лопатке.

На Фиг.2, 3, 4, 5 - принцип работы двигателя, где 8 - холодильник, 9 - регенератор, 10 - нагреватель, 11 - клапан, 12 - входное окно холодной секции, 13 - выходное окно холодной секции, 14 - входное окно горячей секции, 15 - выходное окно горячей секции, 16 - лопатка в горячей секции, 17 - лопатка в холодной секции.

Двигатель внешнего сгорания состоит из двух секций - горячей (Б) и холодной (А). Их роторы жестко закреплены на одном валу. Для более удобного показа принципа работы двигателя секции изображены на чертежах раздельно. Ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции. Поэтому рабочая площадь лопатки (16) и объем полости больше у горячей секции. Полости горячей (Б) и холодной (А) секций соединяются между собой, как показано на Фиг.2. Так как процессы в полостях аналогичны, на чертеже изображена только пара полостей. При движении газа он проходит через регенератор (9), нагреватель (10), холодильник (8), клапан (11).

Работает двигатель следующим образом.

Лопатка (17) находится перед входным отверстием (12). Клапан (11) закрыт. Газ из горячей секции, проходя через регенератор (9) и холодильник (8) в холодную секцию, охлаждается и уменьшается в объеме. Давление в горячей секции уменьшается. Лопатка (16) не дошла до входного окна (14) (положение Фиг.3). При дальнейшем вращении лопатка (17) сжимает газ в холодной секции. И одновременно засасывает охлажденный газ из горячей секции. При достижении некоторого давления клапан (11) открывается. В это время лопатка (16) в горячей секции проходит входное отверстие (14). Проходя через регенератор (9) и нагреватель (10), газ нагревается, увеличивает свой объем и давит на лопатку (16), совершая работу. В тоже время лопатка (16) начинает вытеснять горячий газ от предыдущего цикла. Этот газ, проходя через регенератор (9), отдает тепло газу, который в это время идет из холодной в горячую секцию. Затем дополнительно охлаждается в холодильнике (8), уменьшая свой объем, и поступает в холодную секцию (положение Фиг.4). При дальнейшем вращении лопатка (17) вытесняет весь газ из холодной секции, который расширяясь, совершает работу в горячей секции. При достижении лопаткой (17) холодной секции выходного отверстия (13) клапан (11) закрывается. Газ из холодной секции не поступает в горячую. Но газ, нагреваясь и расширяясь в горячей секции, продолжает давить на лопатку, совершая работу (положение Фиг.5). После прохождения лопаткой (16) выходного отверстия горячей секции (15) горячий газ начинает через регенератор (9) и холодильник (8) поступать в холодную секцию. Охлаждаясь, он уменьшает свой объем. Давление в горячей полости начинает снижаться. Клапан (11) закрыт. За то время, пока второй конец лопатки (17) достигнет входного отверстия холодной секции (12), давление в горячей и холодной секциях сравняется (положение Фиг.6). Когда второй конец лопатки (17) достигает входного отверстия (12) холодной секции, процесс повторяется. Процессы в других парах полостей аналогичны. Поэтому за один оборот вала произойдет шесть рабочих циклов. Причем, в любой момент времени, как минимум в одной полости всегда будет происходить рабочий цикл.

Количество полостей в секции может быть другим, но обязательно нечетным. Принцип работы лопатки состоит в следующем. В определенный момент расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки. Лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении. При вращении ротора лопатка взаимодействуете корпусом в управляющей полости (5). При этом лопатка двигается относительно ротора (1) в радиальном направлении.

При дальнейшем вращении лопатка под воздействием стенки корпуса начинает вдвигаться в ротор, так как на противоположной стенке начинается полость. Когда лопатка полностью вдвигается в ротор, она неподвижна относительно него. Так циклически двигаясь относительно ротора, лопатка создает области переменного объема в полостях. Так как части лопатки находятся по разные стороны оси вращения, то на лопатку будет действовать центробежная сила только части лопатки, выступающей из ротора.

Лопаток также может быть больше, чем одна. Горячие газы будут расширяться в большем объеме, поэтому температура и давление выхлопных газов перед выходом в атмосферу будет меньше, что увеличит КПД.

