RU105946U1 - EXTERNAL COMBUSTION HEAT ENGINE - Google Patents
EXTERNAL COMBUSTION HEAT ENGINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU105946U1 RU105946U1 RU2010132190/06U RU2010132190U RU105946U1 RU 105946 U1 RU105946 U1 RU 105946U1 RU 2010132190/06 U RU2010132190/06 U RU 2010132190/06U RU 2010132190 U RU2010132190 U RU 2010132190U RU 105946 U1 RU105946 U1 RU 105946U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- rotor
- stator
- windows
- external
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
1. Тепловой двигатель внешнего сгорания, содержащий объемную роторно-поршневую машину, резервуар-нагреватель и резервуар-холодильник, причем камеры объемной роторно-поршневой машины образованы двумя плоскими торцевыми крышками, внутренней цилиндрической полостью неподвижного цилиндрического статора, наружной поверхностью расположенного внутри этой полости ротора-поршня, плоской, расположенной параллельно оси статора, наружной перегородкой-шибером, которая зафиксирована по углу поворота относительно статора, цилиндрическая полость статора снабжена окнами внешних, по отношению к ротору-поршню, камер, к окнам этих камер подсоединены трубопроводы, целесообразно сообщающиеся с резервуаром-нагревателем, резервуаром-холодильником, ротор-поршень механически соединен с выходным валом, отличающийся тем, что указанные окна внешних камер выполнены на минимальном расстоянии от наружной перегородки-шибера по обе ее стороны, а объемная роторно-поршневая машина снабжена неподвижным цилиндрическим сердечником, расположенным коаксиально цилиндрической полости статора, сам же ротор-поршень выполнен в форме трубы, примыкающей своею наружной поверхностью к внутренней поверхности цилиндрической полости статора, а внутренней поверхностью примыкающей к внешней цилиндрической поверхности сердечника, торцевыми поверхностями примыкающей к плоским торцевым крышкам, причем ротор-поршень соединен с механизмом, обеспечивающим его плоскопараллельное движение внутри внутренней цилиндрической полости статора, при котором ось ротора-поршня эксцентрично вращается вокруг оси цилиндрической полости статора таким обр 1. A heat engine of external combustion, comprising a volumetric rotary piston machine, a reservoir heater and a reservoir cooler, wherein the chambers of the volumetric rotary piston machine are formed by two flat end caps, an inner cylindrical cavity of a fixed cylindrical stator, and the outer surface located inside this rotor cavity is a piston, a flat, parallel to the stator axis, an external baffle-gate, which is fixed by the angle of rotation relative to the stator, a cylindrical cavity the stator is equipped with windows of external chambers with respect to the rotor-piston; pipelines are connected to the windows of these chambers, which are expediently in communication with the heater tank, cooler tank, the rotor piston is mechanically connected to the output shaft, characterized in that said windows of the external chambers made at a minimum distance from the outer baffle-gate on both its sides, and the volumetric rotary piston machine is equipped with a fixed cylindrical core located coaxially to the cylindrical cavity of the stator; e the rotor-piston is made in the form of a pipe adjacent its outer surface to the inner surface of the cylindrical cavity of the stator, and the inner surface adjacent to the outer cylindrical surface of the core, the end surfaces adjacent to the flat end caps, and the rotor-piston is connected to the mechanism for its plane-parallel movement inside the inner cylindrical cavity of the stator, in which the axis of the rotor-piston eccentrically rotates around the axis of the cylindrical cavity of the stator in such a way
Description
Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, а конкретнее - к альтернативным схемам тепловых двигателей с внешним подводом тепла (двигателям Стирлинга), которые могут быть использованы в качестве привода в промышленности и на транспорте.The utility model relates to power engineering, and more specifically to alternative schemes of heat engines with external heat supply (Stirling engines), which can be used as a drive in industry and transport.
Известен роторный тепловой двигатель, содержащий корпус с нагнетательными и расширительными агрегатами, каждый из которых имеет кольцевую камеру с плоскими торцевыми стенками, внутри которой с эксцентриситетом установлен кольцевой поршень и подвижные поперечные перегородки, разделяющие полости высокого и низкого давления рабочего тракта агрегата, камеру сгорания, поочередно подключаемую к нагнетательному и расширительному агрегатам, трансмиссию для отбора мощности на выходной вал двигателя, воздухозаборный и выхлопные каналы (а.с. СССР 1665052 F02B 53/02; 23.07.1991). Данное техническое решение является двигателем внутреннего сгорания (ДВС) с камерой сгорания, отдельной от нагнетательного и расширительного агрегатов. Недостатком двигателя является избирательность топлива, отложение продуктов горения на внутренних поверхностях конструкции, повышенный уровень шума и все другие недостатки, которые присущи двигателям внутреннего сгорания и отсутствуют у двигателей Стирлинга.A rotary heat engine is known, comprising a housing with injection and expansion units, each of which has an annular chamber with flat end walls, inside of which an annular piston and movable transverse partitions are installed separating the high and low pressure cavities of the unit working path, the combustion chamber, in turn connected to the discharge and expansion units, a transmission for power take-off to the engine output shaft, air intake and exhaust channels (as USSR 1665052 F02B 53/02; 07.23.1991). This technical solution is an internal combustion engine (ICE) with a combustion chamber separate from the discharge and expansion units. The disadvantage of the engine is the selectivity of the fuel, the deposition of combustion products on the internal surfaces of the structure, the increased noise level and all other disadvantages that are inherent in internal combustion engines and are absent in Stirling engines.
