ГАЗОВАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F02B53/00 F02B43/08 

Изобретение относится к роторно-поршневым тепловым двигателям и может быть использовано в промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте, в быту.

Роторно-поршневой тепловой двигатель Ванкеля (аналог, Советский словарь, 1982 г. ) имеет существенные недостатки, устраненные в машине и включающие виброактивность ротора, неработоспособность на дешевом твердом топливе, прерывность горения.

Роторно-поршневой двигатель (приложение к патенту США N 4212162) имеет существенные недостатки, устраненные в этой машине и содержащие неработоспособность на дешевом твердом топливе, малые работоспособность механического преобразователя, КПД и экономичность.

Цель изобретения увеличение надежности, КПД и экономичности.

Газовая машина содержит колосниковую решетку, установленную в корпусе теплового преобразователя, бункер подачи топлива, соединенный герметически с этим корпусом, связанным при помощи трубопроводов с корпусом компрессора, с корпусом механического преобразователя, содержащего ограничитель, боковая поверхность которого, соединенного с частью этого корпуса, выполнена в виде поверхности вращения, ось вращения которой совпадает с осью поверхности вращения, в виде части которой выполнена вогнутая часть внутренней поверхности корпуса механического преобразователя, опорный ролик, соединенный шарнирно ротором, роликообразный поршень, установленный между ограничителем и корпусом, между опорным роликом и ротором в пазу ротора.

На фиг. 1 изображен плоский механизм, роторно-поршневой механический преобразователь энергии газа в механическую работу вращающегося вала; на фиг. 2 тепловой преобразователь химической энергии топлива в тепловую энергию рабочего газа продукта сгорания этого топлива; на фиг.3 серьги с роликами; на фиг. 4 вариант, машины.

На фиг. 1-3 частично изображены корпус 1 механического преобразователя (фиг. 1), ротор 2, рабочая полость 3 корпуса 1, газопровод 4, впускное отверстие 5, вогнутого участка паза ротора часть 6 поверхности вращения, опорные ролики 7, вогнутого внутреннего участка корпуса 1 часть 8 поверхности вращения, роликообразные поршни 9, вогнутого участка паза ротора часть 10 поверхности вращения, выпускное отверстие 11, уплотнитель 12, кривого участка уплотнителя часть 13 поверхности вращения, промежуточные ролики 14, выпуклая полость 15 корпуса 1, ось 16, кривого участка уплотнителя часть 17 поверхности вращения, ось 18, кривого участка уплотнителя часть 19 поверхности вращения, ограничителя 20 боковая поверхность 21 вращения, кривого участка уплотнителя часть 22 поверхности вращения, полость 23 паза ротора, часть стойки корпус 24 теплового преобразователя (фиг.2), полость 25 корпуса 24, воздухопровод 26, колосниковая решетка 27, с окном на боковой стенке полый цилиндр 28 средство подачи топлива, полость 29 цилиндра 28, ролик 30 (фиг. 3), ось 31, серьга 32.

Газовая машина содержит системы регулятора скорости, питания, смазки, пуска, охлаждения, зажигания и газораспределения, корпус 24 теплового преобразователя, цилиндр 28, в цилиндрической стенке которого выполнено окно, соединенное герметически с этим корпусом, колосниковую решетку 27, установленную в корпусе 24, часть полости 25 которого выполнена в виде полости камеры сгорания, крышку, в полости которой, связанной жестко с этим корпусом, выполнен цилиндр 28, соединенный шарнирно с крышкой, в цилиндрической стенке которой выполнены верхнее отверстие, выполненное с возможностью совпадения с окном и атмосферой, участок для герметического закрытия окна и нижнее отверстие, выполненное с возможностью совпадения с окном и камерой сгорания, газопровод 4, соединенный герметически с корпусом 24, в стенке которого выполнено отверстие, сообщающее полость этого корпуса и полость газопровода, воздухопровод 26, соединенный с корпусом 24, в стенке которого выполнено отверстие, сообщающее полость воздухопровода и полость этого корпуса, корпус часть компрессора, в стенке которой, соединенной герметически с воздухопроводом, выполнено отверстие, сообщающее атмосферу и всасывающую полость этого корпуса, в стенке которого, связанного жестко с частью стойки, выполнено отверстие, сообщающее полость воздухопровода и нагнетательную полость компрессора, корпус 1 механического преобразователя, вал, связанный кинематически с частью компрессора, ротор 2, радиальный паз выполнен (связанном жестко с валом) соединенным шарнирно с корпусом 1, в стенке которого, соединенного герметически с газопроводом, выполнены отверстия впускное 5 и выпускное 11, сообщающие атмосферу и выпускную полость 15 этого корпуса, в котором установлен эксцентрично ротор, ограничитель 20, боковая поверхность 21 которого (соединенного с частью корпуса 1) выполнена в виде поверхности вращения, ось вращения которой совпадает с осью вращения поверхности вращения, в виде части которой выполнена вогнутая часть 8 внутренней поверхности этого корпуса, роликообразный поршень 9, часть которого (выполненного частично вне ротора) выполнена в пазу ротора, опорный ролик, поршень между частью 10 поверхности паза ротора установлен в пазу ротора при помощи оси 18, соединенного шарнирно с опорным роликом, выполненным с возможностью качения по поверхности поршня, который (выполненный с возможностью качения по части 8 поверхности корпуса 1) выполнен между этой частью и частью 21 поверхности ограничителя 20, золотник для периодического открытия впускного отверстия, сообщающего полость газопровода, соединенного герметически с корпусом 1, и примыкающую к рабочей полости 3 этого корпуса полость золотника, связанного жестко с частью ротора, между ротором, поршнем, ограничителем, корпусом 1 и опорным роликом (взятыми попарно) выполнены минимальные технологические зазоры.