Сгоревшие газы не будут попадать в рабочую смесь, так как полости сжатия и сгорания разделены.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Роторный двигатель внешнего сгорания, состоящий из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, уплотняющих элементов, состоящий из двух секций: горячей и холодной, роторы которых жестко закреплены на одном валу, причем ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции, а рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции; содержит входное окно холодной секции, выходное окно холодной секции, входное окно горячей секции, выходное окно горячей секции; полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации, на пути от которой к холодной секции установлен клапан, отличающийся тем, что части лопатки находятся по разные стороны оси вращения, и каждая лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении в момент, когда расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки.

www.freepatent.ru

Роторный двигатель внешнего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внешнего сгорания состоит из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, уплотняющих элементов и двух секций: горячей и холодной. Роторы секций жестко закреплены на одном валу. Ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции. Рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции. Двигатель содержит входное окно холодной секции, выходное окно холодной секции, входное окно горячей секции и выходное окно горячей секции. Полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации. На пути от полости регенерации к холодной секции установлен клапан. Части лопатки находятся по разные стороны оси вращения. Каждая лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении в момент, когда расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки. Изобретение направлено на повышение КПД. 6 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к двигателестроению. Известен роторный двигатель внешнего сгорания патент [РФ №2208176]. В этом двигателе все процессы происходят в одной секции, разделенной пластинами на части. В результате холодный газ в части «в» нагревается от соседних частей, через общие разделяющие пластины и корпус двигателя. Что снижает КПД двигателя. Известен патент РФ №2258824. В этом двигателе также горячая и холодная камеры расположены в одном корпусе. Их разделяет статор. Поэтому горячий газ будет охлаждаться, а холодный нагреваться через общие стенки корпуса и ротор. Что также снизит КПД двигателя.

Известно описание роторного двигателя внешнего сгорания в журнале «Наука и жизнь» №3 за 2007 г. Этот двигатель взят за прототип.

Основная идея данного решения состоит в том, что на общем валу установлены два рабочих цилиндра разной длины с эксцентриковыми роторами и подпружиненными разделительными пластинами. Полость нагнетания (условно - сжатия) малого цилиндра соединена с полостью расширения большого цилиндра через канавки в разделительных пластинах, трубопровод, теплообменник-регенератор и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра - с полостью нагнетания большого цилиндра через регенератор и холодильник.

Двигатель работает следующим образом. В каждый момент времени из малого цилиндра в ветвь высокого давления поступает некоторый объем газа. Чтобы заполнить полость нагнетания большого цилиндра и при этом сохранить давление, газ нагревают в регенераторе и нагревателе; его объем увеличивается, и давление остается постоянным. То же, но "с обратным знаком" происходит в ветви низкого давления. Из-за разницы в площадях поверхности роторов возникает результирующая сила F=Δp(S6-Sм), где Δр - разность давлений в ветвях высокого и низкого давлений; S6 - рабочая площадь большого ротора; Sм - рабочая площадь малого ротора. Эта сила вращает вал с роторами, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему. Полезный рабочий объем двигателя равен разности объемов двух цилиндров.

В этом двигателе отсутствует клапан в ветви высокого давления, что не позволяет повысить давление холодного газа перед его подачей в регенератор и нагреватель. Также отсутствие клапана позволяет части горячего газа поступать обратно в секцию короткого ротора. Все это снижает КПД двигателя.

Целью заявленного решения является устранение этих недостатков путем применения иной конструкции лопаток и двигателя.

Техническим результатом является улучшение организации процесса смазки двигателя, исключение попадания сгоревших газов в рабочую смесь, повышение КПД.

Указанная цель и результат достигаются за счет того, что роторный двигатель внешнего сгорания, состоящий из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, впускного отверстия, впускного окна камеры сгорания, впускного клапана, камеры сгорания, свечи зажигания, выпускного клапана, выпускного окна, выпускного отверстия, уплотняющих элементов, отличающийся тем, что состоит из двух секций: горячей и холодной, роторы которых жестко закреплены на одном валу, причем ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции, а рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции; полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации, на пути от которой к холодной секции установлен клапан.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показана конструкция двигателя, где 1 - ротор, 2 - лопатка, 3 - корпус, 4 - перегородка между рабочей и управляющей полостями, 5 - управляющая полость, 6 - рабочая полость, 7 - уплотнение на лопатке.

