Известен способ охлаждения камеры сгорания (патент США N 4281626), в котором в поршневом двигателе внутреннюю поверхность камеры сгорания и объемную рабочую камеру сгорания выстилают пористыми вставками. Аналогично выполняют пористыми вставками внутреннюю поверхность цилиндра, поверхность образующую поршня и его донышка, а также и головки клапанов. Через все эти пористые вставки пропускают воду и образуют на них слой пара.
Недостатки этого способа являются:
сложность изготовления признаков аналога пористыми вставками;
образующийся пар занимает большой объем в камерах сгорания, тем самым уменьшается в ней объем окислителя, и как следствие своевременный и полный процесс сгорания рабочего тела не происходит;
образующийся пар в двигателе как рабочее тело не используют;
двигатель охлаждают водой, отбирают ею полезное тепло, а нагревшуюся воду нерационально используют в других признаках аналога.
Известен способ, в котором в неподвижном корпусе статоре турбины на валу устанавливают ротор. На образующей ротора в несколько рядов закрепляют рабочие лопатки и вентиляторные лопатки. Между рабочими лопатками устанавливают на внутренней образующей статора направляющие лопатки. На внутренней стороне крышки статора образуют спиральную улиткообразную камеру горения. В камеру горения помещают форсунку, через которую подают рабочее тело. Свежий воздух засасывают вентиляторными лопатками, пропускают его по каналу вокруг наружной стенки статора и внутренней стенкой корпуса, охлаждают им турбину, а подогретый воздух направляют в камеру горения, где образуют горячую смесь. Расширяющиеся газы направляют на рабочие лопатки турбины, а затем отработавшие газы выпускают через трубу в атмосферу [1] Этот способ принят за прототип.
Недостатками прототипа являются:
низкая экологичность способа;
отработавшие газы не рекуперируются;
потеря полезного тепла не ликвидирована.
Известен многоступенчатый роторный двигатель (патент США N 3397864), содержащей корпус с крышками, статор, ротор с валом, элементы уплотнения, систему впуска рабочего тела и выпуска отработавших газов. На роторе и статоре аналогично выполнены несколько симметрично и последовательно обращенные друг к другу полости рабочие камеры, а в статоре расположены перепускные камеры. Рабочие камеры сгруппированы в несколько отдельных одна от другой ступеней. Ступени расположены по окружности на расстоянии так, что за время при каждом обороте ротора меняется величина полостей сообщающихся камер ротора с камерами статора. Пар из обособленного устройства сразу поступает в одну из полостей ступени, расположенной в статоре. Из этой же ступени пар частично поступает в смежную ступень, а частично по перепускному каналу, в обход смежной ступени, в третью ступень. Ступени выполнены овальнозакругленными и гладкими полостями.
Недостатками устройства являются:
отработавшие пары не рекуперируются;
потеря полезного тепла не ликвидирована.
Турбина внутреннего сгорания, принятая за прототип, содержит цилиндрический корпус с основными фланцами и прикрепленными к ним крышками, (к последним соответственно закреплены корпус вентилятора и коробка с выхлопной трубой); вал, вращающийся в подшипникам установленных в гнездах указанных крышек; основной ротор, жестко закрепленный на валу, носит фланец и спицы с ободом, спицы выполняют роль лопастей вентилятора, а на ободе закреплены рабочие лопатки и каждая пара из соседних лопаток совместно с фланцем образуют карман приема расширяющихся газов; вспомогательный ротор, свободно вращающийся на валу турбины, оснащенный на своем торце лопатками, боковыми стенками и тяжелым ободом, образующими собой карманы приемонесущим топливо воздушную смесь; ротор вентилятора закрепленный на ступице вспомогательного ротора; смесеобразовательную трубу с отражателями и ответвлениями, соединенными с магистральной трубой, проходящей по наружной образующей корпуса; кольца уплотнительные, предотвращающие утечку газа из корпуса [2]
Охлаждение турбины и продувка карманов, носящих топливо-воздушную смесь, осуществляется воздухом, засасываемым спицами основного ротора.
Засасываемый воздух через трубу и клапан вентилятором подается в сжатом виде в карбюратора, который направляет горячую смесь, т.е. жидкое топливо с воздухом, в магистраль, расположенную на наружной стенке корпуса, а затем порциями в карманы вспомогательного ротора.
