RU2034994C1 - Reversible rotary engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: working fluid is fed selectively to bladings 7 and 8, having oppositely oriented blades, from inlet branch pipe 2 resulting in reversible rotation of rotor 6. The selective feeding is performed with slide valve 9 which overlaps working passages 4 and 5 selectively depending on which of bladings 7 and 8 is in operation. The working fluid is fed to the blades of bladings 7 and 8 through respective inlet openings 10 and 11. Hollow 12 made in slide valve 9 is used for selective overlapping passages 4 and 5. The slide valve can be cylindrical and serves as a piston in spaces 13 and 14 used for actuating linear movement of slide valve 9. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве турбопривода для различных механизмов вращения. The invention relates to mechanical engineering and can be used as a turbo drive for various rotation mechanisms.

Известна реверсивная турбинная установка, содержащая две турбинные ступени с противоположно вращающимися валами, поочередно соединяемыми с потребителем посредством муфт сцепления. Недостатками конструкции являются сложность и увеличение габаритов из-за наличия муфт сцепления, а также низкая надежность и долговечность вследствие быстрого износа этих муфт [1]
Наиболее близким техническим решением является реверсивный ротационный двигатель вихревого типа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и двумя параллельными кольцевыми рабочими каналами, установленный в корпусе соосно рабочим каналам цилиндрический ротор с двумя соответствующими каналами лопаточными венцами с противоположно ориентированными лопатками и размещенный в корпусе переключающий элемент с приводом для подвода рабочего тела из входного патрубка в соответствующий канал [2] В этой конструкции для реверсирования вращения используют осеподвижный ротор, перемещением которого подключают к работе соответствующие лопаточные венцы, а соответствующие впускные отверстия при этом перекрываются цилиндрической поверхностью ротора. Недостатком конструкции является низкий КПД из-за наличия больших потерь на утечки рабочего тела через зазор между отсекателем и цилиндрической поверхностью ротора, перекрывающей соответствующие впускное отверстие (этот зазор должен быть достаточно велик, так как ротор должен свободно вращаться и перемещаться в корпусе вдоль своей оси). Кроме того, выполнение ротора осеподвижным связано с усложнением конструкции, что снижает надежность машины в целом.Known reversible turbine installation, containing two turbine stages with oppositely rotating shafts, alternately connected to the consumer through clutches. Design disadvantages are complexity and increase in size due to the presence of clutches, as well as low reliability and durability due to the rapid wear of these couplings [1]
The closest technical solution is a reversible rotary vortex-type rotary engine, comprising a casing with inlet and outlet nozzles and two parallel annular working channels, a cylindrical rotor with two corresponding channels, vane crowns with oppositely oriented vanes and a switching element with drive for supplying the working fluid from the inlet to the corresponding channel [2] In this design for reversing the rotations use an immovable rotor, by moving which the corresponding blade crowns are connected to work, and the corresponding inlet openings are blocked by the cylindrical surface of the rotor. The design drawback is the low efficiency due to the large losses due to leakage of the working fluid through the gap between the cutter and the cylindrical surface of the rotor that overlaps the corresponding inlet (this gap should be large enough, since the rotor must freely rotate and move in the housing along its axis) . In addition, the execution of the rotor is motionless due to the complexity of the design, which reduces the reliability of the machine as a whole.

Целью изобретения является увеличение КПД. The aim of the invention is to increase the efficiency.

Это достигается тем, что в реверсивном ротационном двигателе, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого выполнены параллельные кольцевые рабочие каналы, в каждом из которых соосно установлены лопаточные венцы цилиндрического ротора с противоположно ориентированными лопатками и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода переключающий элемент, выполненный в виде установленного в корпусе с возможностью ограниченного перемещения параллельно оси ротора золотника со сквозными отверстиями, параллельными рабочим кольцевым каналам, и с секторной выемкой, расположенной между сквозными отверстиями на расстоянии от них, равном расстоянию между лопаточными венцами, и выполненной на обращенной к ротору поверхности. Секторная выемка выполнена с площадью поперечного сечения равной площади поперечного сечения рабочего кольцевого канала. Золотник выполнен в виде цилиндра. Привод золотника выполнен в виде полостей с каналами, образованных в корпусе двигателя, и в которых соответственно установлены с возможностью перемещения торцевые окончания золотника. This is achieved by the fact that in a reversible rotary engine containing a housing with inlet and outlet nozzles, inside of which parallel annular working channels are made, in each of which the blade crowns of the cylindrical rotor with oppositely oriented vanes are coaxially mounted and mounted with the possibility of reciprocating movement from the drive a switching element made in the form of installed in the housing with the possibility of limited movement parallel to the axis of the rotor of the spool with through holes parallel to the working annular channels, and with a sector recess located between the through holes at a distance from them, equal to the distance between the blade crowns, and made on the surface facing the rotor. Sector recess is made with a cross-sectional area equal to the cross-sectional area of the working annular channel. The spool is made in the form of a cylinder. The spool drive is made in the form of cavities with channels formed in the engine housing, and in which the end ends of the spool are respectively mounted with the possibility of movement.

