силовая установка

Классы МПК:F02B53/14 приспосабливание двигателей для привода других устройств или комбинации двигателей с этими устройствами (при преобладании отличительных признаков этих устройств см в относящихся к ним классах) 
F01C11/00 Комбинации из двух или более роторных машин и двигателей или из машин и двигателей с качающимися рабочими органами
Патентообладатель(и):Гордиенко Николай Николаевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-09-12
публикация патента:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к силовым установкам с роторными двигателями внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить КПД, удельную мощность и надежность установки. Силовая установка содержит роторный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель содержит неподвижный корпус, в теле которого выполнено выхлопное окно, в полости образована камера сгорания, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем. Установка содержит утилизатор энергии, который содержит неподвижный корпус, в теле которого выполнены входное и выхлопное окна, а в полости образована камера расширения, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем. Упомянутые камеры сгорания и расширения сообщены между собой и с атмосферой через упомянутые окна. Двигатель снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной камерой сгорания, соответственно дополнительным выхлопным окном и отсекателями по паре на каждую камеру сгорания. Установка снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным утилизатором, камера расширения которого сообщена с дополнительной камерой сгорания. Количество отсекателей двигателя превышает количество отсекателей утилизатора. Выходные валы связаны между собой передачей с передаточным числом, равным соотношению указанных отсекателей. Роторы двигателя и утилизатора могут быть установлены на соосных валах. Роторы двигателя и утилизатора могут быть установлены на параллельных валах. Установка может быть снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным двигателем, каждая камера сгорания которого сообщена с камерой расширения одного из упомянутых утилизаторов через дополнительные входные окна последних. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. силовая установка, патент № 2322595

силовая установка, патент № 2322595 силовая установка, патент № 2322595 силовая установка, патент № 2322595

Формула изобретения

1. Силовая установка, включающая роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус, в теле которого выполнено выхлопное окно, а в полости образована камера сгорания, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем, утилизатор энергии, также содержащий неподвижный корпус, в теле которого выполнены входное и выхлопное окна, а в полости образована камера расширения, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем, причем упомянутые камеры сгорания и расширения сообщены между собой и с атмосферой через упомянутые окна, отличающаяся тем, что двигатель снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной камерой сгорания, соответственно дополнительным выхлопным окном и отсекателями по паре на каждую камеру сгорания, а установка снабжена соответственно, по меньшей мере, одним дополнительным утилизатором, камера расширения которого сообщена с дополнительной камерой сгорания, причем количество отсекателей двигателя превышает количество отсекателей утилизатора, при этом выходные валы связаны между собой передачей с передаточным числом, равным соотношению указанных отсекателей.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что роторы двигателя и утилизатора установлены на соосных валах.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что роторы двигателя и утилизатора установлены на параллельных валах.

4. Установка по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что она снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным двигателем, каждая камера сгорания которого сообщена с камерой расширения одного из упомянутых утилизаторов через дополнительные входные окна последних.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к силовым установкам с роторным двигателем внутреннего сгорания (далее, роторный ДВС).

Известны силовые установки с роторным ДВС, содержащим неподвижный корпус с камерой сгорания, в которой на выходном валу установлен ротор с отсекателем (патент РФ № 2044139, F02D 53/02, 1995 г.).

Недостатком этой установки является низкий КПД и высокий удельный расход топлива из-за неполного использования энергии рабочего тела, поскольку по окончании рабочего цикла, т.е. в момент выброса рабочего тела в атмосферу, еще продолжается его горение и расширение.

Наиболее близкой к предлагаемой является силовая установка, включающая роторный ДВС, содержащий неподвижный корпус с камерой сгорания, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем, и выхлопным окном, которая дополнительно снабжена утилизатором энергии, также содержащим неподвижный корпус с камерой расширения, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем, входным и выходным окнами, причем упомянутые камеры сгорания и расширения сообщены между собой посредством упомянутых окон (пат. РФ № 2146333, F02B 53/00, 2000 г.).