Известен тепловой двигатель (патент России 2204032 C1 F02B 53/08; F02G 3/02) который содержит корпус с нагнетательными и расширительными агрегатами, каждый из которых оснащен кольцевым ротором - поршнем, и внешней камерой сгорания, поочередно подключаемой к указанным агрегатам. Особенностью двигателя является то, что нагнетательные и расширительные агрегаты расположены коаксиально в общей кольцевой камере и отделены друг от друга общим плавающим кольцевым ротором-поршнем. Двигатель оснащен механизмом для сообщения плавающему кольцевому ротору-поршню плоскопараллельного кругового движения, размещенный на одной из торцевых стенок кольцевой камеры. В противоположной распределительной торцевой стенке кольцевой камеры выполнены впускные и выпускные окна нагнетательного и расширительного агрегатов, отделенные друг от друга соответствующими подвижными поперечными перегородками. Отдельная камера сгорания размещена с внешней стороны распределительной торцевой стенки, и ее корпус снабжен механизмом перемещения относительно указанной стенки. Камера имеет плоскую стенку с окнами, периодически совмещенными с соответствующими окнами нагнетательного и распределительного агрегатов. Достоинствами двигателя является большая компактность роторно-поршневого двигателя в сравнении с обычными поршневыми двигателями, а так же благодаря тому, что объем полости расширения более чем в полтора раза больше объема полости сжатия достигается более полное Использование энергии расширения горючей смеси. Данный аналог, так же как и предыдущий, является двигателем внутреннего сгорания (ДВС) с выносной камерой сгорания, поэтому ему так же присущи все недостатки ДВС. Кроме того, сложность системы газораспределения и проблемы с уплотнением кольцевого поршня уменьшают конкурентоспособность такого двигателя относительно общеизвестных поршневых двигателей внутреннего сгорания.A heat engine is known (patent of Russia 2204032 C1 F02B 53/08; F02G 3/02) which contains a housing with discharge and expansion units, each of which is equipped with an annular rotor - a piston, and an external combustion chamber, alternately connected to these units. A feature of the engine is that the discharge and expansion units are located coaxially in a common annular chamber and are separated from each other by a common floating annular rotor-piston. The engine is equipped with a mechanism for communicating to the floating annular rotor-piston of plane-parallel circular motion, located on one of the end walls of the annular chamber. Inlet and outlet windows of the discharge and expansion units are made in the opposite distribution end wall of the annular chamber, separated from each other by respective movable transverse partitions. A separate combustion chamber is located on the outside of the distribution end wall, and its housing is equipped with a movement mechanism relative to the specified wall. The chamber has a flat wall with windows periodically aligned with the corresponding windows of the discharge and distribution units. The advantages of the engine are the large compactness of the rotary piston engine in comparison with conventional piston engines, and also due to the fact that the volume of the expansion cavity is more than one and a half times larger than the volume of the compression cavity, a more complete utilization of the expansion energy of the combustible mixture is achieved. This analogue, like the previous one, is an internal combustion engine (ICE) with an external combustion chamber, so it also has all the disadvantages of an internal combustion engine. In addition, the complexity of the gas distribution system and problems with the sealing of the annular piston reduce the competitiveness of such an engine relative to well-known reciprocating internal combustion engines.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является роторный двигатель внешнего сгорания (роторный двигатель Стирлинга) по патенту RU №2208176 (опубликован 10.07.2003 г.) который принимается за аналог-прототип. Сущность технического решения прототипа заключается в том, что двигатель содержит объемную роторную машину, включающую в себя статор с торцевыми крышками, ротор-поршень, связанный через трансмиссию с выходным силовым валом, содержит так же нагреватель, регенератор, холодильник, каналы, оборудованные клапанами, рабочую среду и устройство регулирования давления рабочей среды. Статор прототипа оборудован тремя подвижными перегородками-шиберами, образующими, в совокупности со статором и ротором-поршнем, силовую, вытеснительную и промежуточную камеры. При этом цилиндрический ротор-поршень посажен на кривошип силового выходного вала и катится по внутренней цилиндрической поверхности статора либо он посажен соосно с силовым валом и оборудован по крайней мере одним кулачком. В этом двигателе основным нововведением является наличие промежуточной камеры, выполняющей функцию буферной емкости для отработанного газа и роль временного замедлителя, дающего возможность нагреть газ во время движения кулачка ротора по промежуточной камере. При всех несомненных достоинствах прототипа следует заметить, что полезные (рабочие) объемы камер составляют лишь небольшую часть от внутреннего объема цилиндрической полости статора, т.