Роторно-поршневой генератор газа

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение удельной мощности и КПД. Для этого генератор, имеющий два ротора , к которым прикреплены цилиндрические корпуса с помощью поршневых лопастей, снабжен роторно-поршневой камерой сгорания . Ее наличие позволяет разделить процессы впуска нагретого сжатого воздуха, сжигания топлива и расширения и подводить тепло при сжигании топлива при постоянном объеме перед процессом расширения. Роторнопоршневая камера прикреплена к цилиндрическому корпусу генератора через рабочий цилиндр , который связан при помощи впускного канала с полостью двигателя. Она имеет два коаксиальных ротора с прикрепленными поршнями, кинематически связанных при помощи шестерен с соответствующими роторами двигателя, и регенераторами с механизмом привода для попеременного подключения их к трубопроводу сжатого воздуха и газоводу. 7 ил. /7 (Л оэ ю СЛ 00 /4/ Фаг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 F02 B71 04,ц1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВРЩЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3903965/25-06

122) 10.04.85 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (75) Б. А. Глазунов (53) 621.432 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1168745, кл. F 04 С 23/02, опублик. 1982. (54) РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ГЕНЕРАТОР ГАЗА (57) Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение удельной мощности и

КПД. Для этого генератор, имеющий два ротора, к которым прикреплены цилиндрические корпуса с помощью поршневых лопастей, ÄÄSUÄÄ 1328568 А1 снабжен роторно-поршневой камерой сгорания. Ее наличие позволяет разделить процессы впуска нагретого сжатого воздуха, сжигания топлива и расширения и подводить тепло при сжигании топлива при постоянном объеме перед процессом расширения. Роторнопоршневая камера прикреплена к цилиндрическому корпусу генератора через рабочий цилиндр, который связан при помощи впускного канала с полостью двигателя. Она имеет два коаксиальных ротора с прикрепленными поршнями, кинематически связанных при помощи шестерен с соответствующими роторами двигателя, и регенераторами с механизмом привода для попеременного подключения их к трубопроводу сжатого воздуха и газоводу. 7 ил.

1328568

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к свободнопор ш не вьем генераторам г а за.

Целью изобретения является повышение удельной мощности и КПД путем утилизации и использования тепла высокотемпературного газа.

На фиг. 1 представлен генератор с системой регенерации и газовой турбиной; на фиг. 2 — двигатель и роторная камера сгорания, продольный разрез; на фиг. 3— разрез А — А на фиг. 2 (двигатель в начале впуска, сжатия, расширения и выпуска, а роторная камера сгорания — в начале впуска воздуха и вытеснения газов); на фиг. 4 — двигатель в конце впуска, нагнетания сжатого воздуха, расширения и выпуска, а камера сгорания — в конце впуска и вытеснения; на фиг. 5 — воздушный компрессор во время впуска и сжатия; на фиг. 6 — то же, во время впуска и нагнетания; на фиг. 7 — сложное сечение (слева сечение Б — Б, а справа сечение  — В на фиг. 2).

Роторно-поршневой генератор газа содержит двигатель 1 с роторной камерой 2 сгорания и воздушный компрессор 3, объединенные в общем корпусе 4. Имеются также корпусные регенераторы 5 и 6 с переключающими золотниками 7 и 8. Каждый золотник 7 и 8 имеет по четыре патрубка, по два из которых соединены с регенераторами 5 и 6. Газовая турбина 9, соединенная трубой с третьим патрубком золотника 8, приводит в движение электрогенератор 10.

Корпус 4 в секции двигателя 1 имеет сообщающееся с атмосферой выпускное окно 11, напорное окно 12, соединенное с четвертым патрубком золотника 8, и выпускное окно 13, соединенное с третьим патрубком золотника 7. Корпус 4 в секции роторной камеры 2 сгорания имеет впускное окно 14, соединенное с четвертым патрубком золотника 7. В секции воздушного компрессора 3 корпус 4 имеет два впускных окна 15, сообщающихся с атмосферой, и два выпускных окна 16, соединенных с газовой турбиной 9. Газовая турбина 9 имеет регулирующий клапан 17 и трубу 18 для подвода сжатого воздуха при пусках.