На Фиг.2, 3, 4, 5 - принцип работы двигателя, где 8 - холодильник, 9 - регенератор, 10 - нагреватель, 11 - клапан, 12 - входное окно холодной секции, 13 - выходное окно холодной секции, 14 - входное окно горячей секции, 15 - выходное окно горячей секции, 16 - лопатка в горячей секции, 17 - лопатка в холодной секции.

Двигатель внешнего сгорания состоит из двух секций - горячей (Б) и холодной (А). Их роторы жестко закреплены на одном валу. Для более удобного показа принципа работы двигателя секции изображены на чертежах раздельно. Ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции. Поэтому рабочая площадь лопатки (16) и объем полости больше у горячей секции. Полости горячей (Б) и холодной (А) секций соединяются между собой, как показано на Фиг.2. Так как процессы в полостях аналогичны, на чертеже изображена только пара полостей. При движении газа он проходит через регенератор (9), нагреватель (10), холодильник (8), клапан (11).

Работает двигатель следующим образом.

Лопатка (17) находится перед входным отверстием (12). Клапан (11) закрыт. Газ из горячей секции, проходя через регенератор (9) и холодильник (8) в холодную секцию, охлаждается и уменьшается в объеме. Давление в горячей секции уменьшается. Лопатка (16) не дошла до входного окна (14) (положение Фиг.3). При дальнейшем вращении лопатка (17) сжимает газ в холодной секции. И одновременно засасывает охлажденный газ из горячей секции. При достижении некоторого давления клапан (11) открывается. В это время лопатка (16) в горячей секции проходит входное отверстие (14). Проходя через регенератор (9) и нагреватель (10), газ нагревается, увеличивает свой объем и давит на лопатку (16), совершая работу. В тоже время лопатка (16) начинает вытеснять горячий газ от предыдущего цикла. Этот газ, проходя через регенератор (9), отдает тепло газу, который в это время идет из холодной в горячую секцию. Затем дополнительно охлаждается в холодильнике (8), уменьшая свой объем, и поступает в холодную секцию (положение Фиг.4). При дальнейшем вращении лопатка (17) вытесняет весь газ из холодной секции, который расширяясь, совершает работу в горячей секции. При достижении лопаткой (17) холодной секции выходного отверстия (13) клапан (11) закрывается. Газ из холодной секции не поступает в горячую. Но газ, нагреваясь и расширяясь в горячей секции, продолжает давить на лопатку, совершая работу (положение Фиг.5). После прохождения лопаткой (16) выходного отверстия горячей секции (15) горячий газ начинает через регенератор (9) и холодильник (8) поступать в холодную секцию. Охлаждаясь, он уменьшает свой объем. Давление в горячей полости начинает снижаться. Клапан (11) закрыт. За то время, пока второй конец лопатки (17) достигнет входного отверстия холодной секции (12), давление в горячей и холодной секциях сравняется (положение Фиг.6). Когда второй конец лопатки (17) достигает входного отверстия (12) холодной секции, процесс повторяется. Процессы в других парах полостей аналогичны. Поэтому за один оборот вала произойдет шесть рабочих циклов. Причем, в любой момент времени, как минимум в одной полости всегда будет происходить рабочий цикл.

Количество полостей в секции может быть другим, но обязательно нечетным. Принцип работы лопатки состоит в следующем. В определенный момент расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки. Лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении. При вращении ротора лопатка взаимодействуете корпусом в управляющей полости (5). При этом лопатка двигается относительно ротора (1) в радиальном направлении.

При дальнейшем вращении лопатка под воздействием стенки корпуса начинает вдвигаться в ротор, так как на противоположной стенке начинается полость. Когда лопатка полностью вдвигается в ротор, она неподвижна относительно него. Так циклически двигаясь относительно ротора, лопатка создает области переменного объема в полостях. Так как части лопатки находятся по разные стороны оси вращения, то на лопатку будет действовать центробежная сила только части лопатки, выступающей из ротора.