к. большую часть занимает объем ротора. Это обстоятельство является препятствием для улучшения массогабаритных характеристик двигателя.The closest set of essential features to the claimed technical solution is a rotary external combustion engine (Stirling rotary engine) according to patent RU No. 2208176 (published July 10, 2003) which is taken as an analogue prototype. The essence of the technical solution of the prototype is that the engine contains a volumetric rotary machine, including a stator with end caps, a rotor-piston connected through a transmission to the output power shaft, also contains a heater, a regenerator, a refrigerator, channels equipped with valves, a working medium and device for regulating the pressure of the working medium. The stator of the prototype is equipped with three movable partitions-gates, forming, in conjunction with the stator and rotor-piston, the power, displacement and intermediate chambers. In this case, the cylindrical rotor-piston is mounted on the crank of the power output shaft and rolls along the inner cylindrical surface of the stator or it is mounted coaxially with the power shaft and is equipped with at least one cam. In this engine, the main innovation is the presence of an intermediate chamber, which acts as a buffer tank for the exhaust gas and the role of a temporary moderator, which makes it possible to heat the gas while the rotor cam moves along the intermediate chamber. For all the undoubted advantages of the prototype, it should be noted that the useful (working) volumes of the chambers make up only a small part of the internal volume of the cylindrical cavity of the stator, since most of it is rotor volume. This fact is an obstacle to improving the overall dimensions of the engine.
Полезная модель имеет своей целью расширение арсенала конструктивных решений, используемых в двигателях внешнего сгорания. Техническим результатом полезной модели является более полное, по сравнению с прототипом, использование внутреннего объема статора.The utility model aims to expand the arsenal of design solutions used in external combustion engines. The technical result of the utility model is a more complete, compared with the prototype, the use of the internal volume of the stator.
Сущность полезной модели заключается в том, что в тепловой двигатель внешнего сгорания, содержащий объемную роторно-поршневую машину с выходным валом, резервуар - нагреватель и резервуар - холодильник, причем камеры объемной роторно-поршневой машины образованы двумя плоскими торцевыми крышками, внутренней цилиндрической полостью неподвижного цилиндрического статора, наружной поверхностью расположенного внутрь этой полости ротора-поршня, плоской, расположенной параллельно оси статора, наружной, по отношению к ротору-поршню, перегородкой-шибером, которая зафиксирована по углу поворота относительно статора, цилиндрическая полость статора снабжена окнами внешних по отношению к ротору-поршню камер, к окнам этих камер подсоединены трубопроводы, целесообразно сообщающиеся с резервуаром-нагревателем, резервуаром-холодильником и другими устройствами, причем ротор-поршень механически соединен с выходным валом, введены следующие существенные конструктивные изменения:The essence of the utility model is that in a heat engine of external combustion containing a volumetric rotary piston machine with an output shaft, the reservoir is a heater and the reservoir is a refrigerator, and the chambers of the volumetric rotary piston machine are formed by two flat end caps, an inner cylindrical cavity of a fixed cylindrical stator, the outer surface located inside this cavity of the rotor-piston, flat, located parallel to the axis of the stator, the outer, relative to the rotor-piston, partition with a gate, which is fixed at an angle of rotation relative to the stator, the cylindrical cavity of the stator is equipped with windows of chambers external to the rotor-piston, pipelines are connected to the windows of these chambers, it is advisable to communicate with the heater tank, the refrigerator tank and other devices, and the rotor the piston is mechanically connected to the output shaft, the following significant structural changes have been introduced:
- Окна внешних камер выполнены на минимальном расстоянии от наружной перегородки-шибера по обе ее стороны- The windows of the external cameras are made at a minimum distance from the outer partition-gate on both sides
- Объемная роторно-поршневая машина снабжена неподвижным цилиндрическим сердечником, расположенным коаксиально цилиндрической полости статора.- Volumetric rotary piston machine is equipped with a fixed cylindrical core located coaxially to the cylindrical cavity of the stator.
