ТУРБИНА ПОСТОЯННОГО ОБЪЕМА Российский патент 1998 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может использоваться, например, на транспорте.

Известны лопастные двигатели внутреннего сгорания с раздельными объемами всасывания и рабочего хода.

Наиболее близким из них (прототип) является двигатель, работающий по обычной схеме двигателя внутреннего сгорания, т.е. объем сгорания такой же, как и объем всасывания. Рабочий ход длится на протяжении 140^o вращения вала. Следующий рабочий ход наступает после паузы в 40^o. Поэтому двигателю нужен маховик. Контуры камер всасывания и сгорания такие, что прижать лопасть к ним можно только пружиной, а только она не может обеспечить достаточной плотности прилегания. Каждая камера в прорези вала имеет две лопасти, распираемые пружинами. Лопасти слишком короткие, а потому не имеют надежной опоры в вале. Двухвальная схема требует усложняющую мотор шестеренчатую передачу. Общий корпус для двух камер труден в изготовлении.

Задачей, решаемой изобретением, является снижение расхода топлива за счет большей степени расширения.

Для этого предлагается не обычный двигатель внутреннего сгорания, а турбина постоянного объема. Как и газовая турбина постоянного давления, она имеет и компрессор, и расширитель. Как и у двигателя внутреннего сгорания, объемы и компрессора и расширителя постоянны. Но объем расширителя больше объема компрессора, что позволяет смеси полностью сгорать. Перепуск смеси производится по каналам внутри вала и регулируется золотниками. Момент поджигания наступает, когда часть смеси находится еще в объеме сжатия. В объеме рабочего хода смесь поступает через множество мелких отверстий, что предотвращает обратное горение наподобие шахтерской лампы.

На фиг. 1 - 5 показана предлагаемая турбина.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение турбины.

Компрессор 1 и расширитель 2 изображены линиями, ограничивающими внутренний объем. Компрессор и расширитель представляют собой прямоугольные лопасти 3 и 4 (фиг. 2). Лопасти размещены на общем валу и плотно скользят в прямоугольных отверстиях 5 и 6, проходящих через ось вала 7. Одновременно лопасти вращаются вместе с валом и противоположными торцовыми сторонами плотно скользят по контуру 8 и 9. Боковыми сторонами лопасти плотно скользят по плоскостям 10, закрывающим контур. Вал плотно прилегает к одной стороне контура и скользит по нему.

На фиг. 2 схематично изображен вид турбины с торца (вид по стрелке А, разрез). Все линии для ясности нарисованы сплошными. Лопасть 3, вращаясь, засасывает (по стрелке Б) из промежутка в контуре, обозначающего всасывающее окно, объем горячей смеси (максимальный объем изображен редкой штриховкой). Далее этот объем лопасть начинает сжимать и загоняет через отверстие в валу 11 в сверление 12 (фиг. 3). Когда отверстие 12 и сверление в валу 13 сообщается с полостью золотника 14 сжатая смесь устремится в отверстие 15 и сверление 16 (фиг. 4). Когда сверление 16 совпадает с полостью золотника 17, то сжатая смесь устремится в сверление 18, а из него через множество мелких отверстий 19 попадет в полость расширителя, где будет подожжена свечой 20. Начинается рабочий ход.

На фиг. 2 изображено положение лопастей при наибольшем сжатии. Мелкий штриховкой изображен объем наибольшего сжатия. Сопоставив крупную штриховку с мелкой, приплюсовав объем всех каналов, можно судить о степени сжатия. Она может меняться с изменением угла между лопастями.

Рабочий ход вращает вал. Когда лопасть компрессора встанет вертикально, золотник отключит отверстия 11 и 12 от внутренней системы.

Объем сверлений 11 и 12 является паразитным, но он тут же будет подхвачен всасыванием и потери топлива не будет. Рабочий ход будет продолжаться до максимального расширения, т.е. когда лопасть встанет горизонтально. При этом уже произойдет какая-то часть нового рабочего хода. Т.е. новый рабочий ход накладывается на предыдущий. Отсюда отпадает возможность необходимости в маховике. Выхлоп произойдет в промежуток в контуре (фиг. 2) по стрелке В.

Мощность снимается с шестеренки 21. Цифрой 22 обозначены уплотнения.

Съем мощности может быть с торца, лучше с торца компрессора, тогда появится возможность заменить каналы 13, 15, 16 наружным каналом, расположенным вне вала.

Лопасти как компрессора, так и расширителя разделены по плоскости и состоят из двух половин, которые могут скользить одна по другой. Внутри лопасти помещена пружина, которая создает распор лопасти в контуре. Линия контура описывается лопастью.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: турбина постоянного объема содержит компрессор для всасывания и сжатия воздуха или рабочей смеси, расширитель для сжигания этой смеси и получения работы и канал с золотником для управляемого перепуска сжатого воздуха или рабочей смеси из компрессорной полости в расширительную. Как компрессор, так и расширитель выполнены в виде прямоугольных подпружиненных лопастей, размещенных в прорези по оси вала с возможностью поступательного скольжения и вращения, а вал прижат к одной стороне контура с возможностью скольжения по нему. Скользящие лопасти компрессора и расширителя размещены на общем целом или составном валу. Объем расширительной полости превышает объем компрессорной полости. Канал для перепуска сжатого воздуха или рабочей смеси расположен внутри вала и на входе в расширительную полость выполнен в виде множества мелких отверстий. 5 ил.

Турбина постоянного объема, содержащая компрессор для всасывания и сжатия воздуха или рабочей смеси, расширитель для сжигания этой смеси и получения работы, канал с золотником для управляемого перепуска сжатого воздуха или рабочей смеси из компрессорной полости в расширительную, при этом как компрессор, так и расширитель выполнены в виде прямоугольных подпружиненных лопастей, размещенных в прорези по оси вала с возможностью поступательного скольжения и вращения в контуре с постоянным касанием противоположных торцевых сторон лопастей со стенками контура, а вал прижат к одной стороне контура с возможностью скольжения по нему, отличающаяся тем, что скользящие лопасти компрессора и расширителя размещены на общем валу, объем расширительной полости превышает объем компрессорной полости, а канал для перепуска сжатого воздуха или рабочей смеси расположен внутри вала и на входе в расширительную полость выполнен в виде множества мелких отверстий, а линия контура описывается лопастью.