ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F02C5/04 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а также к роторным компрессорам.

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.

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.

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.

Целью изобретения является повышение эффективности путем снижения расхода рабочего тела и увеличения КПД, повышение надежности и срока службы за счет совершенствования и упрощения конструкции.

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.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан поперечный разрез двигателя.

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.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

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).

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.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям с камерой сгорания постоянного объема. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит неподвижный статор, в котором находится камера сгорания, выполненная в виде ствола огнестрельного орудия. Камера установлена по отношению к колесу вращающегося ротора таким образом, чтобы струя газа от сгоревшего или разогретого рабочего тела была направлена перпендикулярно оси камеры сгорания на расположенную в радиальной плоскости ротора лопатку. Положение камеры сгорания при повороте ротора согласовывается с началом зажигания рабочего тела. Продукты сгорания удаляются во внутреннюю полость ротора через отверстие, расположенное в хвостовой части паза. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

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.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.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что возможно сочленение нескольких роторно-статорных групп.4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что возможно изменение угла зажигания рабочего тела (топлива).