- Ротор-поршень выполнен в форме трубы, примыкающей своею наружной поверхностью к внутренней поверхности цилиндрической полости статора, а внутренней поверхностью примыкающей к внешней цилиндрической поверхности сердечника, торцевыми поверхностями примыкающей к плоским торцевым крышкам.- The rotor-piston is made in the form of a pipe adjacent its outer surface to the inner surface of the cylindrical cavity of the stator, and the inner surface adjacent to the outer cylindrical surface of the core, the end surfaces adjacent to the flat end caps.
- Ротор-поршень соединен с механизмом, обеспечивающим его плоскопараллельное движение внутри внутренней цилиндрической полости статора, при котором ось ротора-поршня эксцентрично вращается вокруг оси цилиндрической полости статора таким образом, что обеспечивается непрерывный контакт наружной и внутренней поверхностей ротора-поршня соответственно с внутренней поверхностью статора и с цилиндрической поверхностью сердечника.- The rotor-piston is connected to a mechanism that ensures its plane-parallel movement inside the inner cylindrical cavity of the stator, in which the axis of the rotor-piston eccentrically rotates around the axis of the cylindrical cavity of the stator so that the external and internal surfaces of the rotor-piston, respectively, are connected with the inner surface of the stator and with a cylindrical surface of the core.
Во внутренней полости ротора-поршня параллельно оси статора размещена плоская внутренняя перегородка-шибер, зафиксированная по углу поворота относительно сердечника и расположенная по отношению к наружной перегородке-шиберу под углом в пределах 30-120 угловых градусов, образуя внутренние камеры объемной роторно-поршневой машины.In the inner cavity of the rotor-piston parallel to the stator axis, there is a flat inner baffle-gate, fixed by the angle of rotation relative to the core and located relative to the outer baffle-gate at an angle within 30-120 angular degrees, forming the inner chambers of the volumetric rotary-piston machine.
- По обе стороны от внутренней перегородки-шибера, на минимальном от нее расстоянии, в сердечнике выполнены окна внутренних камер, сообщающиеся с внутренним пространством ротора-поршня, к указанным окнам подсоединены трубопроводы.- On both sides of the inner gate-gate, at a minimum distance from it, in the core there are windows of the inner chambers communicating with the inner space of the rotor-piston, pipelines are connected to the said windows.
- Посредством трубопроводов соединены через резервуар-холодильник одно окно внутренней камеры и одно окно внешней камеры, а именно окна, расположенные на минимальном одно от другого расстоянии при измерении от центра поперечных сечений этих окон в зоне их пересечения с соответствующими камерами.- Through pipelines, one window of the inner chamber and one window of the outer chamber are connected through a refrigerator, namely, windows located at a minimum distance from each other when measuring from the center of the cross-sections of these windows in the zone of their intersection with the corresponding chambers.
- Другая пара окон соединена посредством трубопроводов через резервуар-нагреватель, причем между окном внутренней камеры я резервуаром - нагревателем установлен обратный клапан в направлении открытого протока от окна камеры к резервуару-нагревателю.- Another pair of windows is connected via pipelines through the heater tank, and a check valve is installed between the window of the inner chamber and the reservoir heater in the direction of the open duct from the chamber window to the reservoir heater.
Обозначенная сущность полезной модели очевидным образом связана с заявленным техническим результатом, т.к. ротор-поршень имеет кольцевое сечение и внутреннее цилиндрическое пространство ротора-поршня образует внутренние рабочие камеры двигателя.The indicated essence of the utility model is obviously related to the claimed technical result, because the rotor-piston has an annular cross section and the inner cylindrical space of the rotor-piston forms the internal working chambers of the engine.
Совокупность существенных признаков полезной модели не известна из уровня техники, следовательно, техническое решение является новым, причем обозначенная выше сущность полезной модели сообразна поставленной цели и отвечает заявленному техническому результату.The set of essential features of the utility model is not known from the prior art, therefore, the technical solution is new, and the essence of the utility model indicated above is consistent with the set goal and meets the claimed technical result.
На Фиг.1 изображена схема теплового двигателя внешнего сгорания с более подробным изображением примененной в двигателе объемной роторно-поршневой машины.Figure 1 shows a diagram of a heat engine of external combustion with a more detailed image used in the engine of a volumetric rotary piston machine.
На Фиг.2а, 2б, 2в изображена схема трех основных фаз полного цикла работы теплового двигателя внешнего сгорания, позволяющая пояснить принцип его действия.On figa, 2b, 2c shows a diagram of the three main phases of the full cycle of the heat engine of external combustion, which allows to explain the principle of its action.
