Роторная тепловая машина Советский патент 1981 года по МПК F01C1/32 

Изобретение относится к энергетике, а именно к установкам, преобразующим тепловую энергию в электрическую, например дизель-генераторным и можйт быть использовано для получения электрической энергии, например в составе судовой электростанции. - . Известны роторные тепловые машины со сж1 маемым и расширяющимся рабочим телом, содержащие два соосных двухлопастных ротора, заключенных в круговом цилиндре с крышками. Четыре лопасти роторов делят простран ство внутри цилиндра на четыре рабо чих камеры переменного объема. Валы -роторов выходят сквозь крышки цилиндра наружу, где соединены через блок согласования движения межд собой и с валом отбора мощности. Ва отбора мощности приводит в движение например, электрогенератор. Блок согласования движения обеспечивает синусоидальное изменение мгновенной угловой скорости ротороВ; с частотой равной удвоенной частоте их вращени и со взаимным сдвигом фаз на - . При этом вал отбора мощности вращается равномерно. Блок согласования представляет собой зубчатый, кулачковый, шарнирный, а чаще комбинированный ИЗ перечисленных элементов кинематический механизм fl. Недостаток такой конструкции заключается в том, что между деталями блока согласования, передающими нерап номерное движение роторов, возникают значительные переменные контактные нагрузки, что снижает их надежность, вызывает шум, предъявляет высокие требования к материалам. Наиболее близкими к предлагаемой являются роторные тепловые машины, содержащие корпус с двумя соосными роторами, каждый из которых снабхсен двумя диаметрально закрепленными лопастями, и блок согласования движением роторов . Недостатками такой машины являются:1. Роторы связаны между собой и с валом отбора мощности механическим блоком согласования движения и передачи мощности, который состоит из рычагов, сателлитных шестерен, соединеннь1х через рычаги с роторами, и шестерни, закрепленной на валу отбора мощности, зацепленной с сателлитными шестернями, что приводит к необходимости уравновешивания вращаю щихся и качающихся рычагов, высоким требованиям к точности изготовления и сборки зубчатых пар, к качеству используемых материалов и обработки деталей, большим переменным контактным нагрузкам на детали, возрастаюшим с увеличением быстроходности двигателя и его мощности, шуму и вибрации, вызываемым зубчатыми парами.

2. Как следствие этого - малый .срок службы, малая надежность, низкий механический КПД, ограниченная быстроходность, высокая стоимость машины, .

Цель изобретения - повышение надежности и срока службы.

Указанная цель достигается тем, что блок согласования движением роторов выполнен в виде электрических машин с осноэными и дополнительными об у$отками статора, машины соединены параллельно и подключены основными обмотками к общей нагрузке, каждый из роторов соединен с валом одной из электрических машин, а через дополнительные обмотки машины подключены к регулируемому источнику питания.

. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Машина содержит два соосных ротора 1 и 2, два трехфазных синхронных генератора 3 и 4 с роторами 5 и 6 и дополнительными обмотками 7 и 8 генераторов, и источник 9 регулируемого напряжения.

Синхронные генераторы 3 и-4, соединенные с роторами 1 и 2 тепловой машины, связывают их электромагнитными силами взамен механических связей. Электромагнитные сиЛы сравни-, тельно легко создаются и управляются с помощью электрических обмоток и магнитопроводов.

При работе устройства роторы 1 и 2 тепловой машины вращаются синхронно с роторами 5 и б электрогенераторов. Обычно роторы параллельно включенных синхронных генераторов при одновременном вращении с одинаковой Частотой совершают относительно друг друга колебательные движения качания ротора. Как правило, стремятся уменьшить амчлитуду этих колебаний. В данном случае, наоборот, стимулируются относительные колебания роторов 5 и 6 генераторов 3 и 4, которые передаются роторам 1 и 2 тепловой . машины.

Относительные колебания роторов i и 2 тепловой машины обеспечивают периодическое изменение объемов рабочих камер и протекание термодинамического процесса с выделением механической энергии. Ввиду того, что параллельно работакнцие синхронные генераторы 3 и 4 склонны к самовозбуждению относительных колебаний их роторов 5 и 6 для управления амплитудой, частотой и фазой этих колебаний, на статорах генераторов 3 и 4 располагаются дополнительные обмотки 7 и 8, которые своим магнитным полем дваждыза оборот вала ускоряют каждый ротор 5 и 6 и дважды его притормаживают, обеспечивая их неравномерное вращение. Колебания роторов 5 и 6 осуществляются в противофазе, например когда ротор 5 разгоняется, то ротор 6 замедляется, и наоборот. При этом каждая из 4-х рачих камер между роторами 1 и 2 за один оборот вала дважды увеличивает свой объем и дважды его уменьшает, обеспечивая тем самым осуществление 4-тактного термодинамического цикла.

Предлагаемая машина может работать как тепловой двигатель внутреннего или внешнего сгорания, а также при соответствующем изменении потоков энергии, как компрессор, вакуумный насос или холодильная машина. При этом исключаются элементы механического блока управления движением, увеличиваются надежность и срок службы установки.

Формула изобретения

Роторная тепловая машина, содержащая корпус с двумя параллельными роторами, каждый из которых снабжен двумя диаметрально закрепленными лопастями, и блок согласования движением роторов, отличаю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности, увеличения срока службы и упрощения управления движением роторов , блок согласования движением роторов выполнен в виде электрических машин с основными и дополнительными обмотками статора, машины соединены параллельно и подключены основными обмотками к общей нагрузке, каждый из роторов соединен с валом одной из электрических машин, а через дополнительные обмотки машины подключены к регулируемому источнику питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Акатов Е.И. и др. Судовые роторные двигатели. Л,, 1967, с. 26-3

2.Патент Франции № 2142170,

КЛ. F 01 С 1/00, 1975. .