МАШИНА ТЕПЛОВОГО ДЕЙСТВИЯ МИХАЙЛОВА В.А. Российский патент 1997 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в автомобилестроении (экологически чистый автомобиль, не требующий трансмиссии и глушителя); в сельском машиностроении (самоходные орудия и агрегаты); судостроении (суда с термоядерными энергоустановками); строительной индустрии (подъемные механизмы с мягкой стрелой, обогреватели, вырабатывающие одновременно электричество); в энергетике для производства электроэнергии на местах потребления в любых количествах.

Известен двигатель, взятый за прототип, с несколькими рабочими цилиндрами, снабженными разделительными перегородками и парными лопастными поршнями или с рядом парных поршней и соответствующим числом перегородок, разделяющих полость цилиндра на смежные рабочие камеры. При этом выхлопные окна в смежных цилиндрах или в смежных камерах общего цилиндра смещены на различные расстояния относительно неподвижных разделительных перегородок цилиндра.

Недостатком известного двигателя является то, что выхлоп отработанных газов осуществляется в атмосферу и низкий к.п.д. двигателя.

Задача, решаемая изобретением создание экологически чистого двигателя, обладающего высоким к. п. д. Машина теплового действия содержит статор с симметрично расположенными перегородками, ротор с лопатками, имеющими подпружиненные уплотнения, обеспечивающие постоянный контакт лопаток с внутренней поверхностью статора, две камеры сгорания с выхлопными клапанами и две камеры нагнетания переменного объема с всасывающими и нагнетательными клапанами, образованные между перегородками статора и лопатками ротора, устройство подачи топлива в камеры сгорания и устройство зажигания, причем выхлопные клапаны камер сгорания сообщены с выхлопным коллектором и посредством механизма открытия соединены с ротором, а всасывающие и нагнетательные клапаны сообщены с всасывающим и нагнетательным коллекторами. Согласно изобретению ротор выполнен в виде полого вала с центральной перегородкой. Каждая полость ротора имеет не менее одной продувочной щели, выходящей в соответствующую камеру сгорания, и с одной стороны закрыта наглухо, а с другой снабжена клапанным гнездом, имеющем два подпружиненных клапана, соединенных с компрессором. В выхлопном коллекторе установлен радиатор для нагрева воды, сообщенный с устройством подачи воды в камеры сгорания. На выходе нагнетательного коллектора установлен демпфер. Машина может работать на любом топливе, в том числе и на термоядерном, позволяет осуществить рекуперацию тепла выхлопа и отводимого тепла при охлаждении системы. В машине теплового действия трансмиссия заменена давлением воды и возможно использование воды в качестве энергоносителя.

В выхлопном коллекторе могут быть дополнительно установлены радиатор для нагрева топлива, соединенный с устройством подачи топлива, и радиатор для нагрева воздуха, соединенный с компрессором.

Механизм открытия клапанов может быть выполнен механическим: на роторе установлены кулачки с возможностью взаимодействия с толкателями, соединенными с коромыслами, которые соединены с пружинами выхлопных клапанов.

Компрессор может быть установлен на валу генератора тока.

Полость ротора может быть закрыта флажковыми клапанами.

Продувочные щели ротора могут быть закрыты подвесными клапанами.

Механизм регулировки подачи воздуха, топлива и воды может быть выполнен электронным.

В качестве топлива могут быть использованы углеводороды или вода.

В качестве устройства зажигания может быть использован лазер, обеспечивающий лазерное сжатие термоядерного заряда.

На фиг. 1 показан поперечный разрез машины, на фиг. 2 крышка, закрывающая статор, на фиг. 3 ротор, вид сбоку, на фиг. 4 развертка статора, разрезанного по линии сечения верхней перегородки.