В этой установке, за счет дополнительного использования энергии рабочего тела в утилизаторе, повышен КПД и снижен удельный расход топлива в сравнении с вышеописанным аналогом, однако и она имеет ряд недостатков:

а) недостаточно высокий КПД и удельная мощность, поскольку увеличение мощности обеспечивается только за счет увеличения объема упомянутых рабочих камер, т.е. габаритов и массы установки в целом;

б) недостаточная надежность из-за неравномерного распределения крутящего момента в течение оборота вала ДВС;

в) недостаточная эффективность утилизатора из-за наличия в его рабочем цикле пассивной зоны.

Задачей изобретения является повышение КПД, удельной мощности и надежности установки без значительного увеличения ее стоимости, массы и габаритов.

Технический результат достигается тем, что в силовой установке, включающей роторный ДВС, содержащий неподвижный корпус с камерой сгорания, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем, и выхлопным окном, утилизатор энергии, также содержащий неподвижный корпус с камерой расширения, в которой на выходном валу установлен ротор, по меньшей мере, с одним отсекателем, впускным и выпускным окнами, причем упомянутые камеры сгорания и расширения сообщены между собой через упомянутые окна, в ней новым является то, что ДВС снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной камерой сгорания, соответственно дополнительным выхлопным окном и отсекателями, по паре на каждую камеру сгорания, а установка снабжена соответственно, по меньшей мере, одним дополнительным утилизатором, камера расширения которого сообщена с дополнительной камерой сгорания, причем количество отсекателей двигателя превышает количество отсекателей утилизатора, при этом выходные валы связаны между собой передачей с передаточным числом, равным соотношению указанных отсекателей.

При этом роторы двигателя и утилизатора могут быть установлены на соосных валах.

При этом роторы двигателя и утилизатора могут быть установлены на параллельных валах.

При этом установка может быть снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным двигателем, каждая камера сгорания которого сообщена с камерой расширения одного из упомянутых утилизаторов через дополнительное входное окно последнего.

Выполнение ДВС с несколькими камерами сгорания и соответственно наличие в установке нескольких утилизаторов позволяет повысить удельную мощность и КПД установки без значительного увеличения ее массы и габаритов, а также повысить ее надежность за счет равномерного распределения крутящего момента в интервале полного оборота ротора (360°).

Возможность размещения двигателя и утилизаторов как на соосных, так и на параллельных валах расширяет технологические возможности установки, поскольку позволяет монтировать ее в любых заданных пространствах.

Наличие второго двигателя, сообщенного с уже имеющимися утилизаторами, позволяет дополнительно увеличить мощность установки без увеличения количества утилизаторов, т.е. без значительного увеличения ее стоимости и габаритов, а также повысить ее КПД за счет ликвидации пассивного пространства камеры расширения утилизаторов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - показан общий вид установки, вариант с параллельными валами;

на фиг.2 - то же, вариант с соосными валами;

на фиг.3 сечение А-А; фиг.1.

Силовая установка включает, по меньшей мере, один роторный ДВС 1, утилизатор энергии 2, картер 3.

ДВС 1 содержит неподвижный корпус 4, в полости которого на выходном валу 5 установлен ротор 6, частично взаимодействующий с поверхностью корпуса 4 двумя диаметрально расположенными линиями контакта М и N, образуя при этом две изолированные друг от друга камеры сгорания 7 и 8, каждая из которых имеет впускное окно 9 для подачи топлива и сжатого воздуха со свечой зажигания 10 и выхлопное окно 11. На роторе 6 смонтированы подпружиненные отсекатели 12, по два на каждую камеру сгорания 7 и 8.

Два утилизатора энергии 2 (по одному на каждую камеру сгорания 7 и 8) содержат каждый неподвижный корпус 13 с камерой расширения 14, впускным окном 15 и выхлопным окном 16. В камере 14 на выходном валу 17 смонтирован ротор 18 с отсекателями 19, по меньшей мере, одним, в частности (фиг.3) двумя.

В картере 3 размещена зубчатая передача 20, которая кинематически связывает валы 5 17, причем ее передаточное число соответствует соотношению количества отсекателей 12 и 19.

Двигатель 1 и утилизаторы 2 могут монтироваться на соосных валах 5 и 7 (фиг.2) или на параллельных (фиг.1).

Установка может содержать два (и более) двигателя 1 (фиг.1 и 2), смонтированных на одном валу 5, при этом их отсекатели размещены в одной плоскости, а камеры сгорания 21 и 22 дополнительного ДВС (на фиг.3 показаны пунктиром) смещены относительно камер 7 и 8, а их выхлопные окна 23 сообщены с дополнительно выполненными входными окнами 24 утилизаторов.