Лопаток также может быть больше, чем одна. Горячие газы будут расширяться в большем объеме, поэтому температура и давление выхлопных газов перед выходом в атмосферу будет меньше, что увеличит КПД.

Сгоревшие газы не будут попадать в рабочую смесь, так как полости сжатия и сгорания разделены.

Роторный двигатель внешнего сгорания, состоящий из ротора, лопаток, не менее двух корпусов, уплотняющих элементов, состоящий из двух секций: горячей и холодной, роторы которых жестко закреплены на одном валу, причем ротор горячей секции длиннее, чем ротор холодной секции, а рабочая площадь лопатки и объем полости больше у горячей секции; содержит входное окно холодной секции, выходное окно холодной секции, входное окно горячей секции, выходное окно горячей секции; полости горячей и холодной секций соединены между собой посредством двух труб, одна из которых проходит через полость охлаждения, другая через полость нагревания, и обе пересекают полость регенерации, на пути от которой к холодной секции установлен клапан, отличающийся тем, что части лопатки находятся по разные стороны оси вращения, и каждая лопатка полностью выдвинута и неподвижна относительно ротора при вращении в момент, когда расстояние между противоположными стенками равно длине лопатки.

www.findpatent.ru

Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания

страница 1 Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания. Роторный двигатель внешнего сгорания очень прост по конструкции. Всего шесть движущихся частей: ротор, две лопатки и три клапана. Так как оба ротора жестко закреплены на одной оси, то их можно считать одной деталью. Можно добавить три подшипника. Два по краям и один между секциями. В качестве клапана можно установить пружинный клапан, срабатывающий при превышении некоторого давления. Поэтому дополнительный механизм для работы клапана не нужен. Механизма для движения лопаток также не требуется, так как движение лопаток происходит под воздействием на них корпуса.

Диаметральное расстояние между противоположными стенками постоянно и равно длине лопатки. В положении 1 лопатка максимально выдвинута из ротора. При дальнейшем вращении ротора (положение 2) лопатка начинает входить в ротор, так как полость уменьшается и стенка корпуса давит на лопатку. Но в то же время на противоположной стороне начинается другая полость и ни что не мешает лопатке вдвигаться в ротор. В положении 3 лопатка ещё больше вдвигается в ротор. В положении 4 лопатка полностью вошла в ротор. Цикл завершён. При дальнейшем вращении ротора лопатка совершит движение в обратном направлении.

Так как части лопатки находится по обе стороны оси вращения, то центробежные силы компенсируются. Наибольшая центробежная сила возникает, когда лопатка максимально выдвинута из ротора. Но эта сила меньше той силы, если бы лопатка находилась с одной стороны от оси вращения. Как это у многих лопастных двигателей. Ход лопатки можно уменьшить за счёт увеличения длины секций. Площадь лопатки при этом останется прежней, но при этом площадь соприкосновения рабочего тела со стенками увеличится. Что приведёт к увеличению теплообмена между рабочим телом и стенками горячей и холодной секций. Рабочее тело будет быстрей нагреваться и охлаждаться. Что является большим плюсом для двигателя внешнего сгорания. Выдвижение лопатки на меньшее расстояние из ротора при этом снижает нагрузку на лопатку и уменьшает силу для её движения. Что также является дополнительным плюсом. Лопатка взаимодействует с корпусом в отдельных полостях, а не в рабочей полости, поэтому смазку можно организовать максимально эффективно. При этом масло не будет попадать в рабочую полость. Соответственно расход масла будет низким. Лопатка не касается корпуса двигателя в рабочей полости. Поэтому износа лопатки нет. Есть износ только уплотняющих элементов. При использовании современных материалов для уплотняющих элементов можно обойтись и без смазки. Для лучшей работы двигателя внешнего сгорания необходимо высокое давление рабочего тела внутри двигателя. Что требует хорошей герметизации. У данного двигателя секции двигателя сообщаются герметичными трубопроводами, по которым циркулирует рабочее тело. Клапан срабатывает от превышения давления и у него нет механизма управления. Соответственно нет лишних отверстий. Единственное что надо герметизировать – это выходной вал двигателя. Но, в принципе, двигатель и электрогенератор можно установить в одном герметичном корпусе, как компрессор и двигатель в холодильнике. Тогда вообще не понадобится ни какие уплотнения. Наружу будут выходить только провода. Такой электрогенератор может вырабатывать электроэнергию от любого топлива. Дрова, уголь, торф. солома, кизяк и т.д.

