Реактивный ротаторный двигатель Советский патент 1992 года по МПК F02K11/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к реактивным двигательным установкам, и может быть использовано в качестве силовой энергетической установки на тепловой электростанции ТЭЦ, на корабтях и на железнодорожных локомотизах

Известно техническое реаение, которое обладает рядом недост.зткзв, которые заложены в выполненных формах конструктивных элементов и в их взаиморасположении, газоотводы рабочих га ЗОЕ из камеры сгорания выполнены кривэлинейно, что снижает КПД камеры сгорания, так как увеличено сопротивление, кроме того, тепловая энергия рабочих газов, исходящих из камеры сгорания, теряется на нагрев и перегрев конструктивных материалов устройства, что снижает КПД использования химической энергии топлива и способствует разрушению устройства от перегрева и от

воздействия центробежных сил, что в совокупности снижает КПД цикла двигателя и надежность его в работе.

Цель изобретения - .увеличение КПД цикла и повышение надежности.

Предложенный реактивный ротаторный двигатель, содержащий компрессор с реактивным приводом, выполненным в виде камер сгорания, каждая из которых имеет реактивное сопло, закрепленное на ободе полого диска, полый диск посажен жестко на вал с выходом на привод одного электрогенератора, отличается тем, что, с целью увеличения КПД цикла и повышения надежности, двигатель снабжен паровым котлом- утилизатором, выполненным в виде кольца с окнами для выхода газа, концентрично , размещенного относительно обода диска и имеющего полости для циркуляции жидкости и получения пара на привод другого электрогенератора, торообразными емкдVJ

- Х| VI СлЭ

стями для топлива и для очллдителя, размещенными в полости диска, упрочняющими гроссами, закрепленными на диске, реэк- тионый приовд снабжен рубашкой охлаждения и установленными в ней форсунками подачи охладителя, выходные отверстия которых ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, а на обращенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения

На фиг 1 схематически представлен реактивный ротаторный двигатель; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

Реактивный ротаторный двигатель содержит реактивный привод 1, выполненный в виде камер сгорания, каждая из которых имеет реактивное сопло, закрепленное на ободе полого диска 2, диск 2 закреплен жестко на валу 3 с выходом на привод электрогенератора № 1. Реактивный привод 1 снабжен рубашкой охлаждения 7 и установленными в ней форсунками 8 подачи охладителя, выходные отверстия которых ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, в реактивном приводе 1 в камере сгорания установлены форсунки 9. В полости диска 2 выполнены горообразные емкости для топлива 10 и для охладителя 11, емкость 10 связана трубопроводом с форсункой 9, емкость 11 связана трубопроводом с форсункой 8, через вал 3 проложены каналы для подпитки емкостей 10 и 11, конструктивные элементы, подвергающиеся центробежной нагрузке, дополнительно укреплены тросами 13. Двигатель снабжен паровым котлом-утилизатором 14, выполненным в виде кольца с окнами 15 для выхода газа, концентрично размещенного относительно обода диска 2 и имеющего полости 12 для циркуляции жидкости и парообразования на привод электрогенератора Ns 2, а на обращенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения 18. Воздухозаборник 19 реактивного привода 1 выполнен на боковой стороне диска 2 по одну сторону обода диска 2 и по прямой соединен с камерой сгорания, а камера сгорания по прямой соединена с реактивным соплом, закрепленным на ободе диска 2 в зоне парового котла-утилизаюра 14.

На фиг. 2 изображен вид А-А с компрессором. Между наружными поверхностями диска 2 и обечайки 4 котла-утилизатора 14 и лабиринтными уплотнениями 18 выполнен

кольцевой канал для пропуска воздуха в воздухозаборник 19, рядом с воздухозаборниками 19 выполнены направляющие неподвижные лопатки 5, которые закреплены

по кольцу с обечайкой 4, рядом с направляющими лопатками 5 установлены рабочие лопасти турбины б, которая расположена на валу 3 и связана с приводом посредством редуктора.