Тепловой двигатель внешнего сгорания, содержит объемную роторно-поршневую машину (1), резервуар-нагреватель (2) и резервуар-холодильник (3), причем камеры объемной роторно-поршневой машины образованы двумя плоскими торцевыми крышками (не показаны), внутренней цилиндрической полостью неподвижного цилиндрического статора (4), наружной поверхностью расположенного внутри этой полости ротора-поршня (5), плоской, расположенной параллельно оси статора, наружной, по отношению к ротору-поршню, перегородкой-шибером (6), которая зафиксирована по углу поворота относительно статора (4), цилиндрическая полость статора снабжена окнами (7) и (8) внешних, по отношению к ротору-поршню (5), камер (9) и (10), к окнам этих камер подсоединены трубопроводы (11) и (12), сообщающиеся с резервуаром-нагревателем (2) и резервуаром-холодильником (3) соответственно. Согласно расчетам, наилучшие характеристики двигателя обеспечиваются в том случае, если объемы резервуара-нагревателя (2) и резервуара-холодильника (3) соотносятся в пропорции 1:3. Окна (7) и (8) внешних камер (9) и (10) выполнены на минимальном расстоянии от наружной перегородки-шибера (6) по обе ее стороны. Объемная роторно-поршневая машина 1 снабжена неподвижным цилиндрическим сердечником (13), установленным коаксиально цилиндрической полости статора (4). Ротор-поршень (5) выполнен в форме трубы, примыкающей своею наружной поверхностью к внутренней поверхности цилиндрической полости статора (4), внутренней поверхностью примыкающей к наружной цилиндрической поверхности сердечника (13), а торцевыми поверхностями примыкающей к плоским торцевым крышкам (не показаны). Ротор-поршень (5) соединен с механизмом (14), обеспечивающим его плоскопараллельное движение (качающееся) внутри внутренней цилиндрической полости статора (4), при котором ось ротора-поршня эксцентрично вращается вокруг оси цилиндрической полости статора таким образом, что обеспечивается непрерывный контакт наружной и внутренней поверхностей ротора-поршня соответственно с внутренней цилиндрической поверхностью статора (4) и с внешней цилиндрической поверхностью сердечника (13). Такой механизм может быть выполнен как совокупность двух или более кривошипных механизмов, пальцы которых укреплены в теле ротора-поршня (5) с возможностью вращения, а цапфы заподлицо укреплены в плоских торцевых крышках объемной машины (1) так же с возможностью вращения. Для уравновешивания динамических сил на цапфах кривошипных механизмов могут быть установлены противовесы (не показаны), расположенные оппозитно пальцам механизмов по общеизвестной механической схеме» (см. например: Дизели. Справочник. Под ред. В.А.Ваншейдта и др. Л. Машиностроение 1977, стр.115). Ротор-поршень (5) механически соединен с выходным валом (не показан) объемной роторно-поршневой машины (1) через зубчатую передачу (не показана) от двух или более цапф кривошипа к выходному валу. Во внутренней полости ротора-поршня (5) параллельно оси статора (4) размещена плоская внутренняя перегородка-шибер (15), зафиксированная по углу поворота относительно сердечника (13) и расположенная по отношению к наружной перегородке-шиберу (6) под углом в пределах 30-120 угловых градусов, образуя внутренние камеры (16) и (17) объемной роторно-поршневой машины (1). По обе стороны от внутренней перегородки-шибера (15), на минимальном от нее расстоянии, в сердечнике (13) выполнены окна внутренних камер (18) и (19), сообщающиеся с внутренним пространством ротора - поршня (5), к указанным окнам подсоединены трубопроводы (20) и (21). Посредством трубопровода (20) соединено через резервуар-холодильник (3) окно (18) внутренней камеры (17) и окно (7) внешней камеры (9), эти окна, расположены на минимальном одно от другого расстоянии при измерении от центра поперечных сечений этих окон в зоне их пересечения с соответствующими камерами. Окна (8) и (19) соединены посредством трубопроводов (11) и (21) через резервуар-нагреватель (2), причем между окном внутренней камеры (19) и резервуаром-нагревателем (2) установлен обратный клапан (22) в направлении открытого протока от окна камеры к резервуару-нагревателю. Конструкция перегородок-шиберов (6) и (15) обеспечивает их плоское движение в посадочных гнездах статора (4) и сердечника (15) и непрерывный герметичный контакт соответственно с внешней и с внутренней поверхностями ротора-поршня (5). Конструктивное решение этих узлов может быть следующее: в статоре (4) наружная перегородка-шибер (6) одним своим концом посажена в плоский щелевой канал (23), выполненный в теле статора (4), на другом же ее конце выполнены проушины (24), шарнирно связанные с бегунками (25), размещенными в канавках (26) на торцевых поверхностях ротора-поршня (5). Аналогично в сердечнике (13) внутренняя перегородка-шибер (15) одним своим концом посажена в плоский щелевой канал (27), выполненный в теле сердечника (13), на другом же ее конце выполнены проушины (28), шарнирно связанные с бегунками (29), размещенными в канавках (30) на торцевых поверхностях ротора-поршня.A heat