Паровой роторный двигатель Султанова Советский патент 1993 года по МПК F01C1/356 

ел

С

Сущность изобретения: рабочие камеры двух соединенных общим валом двигательных секций соединены между собой трактом рабочего тела, имеющим камеру сгорания. Устройство нагнетания воздуха содержит последовательно соединенные вентилятор и ресивер, расположенные между секциями. Вал выполнен полым, в его полости размещена камера сгорания, разделенная горизонтальной перегородкой, и трубчато- змеевиковый котел. Полость вала в первой секции тракта выполнена овальной и сообщена с полостью камеры сгорания. Полость вала утилизационной секции выполнена цилиндрической с торцовыми крышками и перегородкамис выступами, . контактирующими с внутренними стенками цилиндрической камеры. Подпружиненные заслонки установлены в камерах и взаимодействуют с соответствующими роторами с образованием рабочих камер. Заслонки выполнены с закругленной кромкой и со скошенным торцом по ходу вращения ротора. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к роторным двигателям.

Цель изобретения - повышение компактности, экономичности и резкого повышения КПД, экологичности.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез рабочей секции двигателя; на фиг. 2 - продольный разрез I, II рабочей секции двигателя; на фиг. 3 - поперечный разрез утилизационной секции двигателя; на фиг. 5 - поперечный разрез ротора рабочей камеры с овальной камерой; на фиг. 6, 7 - схема разреза ротора с заслонкой; на фиг. 8 - термодинамическая диаграмма двигателя.

Паровой роторный двигатель содержит корпус 1 с осью 0, цилиндрический ротор 2 с осью Oi, закрепленный на полый вал 3,

служащий камерой сгорания, взаимодействующий с отверстиями 4, выполненными в перегородках 5, 6, между которыми образуется рабочая камера 7. Со стенками камеры 8 взаимодействует заслонка 9, выполненная с закругленной с радиусом RI и со скошенным под углом «торцом по ходу вращения ротора 2. На крышке камеры 8 выполняется отверстие 10, соединяющееся с атмосферой. В корпусе 1 закреплены под углами а, а.1 дозатор-форсунка 11 и выхлопной патрубок 12. С целью предотвращения охлаждения двигателя (в ДВС на охлаждение расходуется - в дизелях более 20%, в карбюраторных более 30% тепловой энергии), резкого повышения экономичности и КПД. наружная поверхность снабжена теплоизо00

о VI ю

J

ю

ляцией 13. С целью ускорения нагрева и удержания пламени факела, ротор 2 I секции выполнен овальной камерой.14, соединенной с полостью вала 3,

С целью большего поглощения тепла от- работавших газов, в утилизационных секци- ях III-IV роторы 2 выполнены цилиндрическими камерами 15, закрытыми крышками 16, В цилиндрических камерах 15 установлены перегородки 17, выполненные с выступами 18, контактирующими с внутренними стенками цилиндрических камер 15. Для сообщения цилиндрических камер 15, на валу 3 выполнены отверстия 19.

С целью обогрева воздух а, поступаю- щего в полость вала 3, между перегородками 5, 6 соседних секций выполнен ресивер 20, соединенный трубкой 21, другой конец которой подводится к торцу полости вала 3. Внутри ресивера 20 на вал 3 насажен венти- лятор 22, закрытый кожухом 23, соединенный воздухозаборным патрубком 24.: На левом конце вала 3 выполнены газоотводя- щие отверстия 25. соединяющиеся с полостью смесительной камеры 26, закрытой крышкой 27, выхлопной патрубок 28, на которой ближе к центру закреплен конец выхлопного патрубка 12 от рабочей камеры 7.

С целью большего поглощения тепла, в утилизационных секциях III-IV, в полости ва- ла 3 установлены перегородки 29, 30. ;-:

Теплообеспечивающая система, содержащая топливные форсунки 31,32, насос , трубу 34, обеспечивающую питательной |й- дой, вставленную для нагрева в патрубок 12, трубчато-змеевиковые котлы 35 и 36, котелок (экран) 37. трубку 38, подводящую нагретую воду к дозатору-форсункам 11, горизонтальную разделительную перегородку 39, закрепленную на торце патрубка 21 f который прикреплен на перегородку 5 кронштейном 40, кран 41 и уплотнитель 42.

Работа парового роторного двигателя Султанова А.З. заключается в следующем.