Механизм роторно-поршневого механического преобразователя снабжен промежуточным роликом 14, соединенным шарнирно с уплотнителем 12 с возможностью контакта с боковой поверхностью роликообразного поршня 9.

Газовая машина дополнительно снабжена кинематической связью в виде серьги 32, выполненной в полости поршня, осью 31, роликом 30, при помощи оси 31 соединенным шарнирно с серьгой, при помощи оси 18, соединенной шарнирно с опорным роликом 7, ролик 30 выполнен с возможностью качения по внутренней поверхности поршня.

Газовая машина снабжена уплотнителем, роликообразным поршнем, промежуточным роликом, опорным роликом, сходными соответственно с частями 12, 9, 14, 7, установленными в полости 23 паза ротора.

По первому варианту химическая энергия твердого топлива преобразуется в механическую работу вращающегося вала, делающего за период один оборот относительно стойки. В начале нечетного полупериода первый поршень 9, пересекаемый прямолинейным отрезком, включающим начало центр впускного отверстия 5 и конец центр выпускного отверстия 11, проходит середину этого отрезка. В течение первой части нечетного полупериода: рабочий газ из полости 25 корпуса 24 теплового преобразователя по газопроводу 4 через впускное отверстие поступает в рабочую полость 3 корпуса 1 механического преобразователя и действует на поршни 9; рабочая площадь первого поршня 9 меньше рабочей площади второго поршня 9, поэтому величина силы давления рабочего газа на второй поршень больше величины силы давления рабочего газа на первый поршень, поэтому в сторону большей силы против часовой стрелки вращается ротор 2 под действием поршней, толкаемых расширяющимся рабочим газом, и при помощи вала двигает части, выполняющие полезную работу, и часть компрессора, нагнетающего в полость 2 воздух, поддерживающий горение топлива в камере сгорания, полость которой выполнена в виде части полости 25; второй поршень из выпускной полости 15 корпуса 1 через выпускное отверстие выталкивает в атмосферу отработавший газ; центробежные силы, действующие соответственно на поршни, вращающиеся относительно стойки, прижимают эти поршни соответственно к частям кривой части 8 внутренней поверхности корпуса 1, выполненные с возможностью качения по поверхности 8; рабочий газ прижимает первый поршень к первой части 10 внутренней поверхности ротора и второй поршень к боковой поверхности второго опорного ролика 7, выполненного с возможностью качения по боковой поверхности второго поршня; ограничитель 20, действующий на второй уплотнитель 12, и второй уплотнитель, действующий на второй поршень, уменьшают количество рабочего газа, вытекающего из полости. В начале второй части нечетного полупериода: первый поршень проходит впускное отверстие; рабочая полость 3 становится промежуточной полостью, выполненной между поршнями и не включающей отверстия впускное 5 и выпускное 11; возникает новая рабочая полость 3. В течение второй части нечетного полупериода рабочий газ поступает в новую рабочую полость и толкает первый поршень 9, боковая поверхность которого, прижимаемого рабочим газом к боковой поверхности первого опорного ролика 7, выполнена с возможностью качения по боковой поверхности первого опорного ролика. В начале третьей части нечетного полупериода второй поршень 9 проходит впускное отверстие 11, промежуточная полость становится новой выпускной полостью 15, из которой отработавший газ выталкивается в атмосферу первым поршнем в течение третьей части нечетного полупериода; процессы, происходящие в механическом преобразователе в течение четного полупериода, не отличаются от процессов, происходящих в этом преобразователе в течение нечетного полупериода. Топливо извне перемещается в полость 29 бункера 28, полость которого, находящегося в первом положении относительно стойки, примыкает к атмосфере и не примыкает к полости 25 корпуса 24; во втором положении бункера относительно стойки, возникшем после первого поворота бункера относительно стойки на 90^о против часовой стрелки, полость 29 не примыкает к атмосфере и к полости 25; в третьем положении бункера относительно стойки, возникшем после второго поворота бункера на 90^о против часовой стрелки относительно стойки, из полости 29, примыкающей к полости 25 и не примыкающей к атмосфере, топливо перемещается в полость 25 из полости 29. Первые опорный ролик 7, промежуточный ролик 14 исключают скольжение боковой поверхности первого поршня по поверхностям частей механического преобразователя; первые уплотнитель 12, ограничитель 20 увеличивают герметичность соединения первого поршня и соответственно частей механического преобразователя.