На фиг. 1 изображен реверсивный ротационный двигатель вихревого типа в отключенном состоянии; на фиг.2 то же, один из лопаточных венцов подключен к работе; на фиг.3, 4, 5 разрезы А-А,Б-Б, В-В соответственно на фиг.2. In FIG. 1 shows a reversible rotary vortex-type rotary engine in an off state; figure 2 the same, one of the scapular crowns connected to work; figure 3, 4, 5 sections aa, bb, bb, respectively, in figure 2.

Реверсивный ротационный двигатель вихревого типа содержит корпус 1 с входным и выходным патрубками 2, 3 и двумя параллельными кольцевыми рабочими каналами 4, 5, установленный в корпусе 1 соосно рабочим каналам 4, 5 цилиндрический ротор 6 с двумя соответствующими каналами 4, 5 лопаточными венцами 7, 8 с противоположно ориентированными лопатками и размещенный отсекающий элемент в виде золотника 9 со сквозными отверстиями 10, 11, параллельными рабочим кольцевым каналам для подвода рабочего тела из входного патрубка 2 в соответствующий канал 4, 5. Золотник 9 установлен в корпусе 1 с возможностью ограниченного параллельного оси ротора 6 перемещения для выборочного сообщения рабочих каналов 4, 5 через соответствующие отверстия 10, 11 с входным патрубком 2. На обращенной к ротору 6 поверхности золотника 9 между впускными отверстиями 10, 11 выполнена параллельная рабочим каналам 4, 5 секторная выемка 12 равной по площади поперечного сечения канала 4 или 5, а расстояние l_з между выемкой 12 в близлежащим отверстием 10 (см. фиг.1) в направлении перемещения золотника 9 выбрано равным расстоянию l_в между лопаточными венцами 7, 8 ротора 6. Золотник 9 может быть выполнен цилиндрическим (см. фиг.3, 4 и 5). В этом случае двигатель может быть снабжен приводом для перемещений золотника 9, выполненным в виде полостей 13, 14, размещенных со стороны соответствующих торцев золотника 9, являющегося одновременно поршнем. Золотник 9 подпружинен со стороны торцев пружинами 15, 16, удерживающими его в нейтральном положении, в котором выступ 17 золотника 9 перекрывает отверстие входного патрубка 2 (см. фиг.1). Выступ 17 золотника 11 размещен в продольном пазу 18 корпуса 1, являющемся направляющей при перемещениях золотника 9. Полости 13, 14 выполнены с каналами 19, 20 для подвода рабочей среды.The reversible rotary vortex-type rotary engine comprises a housing 1 with inlet and outlet nozzles 2, 3 and two parallel annular working channels 4, 5, a cylindrical rotor 6 with two corresponding channels 4, 5 by blade crowns 7 installed coaxially to the working channels 4, 5, 8 with oppositely oriented blades and a placed shut-off element in the form of a spool 9 with through holes 10, 11 parallel to the working annular channels for supplying the working fluid from the inlet pipe 2 to the corresponding channel 4, 5. Gold nick 9 is installed in the housing 1 with the possibility of a limited parallel axis of the rotor 6 to move for selective communication of the working channels 4, 5 through the corresponding holes 10, 11 with the inlet pipe 2. On the surface of the spool 9 facing the rotor 6 between the inlets 10, 11 is made parallel to the working channels 4, 5, the sector recess 12 is equal in cross-sectional area to channel 4 or 5, and the distance l _s between the recess 12 in a nearby hole 10 (see figure 1) in the direction of movement of the spool 9 is chosen equal to the distance l _in between the blade crowns 7, 8 of the rotor 6. The spool 9 can be made cylindrical (see figure 3, 4 and 5). In this case, the engine can be equipped with a drive for moving the spool 9, made in the form of cavities 13, 14 located on the side of the corresponding ends of the spool 9, which is also a piston. The spool 9 is spring-loaded from the side of the ends by springs 15, 16 holding it in a neutral position, in which the protrusion 17 of the spool 9 closes the opening of the inlet pipe 2 (see Fig. 1). The protrusion 17 of the spool 11 is placed in the longitudinal groove 18 of the housing 1, which is the guide during movements of the spool 9. The cavities 13, 14 are made with channels 19, 20 for supplying a working medium.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