Карманы с топливо-воздушной смесью последовательно проходят мимо свечи зажигания, последняя воспламеняет смесь. Расширяющиеся газы перемещаются в первую сопловую коробку, в которой сгорание происходит непрерывно. Часть расширяющихся газов через дополнительные сопла направляют на лопатки вспомогательного ротора и вынуждают его вращаться, а часть на рабочие лопатки основного ротора. Отработавшие газы выпускают через выхлопную трубу.
Основными недостатками прототипа, является то, что не достигнута высокая экологичность в работе турбины; отработавшие газы не рекуперируются; признаки термодинамических систем теряют много полезного тепла корпусом турбины, ее сопловыми коробками и охлаждающим воздухом.
Целью изобретения является создание новых простых экономически выгодных и высоко экологических способов и устройств.
Это достигается тем, что коэффициент полезного действия приближен к 100% за счет полной ликвидации нерациональных потерь тепла и превращения всей выделенной энергии тепла на полезную работу; осуществляется высокоэкологически чистая работа, которая достигается за счет использования в качестве рабочего тела воды и продуктов ее химического преобразования в виде водорода и кислорода; все химические процессы видоизменения рабочего тела, получение нового рабочего тела и использование их с превращением в полезную работу осуществляются в первой термодинамической системе (ТДС); вторая ТДС обосоленно и герметически заключает в себе первую ТДС и осуществляет ее охлаждение воздухом, рабочим телом и водой- отчего они нагреваются, расширяются, создают высокое давление, а затем в таком виде поступают в первую ТДС; все термодинамические процессы первой и второй ТДС осуществляются в третьей ТДС, т.е. в теплоизолированной адиабатной системе; используются различные виды рабочего тела, т.е. различные виды жидкого топлива, газов, суспензий; способ и устройство могут использоваться с самыми разными видами техники в разных отраслях промышленности и хозяйства.
В способе эту цель достигают путем образования нескольких термодинамических систем (ТДС), в т.ч. первой и второй открытой, и третьей замкнутой.
В первой ТДС осуществляют неравновесный гомогенный политропный процесс поступления, смещения и воспламенение рабочего тела, сгорания и расширение газов, образования нового рабочего тела с получением от них максимальной полезной работы.
Во вторую открытую ТДС герметически заключают первую ТДС. Во второй ТДС водой, воздухом, одним видом или несколькими видами (жидкое топливо и/или смесь жидкого и твердого) рабочего тела осуществляют гетерогенную систему охлаждения процессов, происходящих в первой ТДС. При этом материальные тела отбирают тепло, создают нормальную работу первой ТДС, нагреваются сами и в таком подогретом состоянии поступают как рабочее тело в первую ТДС. Третью однокомпанентную теплоизолированную равновесную замкнутую термодинамическую систему выполняют в теле корпуса и его крышек устройства вакуумными полостями по принципу сосуда Дъюара, т.е. третья ТДС является адиабатной. Третья ТДС герметически заключает в себе вторую ТДС.
В первой ТДС образуют неподвижную полость, так называемую камеру сгорания, и снабжают ее электрокаларизатором, входящими и исходящими перепускными каналами. В теле камеры сгорания с целью ее охлаждения и получения при этом из вещественных охладителей нового рабочего тела изготавливают пароперегреватель. Через пароперегреватель пропускают пар, диссоциируют его с помощью катализаторов на водород и кислород, а затем их направляют как рабочее тело в камеру сгорания. В камере сгорания организуют прием, смещение, воспламенение, сжигание продуктов сгорания, а догорающие и расширяющиеся газы перепускают в подвижные рабочие полости. Подвижные рабочие полости обеспечивают процесс догорания за счет дополнительного поступления окислителя и прием расширяющихся газов, а принятую от них энергию тепла передают в качестве полезной работы на выходной вал. Теплоту отработавших газов используют как работу на вспомогательном вале, т.е. рекуперируют.
Во второй ТДС организуют обособленный прием воды, воздуха и горючего топлива. Этими веществами охлаждают термодинамические процессы, происходящие в первой ТДС. При охлаждении они нагреваются сами, некоторые из них преобразуются в другой вид вещества, например, вода в пар, или в подогретом или преобразованном виде поступают как рабочее тело в первую ТДС.
