RU2241131C1 - Internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to rotary engines with constant volume combustion chamber. Proposed engine has stationary stator accommodating combustion chamber made in form of gun barrel. Chamber is installed relative to rotating rotor wheel so that jet of gas from combusted or heated working medium is directed square to axis of combustion chamber onto blade arranged in radial plane of rotor. Position of combustion chamber at turning of rotor is coordinated with beginning of ignition of working medium. Combustion products are directed into inner space of rotor through hole arranged in tail part of slot.

EFFECT: increased efficiency in operation.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а также к роторным компрессорам.The invention relates to internal combustion engines, as well as to rotary compressors.

Известны поршневые двигатели внутреннего сгорания, содержащие цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, впускные и выпускные клапаны (см. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности “Двигатели внутреннего сгорания” /В.П.Алексеев, В.Ф.Воронин, Л.В.Грехов и др./ Под общ. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. – 288с. - С.5 и рис.1,а). Недостатком известных поршневых двигателей является ограниченная агрегатная мощность, высокий уровень шума, относительно большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя, токсичность выпускных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающее частоту вращения, особенно при значительных размерах двигателя, и являющееся причиной появления неуравновешенных сил инерции и моментов на них, сложность конструкции из-за наличия кривошипно-шатунного механизма, невозможность их быстрого запуска при низких температурах, перегрев при высоких температурах.Known piston internal combustion engines containing a cylinder, piston, connecting rod, crankshaft, intake and exhaust valves (see. Internal combustion engines: Design and operation of piston and combined engines: A textbook for university students majoring in "Internal combustion engines" / B.P. .Alekseev, V.F. Voronin, L.V. Grekhov et al. / Under the general editorship of A.S. Orlin, M.G. Kruglov. - 4th ed., Revised and revised - M. : Mechanical Engineering, 1990. - 288 pp. - C.5 and Fig. 1, a). A disadvantage of known piston engines is their limited aggregate power, high noise level, relatively high crankshaft rotation speed during start-up and the impossibility of directly connecting it to the consumer drive wheels, exhaust gas toxicity, reciprocating piston movement limiting the rotational speed, especially with significant engine sizes , and which is the reason for the appearance of unbalanced inertia forces and moments on them, the complexity of the design due to the presence of a crank tune mechanism, the impossibility of their quick start at low temperatures, overheating at high temperatures.

Известны роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых возвратно-поступательное движение поршней заменено вращательным, планетарным движением ротора треугольной формы в корпусе, выполненного в форме эпитрохоиды (эпициклоиды) (см. То же. с.253 и рис.179, 180). Отсутствие поступательно движущихся масс позволяет увеличивать частоту вращения вала отбора мощности двигателя, что, в свою очередь, дает возможность при одинаковом массовом заряде рабочего объема получать большую мощность двигателя. При одинаковой мощности роторно-поршневые двигатели компактнее обычных поршневых двигателей и легче их.Rotary piston internal combustion engines are known in which the reciprocating movement of the pistons is replaced by the rotational, planetary movement of a triangular-shaped rotor in a housing made in the form of epitrochoid (epicycloids) (see The same. P. 253 and Fig. 179, 180). The absence of translationally moving masses makes it possible to increase the rotational speed of the engine power take-off shaft, which, in turn, makes it possible to obtain large engine power with the same mass charge of the working volume. With the same power, rotary piston engines are more compact and lighter than conventional piston engines.

Известны газотурбинные двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеру сгорания, насос для подачи рабочего тела через форсунку, компрессор для нагнетания воздуха, установленный на одном валу с рабочим колесом газовой турбины, направляющий аппарат для подачи продуктов сгорания в газовую турбину (см. То же, с.5 и рис.1,б). Газотурбинные двигатели могут работать с высокой частотой вращения, позволяют более полно использовать энергию горячих газов. Однако они сравнительно малоэффективны, уступают по экономичности поршневым двигателям, особенно при работе с неполной нагрузкой, отличаются недостаточной надежностью и малым сроком службы из-за большой теплонапряженности лопаток рабочего колеса, обусловленной их непрерывной работой в среде газов с высокой температурой.Known gas turbine internal combustion engines containing a combustion chamber, a pump for supplying a working fluid through a nozzle, a compressor for pumping air, mounted on the same shaft with the impeller of a gas turbine, a guide apparatus for supplying combustion products to a gas turbine (see The same, p. 5 and Fig. 1, b). Gas turbine engines can operate at high speed, allow more fully use the energy of hot gases. However, they are relatively ineffective, inferior in efficiency to piston engines, especially when working with part load, they are characterized by insufficient reliability and short service life due to the large heat stress of the impeller blades due to their continuous operation in a high-temperature gas environment.

Целью изобретения является повышение эффективности путем снижения расхода рабочего тела и увеличения КПД, повышение надежности и срока службы за счет совершенствования и упрощения конструкции.The aim of the invention is to increase efficiency by reducing the flow rate of the working fluid and increasing efficiency, increasing reliability and service life by improving and simplifying the design.