Устройство секций двигателей внешнего и внутреннего сгорания, в принципе, одинаковы.

Устройство двигателя. 1 – ротор, 2 – лопатка, 3 – корпус, 4 – перегородки между рабочей полостью и управляющей, 5 – управляющая полость, 6 – рабочая полость, 7 – уплотняющие элементы.

Работа механизма. При вращении ротора 1, части лопатки 2, вращающиеся в управляющих полостях 5, взаимодействуют со стенками корпуса 3, вдвигая лопатку в ротор. Сама лопатка в рабочей полости стенок корпуса не касается. Их касаются только уплотняющие элементы.

Поэтому сама лопатка не изнашивается. Изнашиваются только уплотняющие элементы. Так как управляющие полости отделены от рабочей стенками, то ни что не мешает организовать смазку так, чтобы износ лопатки был минимальным. При вращении лопатки масло под действием центробежной силы прижимается к стенке корпуса. В результате между лопаткой и стенкой образуется масляной клин, который не даёт лопатке соприкасаться со стенкой. В результате износа лопатки в управляющих полостях практически также не будет.

Горячая секция длиннее холодной секции. Поэтому рабочая площадь лопатки и объём полости больше у горячей секции. Полости горячей и холодной секций соединяются между собой, как на рис.1. Слева холодная секция, а справа – горячая. Так как процессы в полостях аналогичны, на рисунке изображена только пара полостей. При движении газа он проходит через регенератор Р, нагреватель Н, холодильник Х, клапан К. Работает двигатель следующим образом.

Лопатка находится перед входным отверстием. Клапан К закрыт. Газ из горячей секции, проходя через регенератор и холодильник в холодную секцию, охлаждается и уменьшается в объёме. Давление в горячей секции уменьшается. Рис.1.

При дальнейшем вращении лопатка сжимает газ в холодной секции. И одновременно засасывает охлаждённый газ из горячей секции. При достижении некоторого давления, клапан К открывается. В это время лопатка в горячей секции проходит входное отверстие. Проходя через регенератор и нагреватель, газ нагревается, увеличивает свой объём и давит на лопатку, совершая работу. В тоже время лопатка начинает вытеснять горячий газ от предыдущего цикла. Этот газ, проходя через регенератор, отдаёт тепло холодному газу, который в это время идёт в горячую секцию. Затем дополнительно охлаждается в холодильнике, уменьшая свой объём, и поступает в холодную секцию. Рис.2.

При дальнейшем вращении, лопатка вытесняет весь газ из холодной секции, который расширяясь, совершает работу в горячей секции. При достижении лопаткой холодной секции выходного отверстия, клапан К закрывается. Газ из холодной секции не поступает в горячую. Но газ, нагреваясь в горячей секции, продолжает давить на лопатку, совершая работу. Рис.3.

После прохождения лопаткой выходного отверстия горячей секции, горячий газ начинает через регенератор и холодильник поступать в холодную секцию. Охлаждаясь,

он уменьшает свой объём. Давление в горячей полости начинает снижаться. Клапан К закрыт. Рис.4.

Когда лопатка в холодной секции подойдёт к входному отверстию, то давление в обеих секциях сравняется. И начинается новый рабочий цикл. В двух других парах полостей холодной и горячей секций происходят аналогичные рабочие циклы.

Клапан К очень простой по конструкции.

При достижении определённого давления клапан открывается и пропускает газ. Дополнительного механизма для работы такого клапана не надо.

