РОЛИКОЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛА Российский патент 2012 года по МПК F02G1/04 F01C1/12 

Описание патента на изобретение RU2469203C2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям с внешним подводом тепла, и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в механическую в приводах различных механизмов, в частности для привода электрогенераторов микро- и мини-ТЭЦ.

Известен роторно-поршневой двигатель с внешним подводом тепла (патент РФ №2387844, МПК F01G 1/077, F02G 11/044, опубл. 27.04.2010 г.), содержащий два рабочих узла, каждый из которых имеет цилиндр, внутри которого установлены с возможностью вращения два подвижных ротора. Каждый ротор содержит выходной вал и два поршня, при этом между поршнями образованы четыре рабочих камеры. Роторы вращаются неравномерно, а именно по закону, задаваемому кулачковым механизмом. Такт сжатия и расширения в рабочей камере происходит между поршнями роторов в момент сближения или удаления поршней друг от друга.

Недостатком такой конструкции является наличие сложной системы преобразования колебательного движения ротора во вращательное движение вала.

Известен роторный двигатель с внешнем подводом теплоты (патент РФ №2255235, МПК F01G 1/04, опубл. 27.06.2005 г.) с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащий, по меньшей мере, два рабочих цилиндра, в каждом из которых размещен ротор. Роторы расположены на одном эксцентриковом валу и снабжены разделительными пластинами. Двигатель также имеет нагреватель, холодильник и теплообменник. Рабочие цилиндры имеют разные по величине рабочие объемы и соединены между собой соответствующим образом каналами. При этом полость нагнетания малого цилиндра соединена каналом с полостью расширения большого цилиндра через теплообменник и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра соединена каналом с полостью нагнетания большого цилиндра через теплообменник и охладитель.

Недостатком такой конструкции является то, что расположение роторов на одном эксцентриковом валу технологически усложняет изготовление такого двигателя, что непосредственно влияет на себестоимость.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и удельной мощности двигателя.

Это достигается тем, что в роликолопастном двигателе с внешним подводом тепла, с рабочим телом, находящимся в нем под избыточным давлением, содержащем расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящим и отводящим трубопроводами через охладительную систему, регенератор и нагреватель, в корпусах рабочих цилиндров установлены выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации, а соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров, кроме того, лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора.

На фиг.1 представлен общий вид роликолопастного двигателя с внешним подводом тепла; на фиг.2 - вид А (вид справа); на фиг.3 - сечение Б-Б; на фиг.4 - сечение В-В, разрез рабочего цилиндра большего объема; на фиг.5 - сечение Г-Г, разрез рабочего цилиндра меньшего объема.

Роликолопасной двигатель с внешним подводом тепла содержит два с разными объемами рабочих цилиндра 1 и 2 (фиг.1, 3) с роторами 3 и 4, установленными на валу 5 (фиг.3). В рабочем цилиндре большего объема 1 установлены ролики-разделители с пазами 6, 7, 8, 9 (фиг.4), а в рабочем цилиндре меньшего объема установлены ролики-разделители с пазами 10, 11, 12, 13 (фиг.5). Ролики-разделители 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 кинематически связаны с валом 5 механизмом синхронизации 14. Можно применить, например, четырехлопастной ротор. Ротор 3 имеет лопасти 15, 16, 17, 18, а ротор 4 имеет лопасти 19, 20, 21, 22. Лопасти ротора 3 расположены с угловым сдвигом по отношению к лопастям ротора 4. Рабочий объем рабочего цилиндра 1 посредством подводящего трубопровода 23 соединен с нагревателем 24, а посредством отводящего трубопровода 25 через охладительную систему 26 и подводящий трубопровод 27 с рабочим объемом рабочего цилиндра 2. Рабочий объем рабочего цилиндра 2 посредством отводящего трубопровода 28 через регенераторы 29 соединен с нагревателем 24. Кроме того, в подводящих трубопроводах 23 и 27 установлены регулирующие клапанные механизмы 30 и 31.

Устройство работает следующим образом.

При нагреве рабочего тела, например газа, в нагревателе 24 происходит повышение давления в подводящем трубопроводе 23, открываются клапаны регулирующего клапанного механизма 30 и в рабочий цилиндр 1 поступает порция рабочего газа, которая, воздействуя на лопасти 16 и 18 ротора 3, приводит его в движение.

После того как лопасти 16 и 18 достигнут канала отвода газа, рабочее тело поступает в отводящие трубопроводы 25 и соответственно в охладительную систему 26, где снижается температура и давление газа. Далее через клапаны регулирующего клапанного механизма 31 газ поступает в рабочий цилиндр 2, выполняющий функцию компрессора, сжимается и через отводящие трубопроводы 28 и регенератор 29 поступает в нагреватель 24. Затем цикл движения рабочего тела по устройству повторяется.