Указанная цель достигается тем, что в неподвижном статоре двигателя находится камера сгорания в виде ствола огнестрельного орудия, установленная по касательной, а по отношению к колесу вращающегося ротора таким образом, чтобы струя газа от сгоревшего или разогретого рабочего тела была направлена на лопатку, установленную в пазу ротора перпендикулярно оси камеры сгорания, положение которой при повороте ротора согласовывается с началом зажигания рабочего тела (топлива). Продукты сгорания удаляются во внутреннюю полость ротора через отверстие, расположенное в хвостовой части паза. Изготовление лопатки предполагается из жаропрочных материалов. В статоре по окружности может быть расположено несколько камер сгорания, а на роторе - один или несколько пазов с лопатками.This goal is achieved by the fact that in the stationary stator of the engine there is a combustion chamber in the form of a barrel of a gun mounted on a tangent, and in relation to the wheel of a rotating rotor so that the gas stream from a burnt or heated working fluid was directed to a blade installed in a groove of the rotor perpendicular to the axis of the combustion chamber, the position of which, when the rotor is rotated, is coordinated with the start of ignition of the working fluid (fuel). Combustion products are removed into the inner cavity of the rotor through an opening located in the rear of the groove. The manufacture of the blades is supposed to be made of heat resistant materials. Several combustion chambers can be arranged around the circumference in the stator, and one or more grooves with blades on the rotor.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан поперечный разрез двигателя.The invention is illustrated in the drawing, which shows a cross section of the engine.

Двигатель внутреннего сгорания содержит неподвижный статор 1, ротор 2, камеру 3 сгорания, канал 4 вспрыска рабочего тела (топлива), лопатку 5 канал 6 отвода продуктов горения.The internal combustion engine contains a fixed stator 1, a rotor 2, a combustion chamber 3, a channel 4 for injecting a working fluid (fuel), a blade 5, a channel 6 for removing combustion products.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.The internal combustion engine operates as follows.

Струя газа из камеры 3 сгорания, как из ствола огнестрельного орудия, ударяет по лопатке 5, заставляя вращаться ротор 2 двигателя. Продукты сгорания через отверстие 6 удаляются во внутреннюю полость ротора 2. Регулирование скорости вращения двигателя и его мощности возможно за счет изменения количества камер 3 сгорания в статоре 1, числа лопаток 5 на роторе 2, сочленения нескольких роторно-статорных групп, а также изменения угла зажигания рабочего тела (топлива).A stream of gas from the combustion chamber 3, as from a barrel of a firearm, strikes the blade 5, causing the rotor 2 of the engine to rotate. The combustion products through the hole 6 are removed into the inner cavity of the rotor 2. The speed of the engine and its power can be controlled by changing the number of combustion chambers 3 in the stator 1, the number of blades 5 on the rotor 2, the articulation of several rotor-stator groups, as well as changes in the ignition angle working fluid (fuel).

Использование изобретения позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания путем снижения расхода рабочего тела (топлива) и повышения КПД и повысить его надежность и срок службы за счет совершенствования конструктивного исполнения, снизить затраты на изготовление и эксплутационные расходы, объем ремонтов и количество запчастей. Он будет отличаться экологической чистотой. В качестве подогревателя и зажигания рабочего тела могут использоваться электрический разряды, лучевые и ядерные реакторы. Положительным качеством двигателя является возможность работать на любом виде топлива (твердом - порох, угольная пыль; жидком - бензин, керосин, мазут, вода; газообразном - природные и искусственные газы). Заявляемое устройство может использоваться и как роторный компрессор.The use of the invention allows to increase the efficiency of the internal combustion engine by reducing the consumption of the working fluid (fuel) and increasing efficiency and increasing its reliability and service life by improving the design, reducing manufacturing and operating costs, the amount of repairs and the number of spare parts. It will be environmentally friendly. As a heater and ignition of the working fluid, electric discharges, beam and nuclear reactors can be used. A positive quality of the engine is the ability to work on any type of fuel (solid - gunpowder, coal dust; liquid - gasoline, kerosene, fuel oil, water; gaseous - natural and artificial gases). The inventive device can be used as a rotary compressor.

Claims (4)

1. Двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что в неподвижном статоре двигателя находится камера сгорания в виде ствола огнестрельного орудия, установленная по касательной, а по отношению к колесу вращающегося ротора таким образом, чтобы струя газа от сгоревшего или разогретого рабочего тела (топлива) была направлена на лопатку, установленную в радиальной плоскости ротора, перпендикулярно оси камеры сгорания, положение которой при повороте ротора согласовывается с началом зажигания рабочего тела, продукты сгорания удаляются во внутреннюю полость ротора через отверстие, расположенное в хвостовой части паза.1. An internal combustion engine, characterized in that in the stationary stator of the engine there is a combustion chamber in the form of a barrel of a gun mounted on a tangent, and in relation to the wheel of a rotating rotor so that the gas stream from a burnt or heated working fluid (fuel) was is directed to a blade mounted in the radial plane of the rotor, perpendicular to the axis of the combustion chamber, the position of which, when the rotor is rotated, is consistent with the start of ignition of the working fluid, the combustion products are removed in the inner cavity of the rotor through an opening located in the rear groove. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в статоре по окружности может быть расположено несколько камер сгорания, а на роторе - один или несколько пазов с лопатками.2. The engine according to claim 1, characterized in that in the stator around the circumference there can be several combustion chambers, and on the rotor one or more grooves with blades. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что возможно сочленение нескольких роторно-статорных групп.3. The engine according to claim 1, characterized in that the articulation of several rotor-stator groups is possible. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что возможно изменение угла зажигания рабочего тела (топлива).4. The engine according to claim 1, characterized in that it is possible to change the ignition angle of the working fluid (fuel).