engine of external combustion, contains a volumetric rotary piston machine (1), a reservoir heater (2) and a reservoir cooler (3), moreover, the chambers of a volumetric rotary piston machine are formed by two flat end caps (not shown), the inner cylindrical cavity is stationary a cylindrical stator (4), the outer surface of the rotor-piston (5) located inside this cavity, flat, parallel to the axis of the stator, external, relative to the rotor-piston, by a gate-gate (6), which is fixed at an angle the gate relative to the stator (4), the cylindrical cavity of the stator is equipped with windows (7) and (8) external, relative to the rotor-piston (5), chambers (9) and (10), pipelines (11) are connected to the windows of these chambers (12) in communication with the heating reservoir (2) and the cooling reservoir (3), respectively. According to the calculations, the best engine performance is ensured if the volumes of the tank-heater (2) and the tank-cooler (3) are correlated in a ratio of 1: 3. The windows (7) and (8) of the outer chambers (9) and (10) are made at a minimum distance from the outer gate-gate (6) on both sides of it. Volumetric rotary piston machine 1 is equipped with a fixed cylindrical core (13) mounted coaxially to the cylindrical cavity of the stator (4). The rotor-piston (5) is made in the form of a pipe adjacent its outer surface to the inner surface of the cylindrical cavity of the stator (4), the inner surface adjacent to the outer cylindrical surface of the core (13), and the end surfaces adjacent to the flat end caps (not shown). The rotor-piston (5) is connected to the mechanism (14), ensuring its plane-parallel motion (swinging) inside the inner cylindrical cavity of the stator (4), in which the axis of the rotor-piston eccentrically rotates around the axis of the cylindrical cavity of the stator in such a way that continuous contact of the outer and the inner surfaces of the rotor-piston, respectively, with the inner cylindrical surface of the stator (4) and with the outer cylindrical surface of the core (13). Such a mechanism can be performed as a combination of two or more crank mechanisms, the fingers of which are mounted rotatably in the body of the rotor-piston (5), and the pins are flush mounted in the flat end caps of the volumetric machine (1) with the same possibility of rotation. To balance the dynamic forces on the trunnions of the crank mechanisms, counterweights (not shown) can be mounted opposite to the fingers of the mechanisms according to the well-known mechanical scheme "(see, for example, Diesels. Handbook. Edited by V. A. Vansheydt and others L. Machine-building 1977 p. 115). The rotor-piston (5) is mechanically connected to the output shaft (not shown) of the volumetric rotary-piston machine (1) through a gear transmission (not shown) from two or more axles of the crank to the output shaft. In the inner cavity of the rotor-piston (5) parallel to the axis of the stator (4) there is a flat inner baffle-gate (15), fixed by the angle of rotation relative to the core (13) and located in relation to the outer baffle-gate (6) at an angle within 30-120 angular degrees, forming the inner chambers (16) and (17) of the volumetric rotary piston machine (1). On both sides of the inner gate-gate (15), at a minimum distance from it, in the core (13) there are windows of the inner chambers (18) and (19) communicating with the inner space of the rotor-piston (5), connected to the said windows pipelines (20) and (21). By means of the pipeline (20), the window (18) of the inner chamber (17) and the window (7) of the outer chamber (9) are connected through a cooler tank (3), these windows are located at a minimum distance from one another when measured from the center of the cross sections of these windows in the zone of their intersection with the corresponding cameras. The windows (8) and (19) are connected via pipelines (11) and (21) through the heater tank (2), and a check valve (22) is installed between the window of the inner chamber (19) and the heater tank (2) in the open direction duct from the camera window to the heater tank. The design of the gate partitions (6) and (15) ensures their flat movement in the mounting slots of the stator (4) and the core (15) and continuous tight contact with the external and internal surfaces of the rotor-piston (5), respectively. The constructive solution of these nodes can be as follows: in the stator (4), the external gate-gate (6) is seated at one end in a flat slot channel (23) made in the stator body (4), and eyes (24) are made on its other end articulated with sliders (25) located in grooves (26) on the end surfaces of the rotor-piston (5). Similarly, in the core (13), the inner gate-gate (15) is seated at one end in a flat slot channel (27) made in the core body (13), while at its other end there are eyes (28) pivotally connected to the runners (29 ) located in the grooves (30) on the end surfaces of the rotor-piston.