Очень простой по конструкции двигатель. Единственная несбалансированная деталь – это лопатка, когда она максимально выдвинутая из корпуса. Но её можно сделать из легкого материала, например титана. К тому же роторы можно разместить на валу таким образом, что в разных секциях лопатки будут двигаться в противофазе. При работе такого двигателя практически не будет вибрации. Для его работы подойдёт любое топливо. Уголь, дрова, опилки, солома, торф, кизяк и т.д. Патент получен.страница 1 скачать файл

Смотрите также:

Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания 46.8kb. 1 стр.

Реферат двигатель внутреннего сгорания 77.96kb. 1 стр.

Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Методы экспериментального определения (калориметрия) и расчёта тепловых эффектов 11.32kb. 1 стр.

www.moglobi.ru

Двигатель внешнего сгорания - это... Что такое Двигатель внешнего сгорания?

Проблемы с содержанием статьи Статья состоит из словарного определения термина. Пожалуйста, доработайте статью, приведя ее в соответствие с правилами. Подробности могут быть на странице обсуждения. В Википедии статьи, состоящие только из словарного определения, не приветствуются, их следует попытаться улучшить или выставить к удалению. Кроме того, статью можно перенести в Викисловарь. Информация о самом слове, его значении, этимологии и употреблении, будет весьма ценным дополнением для Викисловаря.

Дви́гатели вне́шнего сгора́ния — класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела.

К этому классу относятся паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга, газовые турбины внешнего сгорания, а также другие типы двигателей. Двигатели внешнего сгорания были изобретены почти 200 лет тому назад, в 1816 году. Вместе с паровым двигателем, двух- и четырехтактным двигателем внутреннего сгорания, двигатели внешнего сгорания считаются одними из основных типов двигателей.

Они были разработаны с целью создания двигателей, которые были бы более безопасными и производительными, чем паровой двигатель. В самом начале 19-го века отсутствие подходящих материалов приводило к многочисленным случаям со смертельным исходом в связи со взрывами паровых двигателей, находящихся под давлением.

Значительный рынок для двигателей внешнего сгорания сформировался во второй половине 19-го века, в частности, в связи с более мелкими сферами применения, где их можно было безопасно эксплуатировать без необходимости в услугах квалифицированных операторов.

После изобретения двигателя внутреннего сгорания в конце 19-го века рынок для двигателей внешнего сгорания исчез. Стоимость производства двигателя внутреннего сгорания в сравнении со стоимостью производства внешнего сгорания ниже. Основной недостаток двигателей внутреннего сгорания заключается в том, что для их работы необходимо чистое, ископаемое топливо, увеличивающее выбросы СО2, топливо. Однако, до недавнего времени стоимость ископаемого топлива была низкой, а выбросам СО2 не уделялось должного внимания. Принцип работы двигателя внешнего сгорания

В отличие от широко известного процесса внутреннего сгорания, при котором топливо сжигается внутри двигателя, двигатель внешнего сгорания, приводится в действие внешним источником тепла. Или, точнее говоря, она приводится в действие разностями температур, создаваемыми внешними источниками нагревания и охлаждения.

Этими внешними источниками нагревания и охлаждения могут служить отработанные газы биомассы и охлаждающая вода соответственно. Процесс приводит к вращению генератора, монтированного на двигателе, посредством чего производится энергия.

Все двигатели внутреннего сгорания приводятся в действие разностями температур. Бензиновые, дизельные двигатели и двигатели внешнего сгорания основаны на той особенности, что для сжатия холодного воздуха необходимо меньше усилий, чем для сжатия горячего воздуха.

Бензиновые и дизельные двигатели всасывают холодный воздух и сжимают этот воздух, прежде чем он подогревается в процессе внутреннего сгорания, который происходит внутри цилиндра. После подогревания воздуха над поршнем поршень перемещается вниз, посредством чего воздух расширяется. Так как воздух горячий, сила, действующая на шток поршня, велика. Когда поршень доходит до низа, клапаны открываются и горячие выхлопы заменяются новым, свежим, холодным воздухом. При движении поршня вверх холодный воздух сжимается, причем сила, действующая на шток поршня, меньше, чем при его движении вниз.