Сущность: газового машина содержит три последовательно установленные полые корпуса: компрессора, теплового преборазователя и плоского механизма роторно-поршневого механического преобразователя, связанных с атмосферой и между собой воздухопроводами и газопроводами, соединенными с соответствующими корпусами герметически, причем в полости теплового преобразователя, выполненной в виде камеры сгорания, размещены средства подачи топлива, установленный в полости корпуса роторно-поршневого механического преобразователя, механизм преобразователя, механизм роторно-поршневого механического преобразователя включает полый цилиндрический ротор с валом и пазами. Вал ротора кинематически связан с корпусом и компрессором, корпус теплового преобразователя снабжен бункер подачи твердого топлива в виде полого цилиндра с окном на его боковой поверхности, выполненным с возможностью сообщения с атмосферой или с полостью камеры сгорания или разобщения с ними, и колосниковой решеткой. Корпус роторно-поршневого механического преобразователя ограничителем, выполненным цилиндрическим и размещенным в полости ротора. Поршни выполнены роликообразными и снабжены противовесом, опорными промежуточными опорными роликами, установленными между поршнем и ротором, и уплотнителем, шарнирно соединенным с ротором и размещенным между ограничителем и поршнем, противовес соединен неподвижно с уплотнителем, промежуточные ролики размещены на уплотнителе между поршнем и поверхностью внутренней полости ротора, причем система газораспределения включает впускное отверстие, выполненное в плоской части полости корпуса роторно-поршневого преобразователя, и ротор, выполненный в виде золотника с каналами, расположенными с возможностью периодического сообщения с газопроводом и полостью. Газовая машина дополнительно снабжена кинематической связью в виде серьги, шарнирно соединенной роликом и ротором, роликообразный поршень выполнен полым, в полости которого установлены кинематическая связь и промежуточный ролик, расположенные с возможностью контакта с ее поверхностью. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ГАЗОВАЯ МАШИНА, содержащая система регулятора скорости, питания, смазки, пуска, охлаждения, зажигания и газораспределения, три последовательно установленные полые корпуса соответственно компрессора, теплового преобразователя и плоского механизма роторно-поршневого механического преобразователя, связанных с атмосферой и между собой воздухопроводами и газопроводами, соединенными с соответствующими корпусами герметически, причем в полости теплового преобразователя, выполненной в виде камеры сгорания, размещены средства подачи топлива, установленный в полости корпуса роторно-поршневого механического преобразователя механизм роторно-поршневого механического преобразователя включает полый цилиндрический ротор с валом и пазами, в которых размещены с возможностью перемещения и с минимальными технологическими зазорами по меньшей мере два одинаковых поршня, и внутреннюю поверхность полости, выполненную в виде цилиндра, вал ротора кинематически связан с корпусом и компрессором, отличающаяся тем, что корпус теплового преобразователя снабжен бункером подачи твердого топлива в виде полого цилиндра с окном на его боковой поверхности, выполненным с возможностью сообщения с атмосферой или с полостью камеры сгорания или разобщения с ними, и колосниковой решеткой, корпус роторно-поршневого механического преобразователя снабжен ограничителем, выполненным цилиндрическим и размещенным в полости ротора, поршни выполнены роликообразными, размещены с возможностью контакта с ней и снабжены противовесом, опорными и промежуточными роликами, установленными между поршнем и ротором, и уплотнителем, шарнирно соединенным с ротором и размещенным между ограничителем и поршнем, противовес соединен неподвижно с уплотнителем и промежуточные ролики размещены между поршнем и поверхностью внутренней полости ротора, причем система газораспределения включает впускное отверстие, выполненное в плоской части полости корпуса роторно-поршневого механического преобразователя, и ротор, выполненный в виде золотника с каналами, расположенными с возможностью периодического сообщения с газопроводом и полостью. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что механизм роторно-поршневого механического преобразователя снабжен промежуточным роликом, соединенным шарнирно с уплотнителем и с возможностью контакта с боковой поверхностью роликообразного поршня. 3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена кинематической связью в виде серьги, шарнирно соединенной с промежуточным роликом и ротором, роликообразный поршень выполнен полым, в полости которого установлены кинематическая связь и промежуточный ролик, расположенные с возможностью контакта с ее поверхностью. 4. Машина по п.2, отличающаяся тем, что ротор снабжен дополнительными вторыми сходными поршнем, уплотнителем, опорным и промежуточным роликами, расположенными осесимметрично первым.