Пример. Реактивный ротаторный двигатель содержит реактивный привод 1, выполненный в виде камер сгорания, каждая из которых имеет реактивное сопло, закрепленное на ободе полого диска 2, диск 2

жестко посажен на вал 3 с выходом на привод электрогенератора № 1, реактивный привод 1 снабжен рубашкой охлаждения 7, в которой установлены форсунки 8 подачи охладителя, выходные отверстия которых

ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, что дает прирост реактивной тяги парообразованием со

.взрывным характером в рубашке охлаждения, где увеличена эффективность взрывного парообразования, где охладитель под давлением разрушает образовавшуюся газовую прослойку в место соприкасания охладителя с поверхностью камеры сгорания; исходящие из рубашки охлаждения продукты охладителя сообщают прирост реактивной тяги, при этом не влияя на температуру рабочих газов в камере сгорания и сопла

реактивного привода 1; для пропуска расхода воздуха в камеру сгорания реактивного привода 1 из боковой стороне диска 2 по одну сторону обода выполнен воздухозаборник 19 и по прямой соединен с камерой

сгорания, а камера сгорания по прямой соединена с реактивным соплом закрепленном по другую сторону на ободе диска 2, что уменьшает сопротивление и уменьшает потери энергии; в полости диска 2 размещены

торообразные емкости для топлива 10 и охладителя 11, упрочняющими тросами 13 закрепленными на диске 2, емкость 10 связана трубопроводом с форсунками 9, емкость 11 связана трубопроводом с форсунками 8, через вал 3 проложены каналы для подпитки емкостей 10 и 11, это повышает надежность и улучшает динамическую характеристику, торообразные емкости с жидкостью гасят вибрацию и под давлением

5 подают жидкость на форсунки в камеру сгорания и в рубашку охлаждения, что анулиру- ет насосы и упрощает конструкцию: с целью увеличения КПД цикла и повышения надежности двигатель снабжен паровым котлом утилизэтором 14, выполненным в виде

кольца с окнами 15 для выхода газа, концен- трично рэзмещбнного относительно обода диска 2 и имеющего полости 12 для циркуляции жидкости и парообразования с выходом пара на привод электрогенератора № 2, а на обращенных друг к другу поверхностях диска 2 и котла-утилизатора 14 установлены лабиринтные уплотнения 18, что в совокупности дает разреженную среду в зоне парового котлз-утилизатора 14 на выходе реактивного сопла, что увеличивает эффективность тяги реактивного привода 1, кроме того, увеличена эффективность утилизации тепловой энергии газов, исходящих из реактивного сопла реактивного привода 1. так как форма и концентричное размещение парового котла-утилизатора 14 относительно обода с реактивными соплами диска 2 увеличило площадь парообразования по кольцу парового котла-утилизатора, где получена возможность исходящим из реактивного сопла гззам по прямой без потерь тепловой энергии втупать в контакте поверхностью теплообмена парового котла-утилизатора с завыхрением, где уменьшена скорость выхода газа с выходных окон 15 и увеличено время теплообмена по кольцу в пунктах теплообмена проихсодит периодическая турбулизация пограничного слоя, что резко повысило интенсивность теплообмена, и одновременно лабиринтным уплотнением 18 и выходными окнами 15 по кольцу, которые соединены с известной вытяжной дымовой трубой; обеспечено разрежение (низкое давление) среды по кольцу движения реактивных сопел в паровом котле-утилизаторе 14, где разреженная среда на срезе реактивного сопла резко повысила эффективность реактивной тяги и КПД камеры сгорания реактивного привода 1; для пропуска необходимого расхода воздуха в воздухозаборник 19 реактивного привода 1 выполнен кольцевой канал обечайкой 4, ободом и боковой поверхностью диска 2, лабиринтным уплотнением 18, ободом и боковой поверхностью диска 2, лабиринтынм уплотнением 18, направляющими лопатками 5 и турбиной 6, котоаря расположена на валу 3 и связана с приводом через редуктор. Реактивный ротаторный двигатель приводится в действие стартовым устройством - посредством вала 3 приведен во вращательное движение диск 2 с торообразными емкостями 10 и 11, под действием центробежной силы.под давлением из горообразных емкостей 10 и 11 подается к форсункам 9 топливо и к форсункам 8 охладитель, В реактивном приводе 1 от свечи зажигания топливная смесь в камере сгорания воспламенилась и газы, исходя из реактивного сопла, сообщили реактивной тягой вращение диску 2 и посредством выходного вала 3 приведен в действие электрогенератора N 1, упрочняющие троссы 13, закрепленные 5 на диске 2, увеличили прочность и надежность устройства. Форсунки 8 в рубашке охлаждения реактивного привода 1 выходными отверстиями ориентированы на поверхность камеры сгорания, а выход из