Третья ТДС полностью ликвидирует нерациональную потерю получаемого тепла и полностью превращает энергию этого тепла в полезную работу устройства, при этом все политропные процессы, осуществляемые в первой и второй ТДС, происходят в адиабатной третьей ТДС.
Использование в способе таких веществ как вода, воздух, водород и кислород в виде рабочих тел обеспечивают устройству высокую экологичность.
Указанные недостатки способа прототипа устраняются предлагаемым способом.
Высокую экологичность в предлагаемом способе достигают за счет использования в качестве рабочего тела таких веществ как вода, воздух, водород и кислород.
Отработавшие газы рекуперируют т.е. их энергию используют вспомогательными признаками.
Полностью используют потерю энергии полезного тела за счет герметического последовательного заключения первой, второй и третьей термодиначеской системы друг в друге, что дает возможность максимально превращать ее в полезную работу.
В предлагаемом устройстве существенные признаки, осуществляющие физические и химические процессы изменения рабочего тела и совершаемую ими работу, заключены герметически в первую термодинамическую систему.
Вторая ТДС образована обособленными герметическими полыми полостями, расположенным между наружными поверхностями существенных признаков первой ТДС и внутренними поверхностями корпуса и крышек устройства.
Третья ТДС выполнена в теле корпуса и его крышек устройства герметическими вакуумированными полыми полостями, т.е. это ТДС является теплоизолированной, а устройство в целом адиабатным.
Такое техническое исполнение предлагаемого устройства благодаря наличию в нем разделенной камеры сгорания полностью ликвидировало потерю тепла, обеспечило полное сгорание рабочего тела, а полученная при этом тепловая энергия полностью превращается в полезную работу, достигается высокая экономичность его работы.
Устройство содержит корпус с крышками; статор с форкамерами сгорания; основной ротор с несущим валом; вспомогательный ротор с полым валом; нагнетатель воздуха; уплотняющие элементы; фланцы и распределительные детали.
Корпус устройства выполнен полым цилиндром с прилегающей к его наружной образующей крепежным основанием станиной. В теле корпуса выполнены полые полости под вакуум типа сосуда Дъюара. В теле корпуса вмонтирован патрубок для подачи охлаждающей воды. На образующей корпуса закреплена панель, на которой смонтирована арматура регулирующая подачу внутрь устройства под избыточным давлением топлива, охлаждающей жидкости и различных газов.
Крышки корпуса изготовлены плоскими дисками, в центре которых образованы отверстия для размещения в них шеек выходного вала с герметическими уплотнительными элементами. В теле крышек выполнены радиальные полости под вакуум типа сосуда Дъюара. На внутренней плоскости крышек выполнены кольцевые канавки, размещающие в себе уплотнительные кольца.
Статор это полый цилиндр, состоящий из двух одинаковых диаметров, но с разной высотой. Статор с большей высотой установлен с основным ротором, а с меньшей высотой с вспомогательным ротором. Каждый статор одним своим основанием установлен в кольцевых пазах крышек корпуса, а вторым основанием смежно друг с другом в кольцевых пазах соединительного фланца. Статоры жестко и герметично соединены с крышками корпуса и соединительным фланцем. На наружной образующей первого статора диаметрально противоположно смонтированы форкамеры сгорания с перепускным каналом типа сопла Лаваля, которые расширяющей частью направлены тангенциально на один из рядов полостей объемно-порционных рабочих камер сгорания.
В статоре на некотором расстоянии перед каждой форкамерой сгорания тангенциально к наружной образующей ротора и к одному из рядов объемно-порционной камеры сгорания смонтирован наконечник воздухонаддува.
В теле статора аналогично предыдущему смонтировано сопло подачи рабочего тела в виде водяного пара.
В теле статоров смонтированы перепускные каналы расширяющихся газов с первых рядов объемно-порционных камер сгорания во вспомогательную порционную камеру сгорания основного ротора.
В теле статора смонтирован перепускной канал отработавших газов из вспомогательных объемно-порционных рабочих камер сгорания основного ротора на рекуперацию в объемно-порционные рабочие камеры сгорания вспомогательного ротора.
В статоре со стороны смежной крышки и через корпус смонтировано выпускное окно полностью отработавших газов.
На всей свободной плоскости наружной образующей статора размещены ребристые теплоотводящие выступы.