В корпусе 4 коаксиально размещены первый ротор 19 и второй ротор 20. Ротор 19 имеет два поршня 21 двигателя 1 и два поршня 22 компрессора 3. Ротор 20 имеет два поршня 23 двигателя 1 и два поршня 24 компрессора 3, соединенные соединительными кольцами 25.

В корпусе 4 в полости камеры 2 сгорания коаксиально размещены ротор 26 и ротор 27. Ротор 26 имеет два поршня 28, а ротор 27 имеет два поршня 29. Ротор 26 кинематически посредством шестерни 30 соединен с шестерней 31, прикрепленной к ротору 19. Ротор 27 кинематически посредством шестерни 32 соединен с шестерней 33, прикрепленной к ротору 20. Ротор 19 кинематически соединен с поршневым пневмодвигателем 34. Корпус 4 снабжен с торцов крышками 35 и 36. На корпусе 4 в полости роторной камеры 2 сгорания укреплены форсунка 37, датчика 38 управления форсункой 37, пусковая свеча 39 и труба 40 для подвода сжатого воздуха при пусках.

На поршнях 22 и 24 компрессора 3 имеются выступы 41 и выемки 42, образующие при сближении поршней 22 и 24 газовые амортизаторы. Имеются съемные пусковые стопора 43 и 44 с приводными пневмоцилиндрами 45. Ротор 19 имеет два сектора 46, а ротор 20 имеет два сектора 47.

Генератор работает следующим образом.

Воздух засасывается в двигатель 1

20 через окно 11, сжимается и нагнетается через окно 12, золотник 8, генератор 5, золотник 7, окно 14 в роторную камеру 2 сгорания. В регенераторе 5 воздух нагревается. В роторной камере 2 сгорания после завершения впуска производится сжигание топлива, и образовавшиеся газы поступают в двигатечь 1. В двигатече 1 газы расширяются и вытесняются через окно 13, золотник 7, регенератор 6, золотник 8 в газовую турбину 9. В регенераторе 6 газ охлаждается. В компрессоре 3 производится всасывание воздуха через окна 15, сжатие и нагнетание воздуха через окна 16 в турбину 9. В турбину 9 поступает смесь сжатого воздуха и отработанных газов, которая расширяется, совершая полезную ра35 боту. Турбина 9 приводит в действие электрогенератор 10. Двигатель 1 приводит в действие компрессор 3, а также вытесняет отработанные газы под избыточным давлением в турбину 9.

На фиг. 1 регенератор 5 показан под4О ключенным к воздуховоду, а регенератор 6— к газоводу. Через некоторое время управляющее устройство (не показано) поворачивает на 90 рабочие органы золотников

7, 8 и регенератор 6 подключается к

4 воздуховоду, а регенератор 5 к газоводу, и так далее.

В генераторе газа роторы 19 и 20 вращаются по часовой стрелке, а роторы 26 и 27 — против часовой стрелки с переменными скоростями, изменяющимися по

50 синусоидальному закону, причем роторы 19 и 26 движутся в противофазе к роторам

20 и 27. Двигатель 1, камера 2 сгорания и компрессор 3 имеют по четыре полости, которые движутся по окружности и изменяются в размерах, причем полости

55 имеют минимальный размер при прохождении их мимо горизонтальной оси.