0 рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, например, охладитель вода, под давлением распиленная струя воды из отверстий форсунок 8 разрушает образовавшуюся газо5 вую (паровую) прослойку между поверхностью камеры сгорания и жидкостью охладителя и при темпеоатуое поверхности камеры сгорания 380-374°С при данной температуре обеспечена надеж0 ность конструктивных материалов на прочность) вода испаряется со взрывным характером, минуя фазу кипения и парообразование со взрывным характером исходит через выход рубашки охлаждения,

5 сообщая прирост реактивной тяги реактивного привода 1, при этом не влияя на температуру рабочих газов внутри реактивного сопла; необходимое количество пропуска расхода воздуха в камеру сгорания реактив5 ного привода 1 обеспечил воздухозаборник 19 при помощи компрессора; 15 частей воздуха и одна часть керосина в камере сгорания дают температуру горения °С, что, увеличило тягу, так как тяга растет с темпо0 ратурой газов. Получен прирост реактивной тяги, что увеличило мощность на валу 3, который привел в действие электрогенератор № 1, но в исходящих газах из сопла реактивного привода 1 содержится до 70% тепло5 вой энергии, концентричное размещение парового котла-утилизатора 14 относительно обода с реактивными соплами диска 2 резко повысило эффективность утилизации тепловой энергии, при вращении диска 2

0 исходящие газы из сопла реактивного привода 1 в виде факела пламени по прямой без потерь тепловой энергии соприкасаются с развитой поверхностью теплообменных 4 элементов полостей 12 по кольцу с завихре5 нием и выходят с малой скоростью через выходные окна 15 по кольцу в вытяжную дымовую грубу охлажденными, что увеличило количество получаемого пара в единицу времени от единицы топлива, полученный пар посредством парового двигателя при5 вел в действие электрогенератор N 2

Подпитка емкостей 10 и 11 производится через каналы, которые проложены через вал 3, как в стзтическом.так и в динамическом состоянии. Ось вращения вала 3 расположена в вертикальной плоскости, что улучшило динамическую характеристику устройства.

Формула изобретения Реактивный ротаторный двигатель, содержащий компрессор с реактивным приводом, выполненным в виде камер сгорания, каждая из которых имеет реактивное сопло, закрепленное на ободе полого диска, периферийную турбину, связанную по газу с выходом реактивного привода, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД цикла и повышения надежности, двигатель снабжен паровым котлом-утилизатором, выполненным в виде кольца с окнами для выхода

газа, концентрично размещенного относительно обода диска и имеющего полости для циркуляции жидкости, торообразными емкостями для топлива и охладителя, размещенными в полости диска, упрочняющими тросами, закрепленными на диске, реактивный привод снабжен рубашкой охлаждения и установленными в ней форсунками подачи охладителя, выходные отверстия которых

ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, а на обращенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения.

Использование: в качестве силовой энергетической установки. Сущность изобретения: воздушно-реактиЕ ный двигатель вращательного типа. Двигатель выполнен в виде компрессора с периферийными приводными воздушно-реактивными двигателями, закрепленными на ободе полого диска и периферийной турбины, связанной по газу с выхлопом реактивного привода. В выхлопном сечении двигателя установлен котел-утилизатор торового типа с окнами для выхода газа, имеющий полости для циркуляции жидкости и установленный концен- трично относительно обода диска. В полости диска размещены емкости для топлива и охладителя. На диске закреплены упрочняющие тросы. Реактивные приводные двигатели имеют рубашку охлаждения с форсунками подачи охлаждающей жидкости,, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выхлопного сечения реактивного сопла. Оси выходных отверстий форсунок охладителя направлены под углом к поверхности камеры сгорания. На обращенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения. 2 ил. сл 1C

/5

фиг /

12

А-А