По всему периметру внутренних образующих статоров выполнены углубления полости, не затрагивающие перепускные и соединительные каналы, подобно прямолинейным каскадным ступеням.
Форкамера сгорания выполнена деоксиальным полым цилиндром и известными способами жестко закреплена в пазах-гнездах на наружной образующей статора.
Форкамера сгорания своей полостью и перепускным каналом совместно с полостями т. е. с объемно порционными рабочими камерами сгорания, размещенными на образующих основного ротора, образуют разделенную камеру сгорания. В дальнейшем одна часть разделенной камеры сгорания именуется форкамерой сгорания, а вторая объемно-порционными рабочими камерами сгорания.
Форкамера сгорания оснащена у одного основания тангенциально наконечником подачи сжатого воздуха, а у второго форсункой подачи топлива под избыточным давлением в распыленном состоянии и навстречу вращающемуся потоку воздуха.
В теле форкамеры сгорания параллельно ее осевой линии изготовлены сквозные отверстия, которые известными способами последовательно соединены в одну трубчатую линию, образующую собой полый змеевик, т.е. пароперегреватель.
Пароперегреватель предназначен осуществлять охлаждение форкамеры сгорания и получать из пара с помощью катализаторов путем диссоциации водород и кислород, последние поступают в форкамеру сгорания и сгорают в ней.
В форкамере сгорания установлен электрокалоризатор.
Основной ротор выполнен цилиндрическим и по продольной осевой линии жестко закреплен на выходном валу. На наружной образующей на его середине и на некотором расстоянии от его боковых торцов выбраны кольцевые канавки, образующие собой два участка с одинаковой площадью. На одном из образованных участков выбрана еще одна кольцевая канавка, которая также образовала два участка с площадью одинакового размера. Эти кольцевые канавки предназначены для размещения в них уплотнительных колец.
На всех участках, расположенных на наружной образующей ротора, между уплотнительными кольцами канавками и на некотором расстоянии от них, по всему его периметру последовательно и аналогично выполнены углубления-полости, предназначенные для приема рабочих тел, сгорающей и расширяющейся топливной смеси и газов. Каждая полость выполнена смежными полуцилиндрами, ступенчато, одинакового диаметра со смещенными центрами, а нерабочая сторона этих полостей выполнена плоской, радиальной, сходящей на нет к поверхности образующей ротора, а смежные полуцилиндры размещены на образующей ротора по ходу его вращения. Такое техническое исполнение объемно-порционных рабочих камер сгорания дает возможность не только максимально использовать энергию расширяющихся газов на полезную работу, а и ликвидировать осевое смещение роторов. В дальнейшем эти полости именуются как вторая подвижная часть разделенной камеры сгорания, т.е. объемно-порционные рабочие камеры сгорания. На торцевой стороне основного ротора выполнена кольцевая канавка для уплотнительного кольца. Выходной вал своими шейками с возможностью продольного осевого вращения установлен в опорных подшипниках, которые жестко закреплены на станине основе устройства.
Вспомогательный ротор с полым валом выполнен цилиндрической формы и по продольной осевой линии жестко закреплен на полом валу смежно с основным ротором. На наружной образующей вспомогательного ротора на некотором расстоянии от его боковых торцов выбраны кольцевые канавки, предназначенные для размещения в них уплотнительных колец. На поверхность наружной образующей вспомогательного ротора по всему его периметру последовательно и аналогично выполнены углубления полости, предназначенные для приема на рекуперацию отработавших газов и называемые далее объемными камерами сгорания. Полости эти выполнены аналогично углублениям-полостям основного ротора. На торцевых плоскостях вспомогательного ротора выполнены кольцевые канавки, в которых размещаются уплотнительные кольца. Диаметр роторов тождественнен.
На втором конце полого вала жестко установлен нагнетатель подачи воздуха. Между вспомогательным ротором и нагнетателем воздуха размещена крышка корпуса, отверстие которой герметично закрыто уплотняющим элементом с шейкой полого вала.
Вспомогательный ротор с полым валом в случае необходимости имеет возможность известными способами входить в жесткое плавное зацепление с основным ведущим валом и получать дополнительно работоспособность нагнетателя или отдавать излишнюю энергию первому, т.к. вспомогательный ротор выполняет роль и маховика-накопителя энергии.