Машина теплового действия состоит из статора 1, разделенного перегородками 2, ротора 3 с лопатками 4, имеющими уплотнительные Т-образные пластины 5, которые установлены в торцовых прорезях лопаток 4 и прижаты пружинами 6, размещенными в этих прорезях, к внутренней поверхности статора 1. Между перегородками 2 статора 1 и лопатками 4 ротора 3 образованы две камеры сгорания 7 и две камеры нагнетания 8 переменного объема. Камеры сгорания 7 имеют выхлопные клапаны 9. Камеры нагнетания 8 выполнены с нагнетательными клапанами 10, выходящими в нагнетательный коллектор, и всасывающими клапанами 11, выходящими во всасывающий коллектор. На выходе нагнетательного коллектора установлен демпфер (подпружиненный стакан) для предотвращения гидравлического удара и для сглаживания пульсаций давления воды. Нагнетательный коллектор соединен с гидромотором или гидромоторами. Ротор 3 выполнен в виде полого вала, внутренняя поверхность которого симметрично разделена перегородкой 12, образующей продувочные каналы 13, каждый из которых имеет продувочную щель 14, выходящую в соответствующую камеру сгорания 7. С одной стороны полость ротора 3 закрыта наглухо и имеет храповой выступ 15 для запуска, а с другой стороны она закрыта клапанным гнездом 16, имеющим два флажковых клапана 17, соединенных пружиной 18. Цилиндр статора 1 закрыт с двух сторон крышками 19, на которых установлены неподвижный контакт зажигания 20, сальник 21, крышка сальника 22. Клапанное гнездо 16 ротора 3 соединено с компрессором, установленном на валу генератора тока. На роторе 3 установлены кулачки 23, эксцентрики 24 и подвижный контакт прерывателя зажигания 25. Кулачки 23 установлены с возможностью взаимодействия с толкателями, соединенными с коромыслами, которые соединены с пружинами выхлопных клапанов 9 (механизм открытия выхлопных клапанов может быть выполнен также электромагнитным или гидравлическим). В выхлопном коллекторе установлены: радиатор для нагрева воды для впрыскивания в камеры сгорания 7, соединенный с баком с водой и с устройством подачи воды (например, насосом) в камеры сгорания 7; радиатор для нагрева воздуха для продувки камер сгорания 7, соединенный с компрессором; радиатор для нагрева топлива, соединенный с устройством подачи топлива в камеры сгорания 7. Бак соединен с радиатором нагрева воды трубами малого сечения для уменьшения обратной циркуляции воды. Механизм управления и регулировки подачи топлива, воздуха и воды может быть выполнен электронным. В перегородке 2 статора 1 выполнены каналы 26 для подачи топлива в камеры сгорания 7. От бака с водой отходит труба, обвивающая трубу, отходящую от гидромотора, образуя замкнутый контур. Двигатель, водяной и энергетический контуры имеют теплоизоляцию, что позволяет существенно повысить к.п.д. машины.