Тепловой двигатель внешнего сгорания работает следующим образом:A thermal external combustion engine operates as follows:
а) За начало цикла работы двигателя примем положение (Фиг.2а), когда линия эксцентриситета (так далее по тексту), т.е. линия, соединяющая в плане геометрические центры ротора-поршня 5 и статора 4 образует с вертикалью угол 45° (движение линии контакта наружной поверхности ротора-поршня (5) и внутренней поверхности статора (4) происходит по часовой стрелке). Газ из резервуара-нагревателя (2), изотермически расширяясь, за счет подводимой тепловой энергии, под давлением поступает в расширяющуюся внешнюю камеру (10) и результирующей силой своего давления на наружную поверхность ротора-поршня (5), приложенной эксцентрично к его оси, приводит ротор-поршень (5) в движение. Внешняя камера (9) начинает при этом уменьшаться в объеме (сжиматься), и газ из нее поступает в резервуар-холодильник (3), где охлаждается и сжимается, имея при этом возможность перетекания во внутреннюю камеру (17). Внутренняя камера (17), в этом положении обладает максимальным объемом, а камера (16) соответственно - минимальным.a) For the beginning of the cycle of the engine we take the position (Fig.2A), when the line of eccentricity (so on in the text), i.e. the line connecting in plan the geometric centers of the rotor-piston 5 and the stator 4 forms a 45 ° angle with the vertical (the contact line of the outer surface of the rotor-piston (5) and the inner surface of the stator (4) move clockwise). Gas from the reservoir-heater (2), expanding isothermally due to the supplied heat energy, under pressure enters the expanding external chamber (10) and the resulting force of its pressure on the outer surface of the rotor-piston (5), applied eccentrically to its axis, rotor-piston (5) in motion. In this case, the external chamber (9) begins to decrease in volume (compress), and gas from it enters the cooler tank (3), where it is cooled and compressed, while being able to flow into the internal chamber (17). The inner chamber (17), in this position, has a maximum volume, and the chamber (16), respectively, is minimal.
б) По мере движения ротора-поршня (5) линия эксцентриситета поворачивается и составляет с вертикалью угол 90° (Фиг.2б). Конфигурация внутренних камер (16) и (17) изменилась за счет прохождения линии контакта ротора (4) и сердечника (13) через плоскость внутренней перегородки-шибера (15). Камера (16) теперь содержит охлажденный газ, имеет максимальный объем и сжимается, а камера (17), имеет минимальный объем и расширяется. Газ из резервуара-нагревателя (2), расширяясь, под давлением продолжает поступать в расширяющуюся внешнюю камеру (10) и двигать ротор-поршень (5). Из сжимающейся камеры (9) газ продолжает поступать в резервуар-холодильник (3) и, далее, в расширяющуюся внутреннюю камеру (17). Содержащийся во внутренней камере (16) охлажденный газ, начинает адиабатически сжиматься, не имея выхода, поскольку давление в камере (10), соединенной с резервуаром-нагревателем (2), препятствует протоку газа из камеры (16) через обратный клапан (22) и резервуар-нагреватель (2) в камеру (10). Давление в камере (16) при этом повышается, а внутренняя энергия газа растет (запасается). При выравнивании давления во внутренней камере (16) и внешней камере (10) начинается вытеснение газа из камеры (16) через обратный клапан (22) и резервуар - нагреватель (2) во внешнюю камеру (10), при этом энергия, запасечная газом при сжатии в камере (16), расходуется с пользой в процессе его расширения в камере (10), складываясь с энергией, сообщенной газу в резервуаре-нагревателе (2). Поскольку объем и неуравновешенные поверхности у камеры (10) превышают таковые у камеры (16), то на сжатие газа в камере (16) расходуется лишь часть механической работы, совершаемой газом в результате его расширения во внешней камере (10). Следовательно, при определенных соотношениях объемов внутренних и внешних камер, данную фазу цикла двигатель может проходить даже без использования маховика. Расчеты показывают, что для этого объем резервуара-нагревателя должен быть не меньше максимального объема внешней камеры.b) As the rotor-piston (5) moves, the eccentricity line rotates and makes an angle of 90 ° with the vertical (Fig.2b). The configuration of the inner chambers (16) and (17) changed due to the passage of the contact line of the rotor (4) and the core (13) through the plane of the inner gate-gate (15). The chamber (16) now contains chilled gas, has a maximum volume and is compressed, and the chamber (17) has a minimum volume and expands. Gas from the reservoir-heater (2), expanding, continues to flow under pressure into the expanding external chamber (10) and move the rotor-piston (5). From the compressing chamber (9), gas continues to flow into the cooler tank (3) and, further, into the expanding inner chamber (17). The cooled gas contained in the inner chamber (16) begins to adiabatically compress, having no outlet, since the pressure in the chamber (10) connected to the heater tank (2) prevents the gas from flowing from the chamber (16) through the check valve (22) and the heater tank (2) into the chamber (10). In this case, the pressure in the chamber (16) increases, and the internal energy of the gas increases (is stored). When the pressure is equalized in the inner chamber (16) and the outer chamber (10), gas is displaced from the chamber (16) through the check valve (22) and the reservoir-heater (2) into the outer chamber (10), while the energy stored by the gas at compression in the chamber (16), is consumed with benefit in the process of its expansion in the chamber (10), adding to the energy communicated to the gas in the heater tank (2). Since the volume and unbalanced surfaces of the chamber (10) exceed those of the chamber (16), only a part of the mechanical work performed by the gas as a result of its expansion in the outer chamber (10) is spent on gas compression in the chamber (16). Therefore, with certain ratios of volumes of internal and external chambers, the engine can go through this phase of the cycle even without using a flywheel. Calculations show that for this the volume of the tank-heater should be no less than the maximum volume of the external chamber.