К уплотняющим элементам отнесены компрессионные уплотнительные кольца, размещаемые между наружной образующей роторов и внутренней образующей статоров, между торцевой плоскостью роторов и прилегающих плоскостей соединительного фланца и внутренними плоскостями крышек корпуса.
Уплотнительные кольца, контактирующие с внутренней образующей статоров, изготовлены разъемными расширительными, вкладываются в кольцевые канавки роторов.
Уплотнительные кольца, вложенные в кольцевые канавки на торцах роторов, крышек корпуса и прилегающего фланца, изготовлены цельными и неразъемными.
Признаки распределительной системы и питательные трубопроводы известными способами обеспечили нормальную работу устройства: подачу сжатого воздуха в форкамеру; подачу сжатого воздуха наддувом; подачу под изыточным давлением водяного пара в объемно-порционные рабочие камеры сгорания; подачу под избыточным давлением воды в паронагреватель; распыленную подачу под избыточным давлением жидкой топливной смеси в формокамеру сгорания.
Существенные отличия предлагаемого устройства от прототипа заключаются в том, что:
в устройстве вся энергия сгораемого топлива передается выходному валу, а с целью увеличения продолжительности во времени моментов полного сгорания рабочего тела и использования энергии расширяющихся газов на образующей основного ротора объемно-порционные рабочие камеры сгорания выполнены многорядными;
у прототипа энергия сгораемого топлива одновременно передается как выходному валу, так и вспомогательному ротору, а основной ротор выполнен однорядными лопатками, удлинить процесс сгорания рабочего тела с максимальным использованием энергии он не может;
в устройстве вспомогательный ротор полностью рекуперирует отработавшие газы на нагнетание воздуха и в необходимых случаях инерционную энергию отдает выходному валу, или наоборот, получает от последнего;
у прототипа вспомогательный ротор, приняв энергию сгораемого топлива, передает ее на подачу топливных зарядов и нагнетаемого воздуха в камеру сгорания, а отработанные газы основного ротора и свой рекуперировать не может;
в устройстве воздух как окислитель подается в форкамеру сгорания и наддувом в объемно-порционные рабочие камеры сгорания;
у прототипа воздух как окислитель используется в камере сгорания;
в устройстве вода используется не только как охлаждающее средство, а и как рабочее тело, т.к. с целью обеспечения нормальной работы устройства охлаждаемая вода нагревается, затем необходимое количество воды при перепуске мгновенно превращается в пар и направляется в охладитель-пароперегреватель для охлаждения форкамеры сгорания и получения нового рабочего тела, а избыточная часть направляется как рабочее тело в объемно-порционные рабочие камеры;
прототип воду не использует, а охлаждение осуществляет только воздухом;
устройство с целью полного сохранения тепла и максимального использования получаемой энергии от рабочего тела, выполнено адиабатный, т.е. все происходящие процессы химического изменения рабочего тела и получение полезной работы заключены герметически в охлаждаемую полую рубашку, а последняя в корпус, который выполнен по принципу сосуда Дъюара;
прототип с целью создания нормальной работы, корпус и сопловые коробки, оставляет снаружи и неизолированными, а внутренние охлаждает проточным воздухом.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан адиабатный роторный двигатель внутреннего сгорания, поперечный разрез; на фиг. 2 и 3 то же, продольный осевой разрез, (общий вид с боку); на фиг. 4 то же, продольный осевой разрез.
Возможность осуществления изобретения заключается в том, что устройство содержит основной ротор 1 с выходным валом 2, вспомогательный ротор 3 с полым валом 4, статор 5 с форкамерами сгорания 6, соединительный фланец 7, корпус 8 устройства с крышками 9, уплотнительные элементы 10, нагнетатель воздуха 11, распределительные детали 12.
Основной ротор 1 выполнен цилиндрической формы и по продольной осевой линии жестко соединен с выходным валом 2. На наружной образующей основного ротора 1 выполнены кольцевые канавки для размещения в них уплотнительных элементов 10. Кольцевые канавки образуют собой на образующей основного ротора три участка, сумма двух одинаковых по площади участков равна площади третьего участка. На каждом участке между кольцевыми канавками 10 и на некотором расстоянии от них по всему периметру основного ротора 1 выполнены полости, т.н. объемно-порционные рабочие камеры сгорания 13. Каждая камера 13 выполнена смежными полуцилиндрами, ступенчато, одинакового диаметра, со смещенными центрами.