При помощи насоса 33 по трубке 34 питательной водой наполняются трубчато- змеевиковые котлы 35,36 котелок 37. трубка 38. После чего зажигаются топливные форсунки 31, 32, расположенные в противоположных сторонах горизонтальной разделительной перегородки 39, закрепленной на торце трубки 21 через кронштейн 40. Пламя форсунки 31 нагревает ротор 2 и овальную камеру 14 до температуры 1100°С и более. При номинальной установленной мощности температура вод доетигает около 1000°С. При этом нагретая вода через дозатор-форсунки 11, установленный втеп- лоизолированном 13 корпусе 1, подается в рабочую камеру 7. Нагретая вода, попадая

на нагретую более 1100°С поверхность ротора 2, отбирая его тепло, следовательно, его охлаждая, превращаясь в перегретый пар, благодаря заслонке 9, взаимодействующей со стенками камеры 8, выполненной с отверстием 10, со скошенным торцом по ходу вращения ротора 2, вал 3, взаимодействующий с отверстиями 4, выполненными в перегородках 5, 6, начинает вращаться (стрелка с буквой ш),

Термический КПД цикла Карно составпоот « Т2 . 120+270 ляет 1-- 1-тш-|.

0,7.

Эффективный КПД к4 , 0,7 0,95 0,67 (объемная нагревающаяся рабочая камера 7 плотно уплотненная и замкнутая), где г)- 0,95. Температура отработавших водяных паров после нагрева питательной воды, проходящей по трубе 34, размещенной на выхлопной трубе 12, будет иметь температуру не 120°С, а гораздо меньше, следовательно, термический КПД цикла Карно тоже буде выше Эффективный КПД ДВС около 0,35 или КПД предложенного двигателя больше в (0,67 : 0,35 1,9) 1,9 раза. Когда КПД больше в два раза, расход топлива уменьшается на столько же. Когда топливо горит при атмосферном давлении токсичность резко уменьшается.

Отработавшие факельные газы, имея высокую температуру из секции HI, ударяясь в перегородки 29, 30, проходя по отверстиям 19, цилиндрическим камерам 15, омывая крышки 16, перегородки 17, выступам 18, отдавая свое тепло утилизационным III-IV секциям, через тазоотводящие отверстия 25 попадают в смесительную камеру 26, закрытую крышкой 27. Факельные газы, смешиваясь с отработавшими парами, теряют взвешенные частицы, безвредные газы выбрасываются через патрубок 28 в атмосферу, почти не нарушая экологию.

При повышении частоты вращения вала 3 вентилятор 22, закрытый кожухом 23, засасывая воздух через патрубок 24, ресивер 20, нагревая его до 250-300°С по трубе 21 под избыточным давлением, направляет в полость вала 3, т.е. в камеру сгорания.

После прохода уплотнителя 42 над дозатор-заслонкой 11, что равняется повороту ротора 2 на угол «С.Ј 10° в точке а (фиг. 8) начинается максимальный впрыск насыщенного пара дЪ точки б для получения номинальной мощности. После точки б впрыск насыщаемого пара уменьшается, а в точке в прекращается с тем, когда уплотнитель 42 пересечет левый торец выхлопно со патрубка 12, давление в камере 7, в точке г равняется атмосферному и поэтому выхлоп происходит без шума. Если мощность двигателя меньше от номинального на 50%

- характер диаграммы по кривой - а, б , в , г, если больше по а, б , в , г, е. Диаграмма, обозначенная пунктирами - это второй рабочей камеры.

Рабочий ход в каждой секции, за каждый оборот ротора 2 длится (фиг. 3,7,8) 360°

- ( «1 +а2) 360° - (35° + 10°) 315° или больше315°: 85° 3,7, чему прототипа. Где 85° - продолжительность рабочего хода у прототипа.

Перекрытие рабочих ходов между секциями составляет между точками а , г и а, г, которые равняются 130° поворота ротора.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я . 1. Паровой роторный двигатель, содержащий две соединенные общим валом двигательные секции, рабочие камеры которых соединены между собой трактом рабочего тела, включающим камеру сгорания, от л и- ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения компактности, экономичности и резкого повышения КПД, экологичности, двигатель снабжен полной внешней теплоизоляцией и устройством нагнетания воздуха, включающим последовательно соединенные венти1Н

0 5

5

лятор и ресивер, расположенные между секциями, при этом вал выполнен полым, в его полости размещена камера сгорания, разделенная горизонтальной перегородкой, и трубчато-змеевиковый котел, а полость вала в первой секции тракта выполнена овальной и сообщена с полостью камеры сгорания.

ТЕ-#

. РХГС/СМ