в) Ротор-поршень (5) перемещается, линия эксцентриситета поворачивается далее и составляет 0° с вертикалью, т.е. совпадает с нею (Фиг.2в). Это окончание цикла Внешняя камера (10) достигла максимального объема и заполнена «мятым», т.е. отработавшим фазу расширения горячим газом. Внешняя камера (9) при этом имеет минимальный объем.c) The rotor-piston (5) moves, the eccentricity line rotates further and is 0 ° with the vertical, i.e. coincides with it (Figv). This end of the cycle. The outer chamber (10) reached its maximum volume and is filled with a “crumpled” one, i.e. the spent hot gas expansion phase. The external camera (9) has a minimum volume.
В следующий момент времени при дальнейшем движении ротора-поршня (5) и прохождении линии контакта ротора-поршня (5) и статора (4) через плоскость наружной перегородки-шибера (6), осуществится изменение конфигурации внешних камер. Камеры (10) и (9) осуществят взаимное превращение, и конфигурация всех камер объемной машины будет соответствовать описанной в пункте «а». Далее цикл повторяется.At the next moment of time, with further movement of the rotor-piston (5) and the passage of the contact line of the rotor-piston (5) and stator (4) through the plane of the outer baffle-gate (6), the configuration of the external chambers will be changed. The chambers (10) and (9) will mutually transform, and the configuration of all the chambers of the volumetric machine will be as described in paragraph “a”. Next, the cycle repeats.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132190/06U RU105946U1 (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | EXTERNAL COMBUSTION HEAT ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132190/06U RU105946U1 (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | EXTERNAL COMBUSTION HEAT ENGINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU105946U1 true RU105946U1 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010132190/06U RU105946U1 (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | EXTERNAL COMBUSTION HEAT ENGINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU105946U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU219164U1 (en) * | 2023-05-05 | 2023-06-30 | Георгий Валентинович Васильев | Aircraft engine inconspicuous |
-
2010
- 2010-07-30 RU RU2010132190/06U patent/RU105946U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU219164U1 (en) * | 2023-05-05 | 2023-06-30 | Георгий Валентинович Васильев | Aircraft engine inconspicuous |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6659744B1 (en) | Rotary two axis expansible chamber pump with pivotal link | |
| US6401686B1 (en) | Apparatus using oscillating rotating pistons | |
| WO2016095757A1 (en) | Rotary piston type working machine | |
| JPH05503334A (en) | rotary internal combustion engine | |
| US10408214B2 (en) | Fluid pressure changing device | |
| US11408286B2 (en) | Rotational displacement apparatus | |
| RU105946U1 (en) | EXTERNAL COMBUSTION HEAT ENGINE | |
| RU2449149C2 (en) | Internal combustion engine by potapov | |
| US20090241536A1 (en) | Stirling Engine Having a Rotary Power Piston in a Chamber that Rotates with the Output Drive | |
| RU2410554C2 (en) | Rotor inner combustion engine | |
| US11035364B2 (en) | Pressure changing device | |
| RU226493U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| US11873813B2 (en) | Suction/compression rotating mechanism, rotary compressor and rotary engine | |
| US10208599B2 (en) | Heat engine with linear actuators | |
| US4173439A (en) | Apparatus having expanding and contracting chamber | |
| RU2362883C2 (en) | Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft | |
| US4139336A (en) | Expansible chamber apparatus with pairs of cylindrical rollers | |
| RU1795237C (en) | Heat-utilizing cryogenic rotary gas machine | |
| US20050260092A1 (en) | Turbostatic compressor, pump, turbine and hydraulic motor and method of its operation | |
| RU134996U1 (en) | "NORMAS - MX-43" INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| EP0012781B1 (en) | Expansible chamber apparatus with pairs of cylindrical rollers | |
| RU2338903C1 (en) | Internal combustion engine | |
| JP2004530841A (en) | Rotary crank-connecting rod mechanism | |
| WO2012166080A1 (en) | Multy-cylinder reciprocating rotary engine | |
| ITNA940032A1 (en) | VARIABLE GEOMETRY ROTARY ENDOTHERMAL MOTOR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110703 |