Вспомогательный ротор 3 жестко закреплен на полом валу 4, а последний свободно, но с возможностью жесткого зацепления, установлен на выходом валу 2. На образующей вспомогательного ротора 3 аналогично основному ротору 1 выполнены кольцевые канавки с уплотнительными элементами 10 и объемно-порционные камеры 13. На полом валу 4 жестко закреплен нагнетатель воздуха 11.
Кольцевые канавки с уплотнительными элементами 10, выполненные на образующих роторов 1 и 3, создают устройству возможность ликвидировать утечку рабочих тел и расширяющихся газов.
Между вспомогательным ротором 3 и нагнетателем воздуха 11 размещена крышка 9 корпуса 8 устройства. Отверстие крышки герметически закрыто уплотняющими элементами с шейкой полого вала 4.
Статор 5 это полый цилиндр, состоящий из двух частей одинакового диаметра, но с разной высотой. Статор 5 с большей высотой смонтирован с основным ротором 1, а меньшей с вспомогательным ротором 3. Каждый статор 5 одним своим основанием установлен жестко в кольцевых пазах крышек 9 корпуса 8, а вторым основанием смежно друг с другом в кольцевых пазах соединительного фланца 7. На наружной образующей статора 5 жестко смонтированы форкамеры сгорания 6. В статоре 5 на некотором расстоянии перед форкамерой сгорания 6 смонтированы сопло 16, типа сопла Лаваля, подачи водяного пара и наконечник воздухонаддува 15 в объемно-порционные рабочие камеры сгорания 13.
Перепускной канал 14, наконечник воздухоподдува 15, сопло паровое 16 в статоре 5 по отношению к объемно-порционным камерам 13 основного ротора 1 выполнены тангенциально. В статоре 5 смонтирован перепускной канал 17 догорающих рабочих тел и расширяющихся газов с первых участков в третий участок основного ротора 1, а потом из последнего по соединительному каналу в полости вспомогательного ротора 3. В статоре 5 также выполнено выпускное окно отработавших газов (не показано).
По всему периметру внутренних образующих статоров 5 выполнены углубления-полости 19, которые способствуют устройству лучше использовать энергию расширяющихся газов, а свободная часть наружной образующей статора выполнена ребристой формы.
Форкамера сгорания 6 выполнена деаксиальным полым, заглушенным с обоих оснований цилиндром и жестко прикреплена к наружной образующей статора 5. Форкамера 6 своей полостью 20 соединена с объемно-порционными рабочими камерами сгорания 13 перепускным каналом 14 типа сопла Лаваля догорающих рабочих тел и расширяющихся газов. К каждой полости 20 у одного из ее оснований тангенциально подведен и закреплен наконечник 21 подачи окислителя типа сопла Лаваля, а у второго ее основания тангенциально подведена и закреплена форсунка 22 подачи под избыточным давлением топлива в мелкораспыленном состоянии и навстречу перемещающему вихреобразно в полости 20 сжатому воздуху из наконечника 21.
В теле форкамеры 6 параллельно ее осевой линии изготовлены сквозные отверстия, которые известным способом последовательно соединены между собой в одну трубчатую линию, образующую собой полый змеевик, т.е. форкамера 6, чтобы охладить себя, со своим змеевиком образовала охладитель-пароперегреватель 23.
Пароперегреватель 23 оснащен пористой металлической вставкой катализатором, способствующим эффективной термодиссоциации водяного пара на кислород и водород и диффузионному перемещению кислорода по патрубку 24, а водороду через капилляры 25 в полость 20.
В полости 20 форкамеры 6 смонтирован электрокалоризатор 26, питающийся от динамомашины, установленной на корпусе устройства и предназначенной для эффективного запуска двигателя.
Соединительный фланец 7 известными способами своим центральным отверстием и кольцевыми канавками 10 герметически соединяет шейки выходного вала 2 и полого вала 4 и основания статоров 5. Соединительный фланец 7 разделяет собой работу основного ротора 1 со статором 5 и форкамерами сгорания 6 от работы вспомогательного ротора 3, работающего на отработанных газах.