Двигатель внешнего сгорания работает в соответствии с немного другим принципом. В нем нет клапанов, он герметически запаян, а воздух подогревается и охлаждается при помощи теплообменных аппаратов горячего и холодного контура. Встроенный насос, приводимый в действие движением поршня, обеспечивает движение воздуха туда и обратно между этими двумя теплообменными аппаратами. Во время охлаждения воздуха в теплообменном аппарате холодного контура поршень сжимает воздух.

После сжатия воздух затем подогревается в теплообменном аппарате горячего контура, прежде чем поршень начинает двигаться в обратном направлении и использовать расширение горячего воздуха для приведения в действие двигателя.

Литература

dik.academic.ru

Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания

страница 1 Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания. Роторный двигатель внешнего сгорания очень прост по конструкции. Всего шесть движущихся частей: ротор, две лопатки и три клапана. Так как оба ротора жестко закреплены на одной оси, то их можно считать одной деталью. Можно добавить три подшипника. Два по краям и один между секциями. В качестве клапана можно установить пружинный клапан, срабатывающий при превышении некоторого давления. Поэтому дополнительный механизм для работы клапана не нужен. Механизма для движения лопаток также не требуется, так как движение лопаток происходит под воздействием на них корпуса.

Диаметральное расстояние между противоположными стенками постоянно и равно длине лопатки. В положении 1 лопатка максимально выдвинута из ротора. При дальнейшем вращении ротора (положение 2) лопатка начинает входить в ротор, так как полость уменьшается и стенка корпуса давит на лопатку. Но в то же время на противоположной стороне начинается другая полость и ни что не мешает лопатке вдвигаться в ротор. В положении 3 лопатка ещё больше вдвигается в ротор. В положении 4 лопатка полностью вошла в ротор. Цикл завершён. При дальнейшем вращении ротора лопатка совершит движение в обратном направлении.

Так как части лопатки находится по обе стороны оси вращения, то центробежные силы компенсируются. Наибольшая центробежная сила возникает, когда лопатка максимально выдвинута из ротора. Но эта сила меньше той силы, если бы лопатка находилась с одной стороны от оси вращения. Как это у многих лопастных двигателей. Ход лопатки можно уменьшить за счёт увеличения длины секций. Площадь лопатки при этом останется прежней, но при этом площадь соприкосновения рабочего тела со стенками увеличится. Что приведёт к увеличению теплообмена между рабочим телом и стенками горячей и холодной секций. Рабочее тело будет быстрей нагреваться и охлаждаться. Что является большим плюсом для двигателя внешнего сгорания. Выдвижение лопатки на меньшее расстояние из ротора при этом снижает нагрузку на лопатку и уменьшает силу для её движения. Что также является дополнительным плюсом. Лопатка взаимодействует с корпусом в отдельных полостях, а не в рабочей полости, поэтому смазку можно организовать максимально эффективно. При этом масло не будет попадать в рабочую полость. Соответственно расход масла будет низким. Лопатка не касается корпуса двигателя в рабочей полости. Поэтому износа лопатки нет. Есть износ только уплотняющих элементов. При использовании современных материалов для уплотняющих элементов можно обойтись и без смазки. Для лучшей работы двигателя внешнего сгорания необходимо высокое давление рабочего тела внутри двигателя. Что требует хорошей герметизации. У данного двигателя секции двигателя сообщаются герметичными трубопроводами, по которым циркулирует рабочее тело. Клапан срабатывает от превышения давления и у него нет механизма управления. Соответственно нет лишних отверстий. Единственное что надо герметизировать – это выходной вал двигателя. Но, в принципе, двигатель и электрогенератор можно установить в одном герметичном корпусе, как компрессор и двигатель в холодильнике. Тогда вообще не понадобится ни какие уплотнения. Наружу будут выходить только провода. Такой электрогенератор может вырабатывать электроэнергию от любого топлива. Дрова, уголь, торф. солома, кизяк и т.д.

Устройство секций двигателей внешнего и внутреннего сгорания, в принципе, одинаковы.