В каждом рабочем цилиндре образуется два рабочих объема, которые ограничиваются роликами-разделителями, лопастями, ротором и рабочим цилиндром. В четырех рабочих объемах рабочих цилиндров осуществляются все такты термодинамического цикла Стирлинга: впуск, сжатие, подвод тепла, рабочий ход, выпуск и отвод тепла. Из-за разницы в площадях поверхности роторов 3, 4 возникает результирующая сила

F=2Δp(Sb-Sm),

где F - результирующая сила, действующая на ротор;

Δр - разность давлений в ветвях высокого и низкого давлений;

Sb - рабочая площадь лопасти большого ротора:

Sm - рабочая площадь лопасти малого ротора.

Эта сила вращает вал 5 с роторами 3 и 4, и рабочее тело непрерывно циркулирует, последовательно проходя через всю систему.

Частота вращения обеспечивается автоматической системой управления регулирования давления рабочего тела, а полезный рабочий объем двигателя равен разности объемов двух цилиндров, что позволяет задавать требуемую мощность двигателя. Применение регулирующего клапанного механизма позволяет задавать требуемые параметры рабочего процесса.

Похожие патенты RU2469203C2

название год авторы номер документа
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2014
  • Кушеров Гиният Темирханович
RU2597708C2
ГЕНЕРАТОР РАСХОДА РАБОЧЕЙ СРЕДЫ 1997
  • Домогацкий В.В.
  • Левченко И.В.
RU2129704C1
РОЛИКОЛОПАСТНОЙ КОМПРЕССОР С УСТРОЙСТВОМ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ВАЛА И СПОСОБ ЕГО РАЗГРУЗКИ ОТ ОСЕВЫХ СИЛ 2005
  • Беляев Вячеслав Евгеньевич
  • Вдовин Петр Иванович
  • Косой Александр Семенович
RU2301358C1
РОЛИКОЛОПАСТНОЙ РАСХОДОМЕР 2007
  • Слюсаренко Геннадий Стефанович
RU2349882C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ИЗ ТЕПЛА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 2015
  • Фролов Денис Олегович
RU2605864C1
ПОЛЕВАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ДВИГАТЕЛЕМ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ ПУСТЫНЦЕВА 1995
  • Пустынцев Александр Алексеевич[Ua]
RU2109157C1
РОЛИКОЛОПАСТНОЙ КОМПРЕССОР 2006
  • Беляев Вячеслав Евгеньевич
  • Вдовин Петр Иванович
  • Косой Александр Семенович
RU2301344C1
Теплоиспользующая криогенная газовая роторная машина А.В.Чащинова 1988
  • Чащинов Анатолий Васильевич
SU1795237A1
ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ 1993
  • Андреев В.И.
RU2050457C1
РОЛИКОЛОПАСТНАЯ МАШИНА 2001
  • Домогацкий В.В.
  • Левченко И.В.
  • Левченко В.В.
RU2205273C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 469 203 C2

Реферат патента 2012 года РОЛИКОЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛА

Изобретение относится к машиностроению. Роликолопастной двигатель с внешним подводом теплоты содержит расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящими и отводящими трубопроводами, а также с нагревателем, охладительной системой и регенераторами. В корпусах рабочих цилиндров установлены выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации. Соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров. Лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора. В подводящих трубопроводах установлен регулирующий клапанный механизм. Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение надежности и удельной мощности двигателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения RU 2 469 203 C2

1. Роликолопастной двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий расположенные на валу, по меньшей мере, два рабочих цилиндра с разными рабочими объемами и роторами, соединенные между собой подводящими и отводящими трубопроводами, а также с нагревателем, охладительной системой и регенераторами, отличающийся тем, что в корпусах рабочих цилиндров установлены выполненные с пазами ролики-разделители, кинематически связанные с валом механизмом синхронизации, а соосно расположенные на валу роторы рабочих цилиндров снабжены лопастями, создающими с корпусом рабочего цилиндра, ротором и роликами-разделителями рабочие объемы рабочих цилиндров, при этом лопасти одного ротора расположены с угловым сдвигом относительно лопастей другого ротора.

2. Роликолопастной двигатель с внешним подводом теплоты по п.1, отличающийся тем, что в подводящих трубопроводах установлен регулирующий клапанный механизм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2469203C2

ГЕНЕРАТОР РАСХОДА РАБОЧЕЙ СРЕДЫ 1997
  • Домогацкий В.В.
  • Левченко И.В.
RU2129704C1
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ 2004
  • Нисковских В.М.
RU2255235C1
RU 2063515 C1, 10.07.1996
ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА С ГЕРМЕТИЧНЫМИ КАМЕРАМИ 2002
  • Палецких В.М.
RU2224129C2
ПАРОГЕНЕРАТОР 2000
  • Белкин Е.К.
  • Артамонов Ю.В.
RU2159274C1
US 4138848 A, 13.02.1979.

RU 2 469 203 C2

Авторы

Педан Сергей Борисович

Даты

2012-12-10Публикация

2011-02-24Подача