Второй разделительный фланец 27 известными способами герметически установлен между корпусом 8 и наружной поверхностью основного статора 5, т.е. второй разделительный фланец образует собой две емкости-камеры: сухую 30 для концентрации сжатого воздуха и мокрую 31 для воды.
Корпус 8 устройства выполнен полым цилиндром с прилегающей к нему крепежной станиной 32. В теле корпуса 8 выполнены вакуумные полости 28 типа сосуда Дъюара. Корпус 8 по внутренней образующей выполнен несколько большим размером по диаметру, чем наружный размер диаметра статора 5. В тело корпуса 8 вмонтирован патрубок 29 с запорной арматурой подачи воды в мокрую полость 31. Подачу воздуха в сухую полость 30, а из нее в необходимом количестве в форкамеру 6 и часть наддувом в объемно-порционные рабочие камеры сгорания 13 и подачу топливной смеси в форкамеру 6, а также подачу образовавшегося при перепуске воды из мокрой полости 31 пара в необходимых количествах в охладитель-пароперегреватель 23 и часть пара в объемно-порционные камеры сгорания 13 осуществляют известными способами через распределители 12.
Крышки 9 корпуса 8 изготовлены плоскими дисками. В теле крышки 9 выполнены вакуумные радиальные полости типа сосуда Дъюара. Внутренняя плоскость крышек 9, прилегающая к корпусу 8 в периферийной части содержит выточку-уступ с размером диаметра, соответствующим диаметру внутренней образующей корпуса 8 и герметически крепится к последнему. На внутренней плоскости крышек 9 выполнены кольцевые канавки, соответствующие диаметру кольцевых канавок роторов для уплотнительных элементов 10.
К основным уплотняющим элементам 10 отнесены компрессионные кольца, размещенные между наружной образующей основного 1 и вспомогательного 3 роторов и внутренней образующей статоров 5, а также между торцевыми плоскостями роторов 1, 3 и прилегающими плоскостями соединительного фланца 7 и крышек 9. Первые кольца выполнены разъемными и расширяющимися, а вторые цельными, обжимающими. Уплотняющие кольца 10 в работе неподвижны. Нагнетатель 11 подачи сжатого воздуха жестко насажен на полый вал 4.
В способе экономического адиабатного термодинамического использования нескольких видов рабочего тела в устройствах осуществляют работу следующим образом.
Рабочее тело подают в первую ТДС, т.е. в форкамеру сгорания 6, и воспламеняют, а затем расширяющиеся газы перепускают на рабочие элементы 13 выходного вала 2. Отработавшие, но еще содержащие энергию, газы перепускают на элементы 3 полого вала 4, а после их рекуперации выпускают в атмосферу.
Во второй ТДС осуществляют охлаждение всех элементов размещенных в первой ТДС. В одной полости 30 содержится воздух, а во второй полости 31 обособленно вода. Через эти полости пропускают по трубопроводам рабочее тело. Вода, воздух и топливо отбирают тепло от элементов первой ТДС, создают последним нормальную термодинамическую работу, а поглотив тепло, нагреваются сами, расширяются и создают высокое давление в полостях 30 и 31 и в трубопроводах рабочего тела. Перегретый воздух перепускают как окислитель в форкамеру сгорания 6, а часть как рабочее тело наддувом на элементы 12 выходного вала 2. Перегретую воду, при перепуске мгновенно превратившуюся в пар, в необходимом количестве подают в охладитель-пароперегреватель 23, где пар диссоциируют на водород и кислород, последние поступают в форкамеру сгорания 6, воспламеняются и сгорают, образовавшиеся при этом капельки воды превращаются в пар, который уходит с расширяющимися газами, а часть пара как охладитель и как рабочее тело направляют на элементы 1 входного вала 2. Перегретое топливо под избыточным давлением подают в форкамеру сгорания 6, где топливо и окислитель эффективно смешивают, воспламеняют, а расширяющиеся газы перепускают на элементы 1 и 3 выходного 2 и полого вала 4.
В адиабатно выполненной третьей ТДС полностью сохраняют образовавшуюся тепловую энергию в термодинамических системах, а высокая экологичность устройства достигается за счет использования в первой ТДС водорода и кислорода, полученных из воды.