Устройство двигателя. 1 – ротор, 2 – лопатка, 3 – корпус, 4 – перегородки между рабочей полостью и управляющей, 5 – управляющая полость, 6 – рабочая полость, 7 – уплотняющие элементы.

Работа механизма. При вращении ротора 1, части лопатки 2, вращающиеся в управляющих полостях 5, взаимодействуют со стенками корпуса 3, вдвигая лопатку в ротор. Сама лопатка в рабочей полости стенок корпуса не касается. Их касаются только уплотняющие элементы.

Поэтому сама лопатка не изнашивается. Изнашиваются только уплотняющие элементы. Так как управляющие полости отделены от рабочей стенками, то ни что не мешает организовать смазку так, чтобы износ лопатки был минимальным. При вращении лопатки масло под действием центробежной силы прижимается к стенке корпуса. В результате между лопаткой и стенкой образуется масляной клин, который не даёт лопатке соприкасаться со стенкой. В результате износа лопатки в управляющих полостях практически также не будет.

Горячая секция длиннее холодной секции. Поэтому рабочая площадь лопатки и объём полости больше у горячей секции. Полости горячей и холодной секций соединяются между собой, как на рис.1. Слева холодная секция, а справа – горячая. Так как процессы в полостях аналогичны, на рисунке изображена только пара полостей. При движении газа он проходит через регенератор Р, нагреватель Н, холодильник Х, клапан К. Работает двигатель следующим образом.

Лопатка находится перед входным отверстием. Клапан К закрыт. Газ из горячей секции, проходя через регенератор и холодильник в холодную секцию, охлаждается и уменьшается в объёме. Давление в горячей секции уменьшается. Рис.1.

При дальнейшем вращении лопатка сжимает газ в холодной секции. И одновременно засасывает охлаждённый газ из горячей секции. При достижении некоторого давления, клапан К открывается. В это время лопатка в горячей секции проходит входное отверстие. Проходя через регенератор и нагреватель, газ нагревается, увеличивает свой объём и давит на лопатку, совершая работу. В тоже время лопатка начинает вытеснять горячий газ от предыдущего цикла. Этот газ, проходя через регенератор, отдаёт тепло холодному газу, который в это время идёт в горячую секцию. Затем дополнительно охлаждается в холодильнике, уменьшая свой объём, и поступает в холодную секцию. Рис.2.

При дальнейшем вращении, лопатка вытесняет весь газ из холодной секции, который расширяясь, совершает работу в горячей секции. При достижении лопаткой холодной секции выходного отверстия, клапан К закрывается. Газ из холодной секции не поступает в горячую. Но газ, нагреваясь в горячей секции, продолжает давить на лопатку, совершая работу. Рис.3.

После прохождения лопаткой выходного отверстия горячей секции, горячий газ начинает через регенератор и холодильник поступать в холодную секцию. Охлаждаясь,

он уменьшает свой объём. Давление в горячей полости начинает снижаться. Клапан К закрыт. Рис.4.

Когда лопатка в холодной секции подойдёт к входному отверстию, то давление в обеих секциях сравняется. И начинается новый рабочий цикл. В двух других парах полостей холодной и горячей секций происходят аналогичные рабочие циклы.

Клапан К очень простой по конструкции.

При достижении определённого давления клапан открывается и пропускает газ. Дополнительного механизма для работы такого клапана не надо.

Очень простой по конструкции двигатель. Единственная несбалансированная деталь – это лопатка, когда она максимально выдвинутая из корпуса. Но её можно сделать из легкого материала, например титана. К тому же роторы можно разместить на валу таким образом, что в разных секциях лопатки будут двигаться в противофазе. При работе такого двигателя практически не будет вибрации. Для его работы подойдёт любое топливо. Уголь, дрова, опилки, солома, торф, кизяк и т.д. Патент получен.страница 1 скачать файл

Смотрите также:

Роторно-лопастной двигатель внешнего сгорания 46.8kb. 1 стр.

Реферат двигатель внутреннего сгорания 77.96kb. 1 стр.

Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Методы экспериментального определения (калориметрия) и расчёта тепловых эффектов 11.32kb. 1 стр.

moglobi.ru


Смотрите также