За один оборот по окружности полости между поршнями 21 и 23 в двигателе 1

1328568

20

Формула изобретения

45 производится впуск воздуха, когда полость увеличивается и сообщается с окном 11, сжатие воздуха, когда полость не сообщается с окном 11 и начинает уменьшаться, нагнетание через систему регенерации в камеру 2 сгорания, когда полость, продолжая уменьшаться, начнет сообщаться с окном 12, расширение газов, выпускаемых из камеры 2 сгорания, когда полость увеличивается и сообщается с каналом камеры 2 сгорания, и, наконец, выпуск отработанных газов, когда полость умень цается с окном 13. 3а один оборот по окружности полости между поршнями 28 и 29 в камере 2 сгорания производится впуск нагретого сжатого воздуха, когда полость увеличивается и сообщается с окном 14, затем, когда полость увеличится до 90Я от максимума, она перестает сообщаться с окном 14, поршень 28 воздействует на датчик 38 и в полость форсункой 37 впрыскивается топливо, происходит сжигание топлива, температура и давление газов увеличиваются, после чего производится вытеснение газов в полость двигателя 1, в которой в данный момент происходит расширение, когда полость камеры 2 сгорания начнет уменьшаться и сообщаться с каналом камеры 2 сгорания, и пол-оборота полость проходит вхолостую. Энергию для вытеснения газов роторы 26 и 27 получают через шестерни 30 — ЗЗ от ротора 19 и 20.

3а пол-оборота по окружности полости между поршнями 22 и 24 компрессора 3 производится впуск, когда полость увеличивается и сообщается с окном 15, сжатие, когда полость перестает сообщаться с окном 15 и уменьшается, и нагнетание, когда полость, продолжая уменьшаться, начнет сообщаться с окном 16.

Изменение и поддержание средней скорости вращения роторов 19 и 20 осуществляется пневмодвигателем 34, который восполняет потери энергии на трение движущихся частей.

Когда выступ 41 входит в выемку 42, между поршнями 22 и 24 образуется замкнутая полость, заполненная сжатым воздухом, который выполняет функцию амортизатора, предотвращая их соударение.

При запуске пневмодвигателем 34 проворачивают ротор 19 по часовой стрелке.

Когда ротор 19 упрется в ротор 20, выдвигают стопор 44 внутрь корпуса 4 и, когда ротор 20 упрется в стопор 44, прекращают вращение роторов 19 и 20 и выдвигают стопор 43 внутрь корпуса 4.

Роторы 19 и 20 оказываются .зафиксированными в положении, изображенном на фиг. 3 и 5. Через трубу 18 регенератор 5 заполняется сжатым воздухом, а через трубу 40 — полости камеры 2 сгорания и двигателя 1. Пневмоцилиндром 45 извлекают стопор 44 и одновременно форсункой 37 впрыскивают топливо и воспламеняют его пусковой свечой 39. Во всех полостях происходят те же процессы, что и при нормальной работе. Когда сектор 46 перестанет упираться в стопор 43, последний извлекают пневмоцилиндром.

Использование вращающейся камеры сгорания с высокой степенью сжатия в сочетании с описанной системой регенерации повышает удельную мощность и расчетный КПД генератора газа.

Роторно-поршневой генератор газа, содержащий два коаксиальных ротора с симметрично прикрепленными к каждому из них двумя поршневыми лопастями, образующими соответствующие камеры двигателя и компрессора, цилиндрический корпус, разделенный на полости двигателя и компрессора, со смещенными впускными и выпускными окнами, расположенными в цилиндрическом корпусе так, что перемычки между ними лежат в одной плоскости, проходящей через ось вращения роторов, трубопровод сжатого воздуха, связанный с выпускным окном компрессора, газовод, соединенный с выпускным окном двигателя, и устройство топливоподачи, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной мощности и КПД генератор газа дополнительно снабжен роторно-поршневой камерой сгорания, содержащей рабочий цилиндр, прикрепленный к цилиндрическому корпусу генератора, диаметрально противоположно впускному окну двигателя и связанный с ним при помощи впускного канала, и два коаксиальных ротора с прикрепленными к каждому из них двумя радиальными поршнями, .чематически связанных при помощи шестерен с соответствующими роторами двигателя, и регенераторами с механизмом привода для попеременного подключения их к трубопроводу сжатого воздуха и к газоводу.

i3285() 8 — — 1

9 "6 8, 2

1328568

1328568

-43

Составитель В. Ткаченко

Редактор Н. Егорова Техред И. Верее Корректор И. Муска

Ваказ 3467/38 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4