Предлагаемый адиабатный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. С помощью пускового устройства насосом (не показан) по трубопроводам 12 через форсунку 22 в полость 20 форкамеры сгорания 6 подают одно из видов жидкого топлива, нагнетателем 11 подают воздух в сухую полость 30, а из последней по распределительному элементу 12 через наконечник 21 в полость 20 подают сжатый воздух.
В полости 20 форкамеры сгорания 6 окислитель и топливо, поданные под избыточным давлением, интенсивно и вихреобразно смешиваются, от электрокалоризатора 26 воспламеняются, сгорают, а догорающая смесь топлива и расширяющиеся газы по перепускному каналу 14 передаются в объемно-порционные рабочие камеры сгорания 13, которые перед этим процессом были через наконечник 15 заполнены свежим зарядом воздухо-окислителя. Догорающая рабочая смесь, получив дополнительную порцию окислителя, полностью и окончательно интенсивно сгорает, а расширяющиеся при этом газы еще более эффективно отдают свою энергию работе основного ротора 1. Отработавшие расширяющиеся газы свою окончательную полезную энергию отдают, т.е. рекуперируются в работе вспомогательного ротора 3, а затем уходят в атмосферу.
После прогрева двигателя до определенной температуры, т.е. до температуры, не влияющей отрицательно на тепловую нагрузку и теплонапряженность существенных признаков двигателя, в мокрую полость 31 подают охлаждающую воду. При работе двигателя вода, охлаждая его существенные признаки, нагревается до высокой температуры, в полости 31 создается высокое давление. С целью эффективного охлаждения существенных признаков первой ТДС, часть перегретой воды, которая при перепуске мгновенное превращается в пар, направляется в охладитель-пароперегреватель 23, а часть воды, мгновенно при перепуске превращенная в пар, по распредтрубам 12 и паровому соплу 16 направляется как рабочее тело и как охладитель в объемно-порционные рабочие камеры 13. Пар, пропущенный через трубки пароперегревателя 23, нагревается еще сильнее и при помощи пористых катализаторов активно диссоциирует на водопровод и кислород.
Водород благодаря своим свойствам, проходя по нижней трубке пароперегревателя 23 по капиллярам, 25, дифундирует в полость 20 форкамеры сгорания 6, а кислород по патрубку 24 с остатками пара, если он не понес полное химическое изменение, поступает в ту же полость 20. В полости 20 форкамеры сгорания 6 кислород и водород смешиваются, воспламеняются, а при сгорании происходит повышение температуры и давление расширяющихся газов, а также образование капелек воды, которые мгновенное превращаются в пар. Продукты сгорания т. е. расширяющиеся газы перепускаются по каналу 14 в объемно-порционные камеры сгорания 13. Количество израсходованной на образование пара воды регулярно пополняется по патрубку 29 в мокрую полость 31.
Объемно-порционные рабочие камеры сгорания 13 полностью обеспечивают прием догорающей топливной смеси и удлиняют процесс полного сгорания с помощью воздуха наддувом; полностью используют энергию расширяющихся газов и энергию водяного пара и максимально превращают эту энергию на полезную работу основного 1 и вспомогательного 3 роторов.
Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: элементы устройства образуют три обособленные герметически заключенные друг в друга термодинамические системы (ТДС). Первая ТДС образует разделенную неподвижную 6 и подвижную 13 камеры сгорания. Неподвижная камера сгорания 6 со своим охладителем - пароперегревателем 23, который способствует получению из воды водорода и кислорода, осуществляет прием и термодинамические химические изменения рабочего тела, а подвижная камера сгорания 13, размещенная на основном роторе 1 через выходной вал 2, энергию расширяющихся газов превращает в полезную работу. Вторая ТДС, герметически заключив в себя первую ТДС, выполнена в виде обособленных полостей, осуществляет водой, воздухом и рабочим телом охлаждение элементов первой ТДС и обеспечивает нормальную термодинамическую ее работу. Третья ТДС, герметически заключив в себя вторую ТДС, выполнена теплоизолированной за счет того, что в теле корпуса устройства образованы полые вакуумированные полости типа сосуда ДЬЮАРА. 2 с. п. ф-лы, 4 ил. 
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| SU, авт.свидет | |||
| Турбина внутреннего горения | 1932 |
|
SU29316A1 |
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
| SU, патент, 89365, кл | |||
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