В нейтральном положении (см. фиг.1) золотника 9 его выступ 17 перекрывает отверстие входного патрубка 2 и рабочее тело (например, сжатый воздух) не поступает в машину. Двигатель не работает. При необходимости включить двигатель с вращением, например, против часовой стрелки (см. фиг.2, 3 и 4) в полость 13 подают сжатый воздух. Золотник 9 перемещается в крайнее правое положение, сжимая пружину 16 на противоположном торце. Выступ 17, перемещаясь по пазу 18, открывает отверстие входного патрубка 2 и рабочее тело по пазу 18 через впускное отверстие 10 поступает на лопатки венца 7 и в рабочий канал 4. Проходя по последнему, рабочее тело взаимодействует с лопатками венца 7, приводя ротор 6 во вращение против часовой стрелки (см. фиг.3). Золотник 9 обеспечивает также отвод рабочего тела из канала 4 через выходной патрубок 3. Другая ступень двигателя, состоящая из лопаточного венца 8 и рабочего канала 5, в силу противоположной ориентации лопаток работает в режиме нагнетателя, однако давления этот "нагнетатель" не создает, из-за наличия выемки 12, располагающейся напротив канала 5. Если нет давления, значит нет и потерь на его создание. При необходимости изменить направление вращения сбрасывают давление из полости 13 (золотник 9 принимает при этом нейтральное положение под действием пружины 16) и подают давление в полость 14. Золотник 9 перемещается в крайнее левое положение и работа машины происходит по аналогии с вышеописанным, но ступени, образованные лопаточными венцами 7, 8 и соответствующими каналами 4, 5 меняются ролями. In the neutral position (see figure 1), the spool 9, its protrusion 17 overlaps the opening of the inlet pipe 2 and the working fluid (for example, compressed air) does not enter the machine. The engine is not running. If necessary, turn on the engine with rotation, for example, counterclockwise (see Fig.2, 3 and 4) in the cavity 13 serves compressed air. The spool 9 moves to its extreme right position, compressing the spring 16 at the opposite end. The protrusion 17, moving along the groove 18, opens the opening of the inlet pipe 2 and the working fluid passes through the groove 18 through the inlet 10 to the blades of the crown 7 and to the working channel 4. Passing along the latter, the working fluid interacts with the blades of the crown 7, bringing the rotor 6 into counterclockwise rotation (see figure 3). The spool 9 also provides for the removal of the working fluid from the channel 4 through the outlet pipe 3. Another stage of the engine, consisting of a blade ring 8 and the working channel 5, due to the opposite orientation of the blades, operates in the supercharger mode, but this “supercharger” does not create pressure, for the presence of a recess 12 located opposite the channel 5. If there is no pressure, then there are no losses for its creation. If necessary, change the direction of rotation, depressurize the cavity 13 (the valve 9 assumes a neutral position under the action of the spring 16) and apply pressure to the cavity 14. The valve 9 moves to its leftmost position and the machine operates by analogy with the above, but the steps formed scapular crowns 7, 8 and the corresponding channels 4, 5 change roles.

Claims (4)

1. РЕВЕРСИВНЫЙ РОТАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого выполнены параллельные рабочие кольцевые каналы, в каждом из которых соосно установлены лопаточные венцы цилиндрического ротора с противоположно ориентированными лопатками, и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода переключающий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД двигателя, переключающий элемент выполнен в виде установленного в корпусе с возможностью ограниченного перемещения параллельно оси ротора золотника со сквозными отверстиями, параллельными рабочим кольцевым каналам, и с секторной выемкой, расположенной между сквозными отверстиями на расстоянии от них, равном расстоянию между лопаточными венцами, и выполненной на обращенной к ротору поверхности. 1. REVERSE ROTARY ENGINE, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, inside which parallel working annular channels are made, in each of which the blade crowns of a cylindrical rotor with oppositely oriented vanes are coaxially mounted, and a switching element is mounted with the possibility of reciprocating movement from the drive, characterized in that, in order to increase the efficiency of the engine, the switching element is made as installed in the housing with limited movement I am parallel to the axis of the spool rotor with through holes parallel to the working annular channels, and with a sector recess located between the through holes at a distance from them equal to the distance between the blade crowns and made on the surface facing the rotor. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что секторная выемка выполнена с площадью поперечного сечения, равной площади поперечного сечения рабочего канала. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the sector recess is made with a cross-sectional area equal to the cross-sectional area of the working channel. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что золотник выполнен в виде цилиндра. 3. The engine according to claim 1, characterized in that the spool is made in the form of a cylinder. 4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что привод золотника выполнен в виде полостей с каналами, образованных в корпусе двигателя и в которых соответственно установлены с возможностью перемещения торцевые окончания золотника. 4. The engine according to claim 3, characterized in that the spool drive is made in the form of cavities with channels formed in the motor housing and in which the end ends of the spool are respectively mounted with the possibility of movement.

Images