Машина работает следующим образом. Проводят продувку камеры сгорания 7, подавая воздух компрессором через соответствующий продувочный канал 13 ротора 3 и продувочную щель 14. Кулачок 23, установленный на роторе 3, наезжает на толкатель, поворачивающий коромысло, которое открывает выхлопной клапан 9 камеры сгорания 7. При этом другой продувочный канал 13 ротора 3 закрыт. Когда лопатка 4 ротора 3 подходит к крайнему верхнему положению, выхлопной клапан 9 закрывается, в камеру сгорания 7 впрыскивают топливо через каналы 26 или иным способом, например через трубы, установленные в камере сгорания 7. При разрыве контактов 25 и 20 проскакивает искра на свече, воспламеняющая топливо-воздушную смесь, и расширяющиеся газы гонят лопатку 4 вниз. Из бака вода поступает в радиатор, установленный в выхлопном коллекторе, а из радиатора в устройство подачи воды (насос). Эксцентрик 24 вращающегося ротора 3 набегает на толкатель водяного насоса, который впрыскивает воду, нагретую в радиаторе до температуры выше 100^o C, в камеру сгорания 7, где она превращается в перегретый пар и совершает дальнейшее перемещение лопатки 4. Вода поступает в камеру сгорания 7 пока лопатка не дойдет до крайнего нижнего положения, уменьшая температуру пара и повышая его плотность. При этом из сопряженной нагнетательной камеры 8 вода вытесняется через нагнетательный клапан 10 в нагнетательный коллектор, из которого вода подается на лопатки реверсивных с изменяемым проходным сечением пластин гидромоторов. При этом демпфер, установленный на выходе коллектора, регулирует давление воды, что позволяет избежать гидравлического удара. В это время в другую нагнетательную камеру 8 происходит всасывание воды из всасывающего коллектора через всасывающие клапаны 11. Вода во всасывающий коллектор поступает из гидромотора. В другой камере сгорания 7 в этом время произошла продувка, впрыск и т. д. как и в первой. Выхлопная парогазовая смесь, проходя через выхлопной коллектор, нагревает воду в радиаторе до максимально возможной температуры, которая затем поступает в камеры сгорания 7, воздух, подаваемый в компрессор для продувки камер сгорания 7. Продукты сгорания могут быть сконденсированы и собраны в сборник, изготовленный из нейтрального материала, для дальнейшей переработки. Вода, поступившая из гидромотора, охлаждается водой поступающей из бака и проходящей по трубе, обвивающей трубу, отходящую от гидромотора, которая возвращается в бак самотеком или при помощи насоса. В заявляемой машине теплового действия использован принцип рециркуляции и утилизации тепла, что позволяет достичь достаточно высокого к.п.д. Машина экологически чиста вследствие снижения расхода топлива и кислорода и применения воды для ликвидации выбросов в атмосферу токсичных выхлопов. Машина имеет простую конструкцию, технологична (проста в изготовлении), обладает более высоким моторесурсом, чем известные двигатели.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: машина теплового действия состоит из статора, ротора с лопатками, имеющими подпружиненные уплотнения. Статор симметрично разделен перегородками. Между перегородками статора и лопатками ротора образованы две камеры сгорания с выхлопными клапанами и две камеры нагнетания с нагнетательными и всасывающими клапанами, которые соединены соответственно с нагнетательным и всасывающим коллекторами. На выходе нагнетательного коллектора установлен демпфер. Ротор выполнен в виде полого вала с центральной перегородкой. Каждая полость ротора имеет продувочную щель, выходящую в соответствующую камеру сгорания. С одной стороны полость ротора закрыта наглухо, а с другой закрыта клапанным гнездом, имеющим два подпружиненных клапана, которые соединены с компрессором. Камеры сгорания соединены с топливоподающим элементом и устройством подачи воды. Выхлопные клапаны посредством механизма открытия соединены с ротором. В выхлопном коллекторе установлены радиатор для нагрева воды, поступающей из бака в камеры сгорания, радиатор для нагрева топлива и радиатор для нагрева воздуха, поступающего в компрессор. 9 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Машина теплового действия, содержащая статор с симметрично расположенными перегородками, ротор с лопатками, имеющими подпружиненные уплотнения, обеспечивающие постоянный контакт лопаток с внутренней поверхностью статора, две камеры сгорания с выхлопными клапанами и две камеры нагнетания переменного объема с всасывающими и нагнетательными клапанами, образованные между перегородками статора и лопатками ротора, устройство подачи топлива в камеры сгорания и устройство зажигания, причем выхлопные клапаны камер сгорания сообщены с выхлопным коллектором и посредством механизма открытия соединены с ротором, а всасывающие и нагнетательные клапаны сообщены с всасывающим и нагнетательным коллекторами, отличающаяся тем, что ротор выполнен в виде полого вала с центральной перегородкой, каждая полость ротора имеет не менее одной продувочной щели, выходящей в соответствующую камеру сгорания, и с одной стороны закрыта наглухо, а с другой снабжена клапанным гнездом, имеющим два подпружиненных клапана, соединенных с компрессором, в выхлопном коллекторе установлен радиатор для нагрева воды, сообщенный с устройством подачи воды в камеры сгорания, а на выходе нагнетательного коллектора установлен демпфер. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в выхлопном коллекторе дополнительно установлен радиатор для нагрева топлива, соединенный с устройством подачи топлива, и радиатор для нагрева воздуха, соединенный с компрессором. 3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что механизм открытия выхлопных клапанов выполнен из клочков, установленных на роторе с возможностью взаимодействия с толкателями, соединенными с коромыслами, которые соединены с пружинами выхлопных клапанов. 4. Машина по пп.1-3, отличающаяся тем, что компрессор установлен на валу генератора тока. 5. Машина по пп.1-4, отличающаяся тем, что полость ротора закрыта флажковыми клапанами. 6. Машина по пп.1-5, отличающаяся тем, что продувочные щели ротора закрыты подвесными клапанами. 7. Машина по пп.1-6, отличающаяся тем, что механизм регулировки подачи воздуха, топлива и воды выполнен электронным. 8. Машина по пп.1-7, отличающаяся тем, что в качестве топлива использованы углеводороды и вода. 9. Машина по пп.1-8, отличающаяся тем, что в качестве устройства зажигания использован лазер. 10. Машина по пп.1-9, отличающаяся тем, что двигатель, водяной и энергетический контуры имеют теплоизоляцию.