Установка работает следующим образом.

В камеру сгорания 7 через впускное окно подают топливо и сжатый воздух, продукты их сгорания (рабочее тело), постоянно расширяясь, воздействуют на очередной отсекатель 12, поворачивая ротор 6 на 90° (при четырех отсекателях 12, после чего рабочее тело, продолжая гореть и расширяться, через окна 11 поступает в камеру расширения 14 соответствующего утилизатора, воздействуя на его отсекатель 19 и поворачивая ротор 18 на 180° (при двух отсекателях 19), т.е. за полный оборот ротора 6 ротор 18 делает два полных оборота.

Одновременно тот же процесс происходит в камере 8 и втором утилизаторе.

Разная скорость вращения ротора 6 с отсекателями 12 и ротора 18 с отсекателями 19 обеспечивается зубчатой (или иной) передачей 20, передаточное число которой равно соотношению количества отсекателей 12 и 19.

Поскольку валы 5 и 17 кинематически связаны, крутящий момент, создаваемый в двигателе и утилизаторах, суммируется и передается на общий выходной вал либо от каждого из них подается разным потребителям.

В варианте с двумя ДВС камеры сгорания 21 и 22 второго двигателя автономно сообщены с соответствующим уже имеющимся утилизатором, что позволяет увеличить мощность установки без увеличения количества утилизаторов, увеличив объем его камеры расширения, а также увеличить КПД последних за счет исключения пассивного пространства «а», поскольку в исполнении с одним ДВС в начале каждого цикла пространство от точки М (N) до впускного окна 15 заполняется рабочим телом, что снижает его давление. В варианте с двумя ДВС, во-первых, первое впускное окно 15 максимально приближено к точке «К», что уменьшает зону «а», а во-вторых, новая порция рабочего тела, поступающая через окно 24, не расходуется на заполнение упомянутого пространства «а», в-третьих, это позволило увеличить активное пространство утилизатора на величину расстояния между окнами 15 и 24, что, в свою очередь, обеспечивает плавность работы установки (равномерность крутящего момента на выходном валу).

Класс F02B53/14 приспосабливание двигателей для привода других устройств или комбинации двигателей с этими устройствами (при преобладании отличительных признаков этих устройств см в относящихся к ним классах) 

сферический роторно-волновой двигатель с управляемыми параметрами -  патент 2529614 (27.09.2014)
роторно-поршневой двигатель "fym-3" -  патент 2488007 (20.07.2013)
двигатель -  патент 2405951 (10.12.2010)
мотокомпрессор -  патент 2382235 (20.02.2010)
универсальная силовая установка -  патент 2379529 (20.01.2010)
двигатель внутреннего сгорания -  патент 2361097 (10.07.2009)
двигатель внутреннего сгорания -  патент 2358126 (10.06.2009)
роторный двигатель внутреннего сгорания -  патент 2336427 (20.10.2008)
автономный привод -  патент 2314427 (10.01.2008)
роторный секторный турбодвигатель -  патент 2301349 (20.06.2007)

Класс F01C11/00 Комбинации из двух или более роторных машин и двигателей или из машин и двигателей с качающимися рабочими органами

роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания -  патент 2505690 (27.01.2014)
роторное ступенчатое устройство -  патент 2485322 (20.06.2013)
объемная роторная машина -  патент 2428569 (10.09.2011)
роторно-дуговой двигатель -  патент 2425981 (10.08.2011)
роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания -  патент 2407899 (27.12.2010)
обоюдно шнековый блок подвижных рабочих камер механического сжатия или использования давления сжатого жидкого и/или газообразного рабочего тела, способ изготовления сферической спиральной стенки сферического шнека обоюдно шнекового блока -  патент 2373400 (20.11.2009)
способ преобразования энергии во вращательной винтовой машине объемного типа -  патент 2331770 (20.08.2008)
многороторный двигатель внутреннего сгорания -  патент 2325542 (27.05.2008)
гидропневматический агрегат -  патент 2292464 (27.01.2007)
двигатель внутреннего сгорания - ривенер -  патент 2275518 (27.04.2006)
Наверх