Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки



Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки
Комбинированная энергетическая установка и двигатель внутреннего сгорания энергетической установки

Владельцы патента RU 2670471:

Буланов Руслан Юрьевич (RU)
Скоромнов Алексей Викторович (RU)
Громов Максим Николаевич (RU)
Бекоев Руслан Тимихович (RU)

Группа изобретений относится к комбинированной энергетической установке с роторными двигателями. Техническим результатом является повышение кпд, экономичности, надежности работы установки, уменьшение габаритов, удобство сборки и упрощение конструкции за счет обеспечения возможности изменения крутящего момента без использования устройства по изменению передаточного отношения на входном и выходном валу. Сущность изобретения заключается в том, что комбинированная установка содержит два двигателя внутреннего сгорания, электропривод и механизм управления и переключения, установленные на одном валу в корпусе установки. Двигатели выполнены роторно-лопастными и установлены по обе стороны от электропривода, ведущими колесами к электроприводу. Электропривод выполнен в виде корпуса с соосно установленными в нем статором и ротором, который жестко закреплен на валу посредством диска ротора, а механизм управления и переключения выполнен в виде управляющей муфты, которая установлена на валу установки внутри ротора. Двигатели могут быть одинаковой конструкции, одинаковой или разной мощности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к комбинирован ной энергетической установке, которая может быть использована как на транспорте, так и в компрессорной установке, насосной или холодильной установке.

Известна комбинированная энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электрическую машину, вал которой соединен с валом двигателя внутреннего сгорания (см. описание к патенту на изобретение DE №3009503, МПК В60К 25/00, опубликованной в ФРГ).

В известной комбинированной энергетической установке вал электрической машины соединен с валом двигателя внутреннего сгорания посредством зубчатой передачи. Однако такая энергетическая установка имеет громоздкую конструкцию со сложным приводом вспомогательных агрегатов, что увеличивает габариты и стоимость устройства.

Известна комбинированная энергетическая установка, используемая на транспортном средстве, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатель и муфту (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2478487, МПК B60K 25/00, B60K 6/46, B60W 10/02, B60W 10/04, опубл. 10.04.2013 г.).

Для изменения крутящего момента на выходном валу при генерации электрического тока с последующим аккумулированием и дальнейшим его использованием возникают дополнительные энергетические потери, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия (кпд) и является недостаткам известной установки.

Известна комбинированная энергетическая установка, принятая в качестве прототипа, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатель и управляющий модуль - механизм интеграции и распределения мощности, (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2334624 «Гибридное транспортное средство, способ управления транспортным средством и устройство выдачи мощности», МПК B60K 6/00, B60L 11/00, B60W 20/00, опубл. 27.09.2008 г.).

Кроме того известное устройство содержит механизм ввода и вывода электрической и механической мощности, блок аккумуляторов, модуль регулирования требуемой приводной мощности, модуль измерения скорости, модуль регулирования нижнего предела скорости вращения, что усложняет конструкцию и приводит к ее удорожанию.

Для изменения крутящего момента на выходном валу при генерации электрического тока с последующим аккумулированием и дальнейшим его использованием возникают дополнительные энергетические потери, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия (кпд) и является недостаткам известной установки.

Технической задачей и результатом изобретения является повышение кпд, надежности работы установки, уменьшение габаритов и удобство сборки и упрощение конструкции за счет обеспечения возможности изменения крутящего момента без использования устройства по изменению передаточного отношения на входном и выходном валу.

Для решения технической задачи и достижения результата предлагаемая комбинированная энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения имеет отличия, а именно она содержит два двигателя внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения, установленные на одном валу в корпусе установки, двигатели внутреннего сгорания выполнены роторно-лопастные, имеют ведущее колесо для запуска и полый ведущий вал и установлены на валу установки по обе стороны от электропривода ведущими колесами к электроприводу, электропривод выполнен в виде корпуса с соосно установленными в нем статором и ротором, жестко закрепленным на валу посредством диска ротора, а механизм управления и переключения выполнен в виде управляющей муфты, которая установлена на валу установки внутри ротора, жестко закреплена на диске ротора и снабжена гидрошлангами для подвода жидкости из системы управления энергетической установки.

Корпус установки может быть выполнен цилиндрический и снабжен съемными крышками по торцам. Крышки выполнены перфорированные. Двигатели внутреннего сгорания могут быть одинаковой конструкции, могут быть выполнены одной мощности (габаритам) или разной мощности (габаритам).

Комбинированная энергетическая установка иллюстрирована чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид энергетической установки; на фиг. 2 - электропривод, общий вид, ДВС 3, 4 сняты; на фиг. 3 - ДВС 3, 4 общий вид, с сечением по валам, закрепленным на одном модуле лопастного блока; на фиг. 4 - ДВС 3, 4 с сечением по компрессорным роторам; на фиг. 5 - ДВС 3, 4, общий вид, расположение воздушных фильтров; на фиг. 6 - ДВС 3, 4, общий вид, с сечением по валам, закрепленных на соседних модулях лопастного блока; на фиг. 7 - лопастной блок, общий вид; на фиг. 8 - ведущий ротор, общий вид; на фиг. 9 - рабочие поверхности лопастей компрессорных роторов и рабочие поверхности лопастей ведущего ротора; фиг. 10 - крепление лопастей на ведущем роторе; на фиг. 11 - устройство для приготовления топливовоздушной смеси в сечении; на фиг. 12 - место встречи лопастей ведущего ротора и компрессорного ротора (положение равновесия); на фиг. 13 - схема впуска воздуха и его нагнетание в устройство для подготовки топливовоздушной смеси; на фиг. 14 - схема подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания, последующим рабочим ходом и вытеснением отработанных газов.

Комбинированная энергетическая установка выполнена в виде цилиндрического корпуса 1 со съемными перфорированными крышками 2 установленными по торцам корпуса 1 для защиты от влияний внешней среды (пыли, грязи, воды и т.д.). Комбинированная энергетическая установка состоит из двух двигателей внутреннего сгорания (ДВС) 3 и 4, электропривода и механизма управления и переключения в виде управляющей муфты 5, установленных на одном валу 6 внутри корпуса 1.

ДВС 3 и 4 выполнены роторно-лопастные, а их ведущие валы 7 и 8 выполнены полые для установки полостью на валу 6 установки и для обеспечения скольжения валов 7 и 8 относительно вала 6 установлены на подшипниках скольжения (подшипники скольжения на чертеже не показаны). ДВС 3 и 4 установлены по обе стороны от электрической машины, ведущими колесами для запуска 9 к электроприводу. ДВС 3 и 4 могут иметь одинаковую конструкцию и могут быть как одной, так и разной мощности (габаритов).

Электропривод выполнен в виде установленных на соосно (на одной оси) в корпусе 10 статора 11 и ротора 12, выполненных в виде колец, при этом диск 13 ротора 12 жестко закреплен на валу 6.

Управляющая муфта 5 расположена на том же валу 6, внутри ротора 12 электропривода и закреплена на диске 13 ротора 12 посредством болтового соединения (болтовое соединение на чертеже не показано). Управляющая муфта 5 соединена дисками сцепления с ведущими валами 7 и 8 ДВС 3 и 4 посредством шлицевого соединения и снабжена гидрошлангами 14 и 15 для подачи жидкости из системы управления комбинированной энергетической установки в рабочие цилиндры 16 и 17 управляющей муфты 5 (система управления, диски сцепления управляющей муфты и шлицевое соединение на чертеже не показаны).

В качестве двигателя внутреннего сгорания в предлагаемой установке использован роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий жестко закрепленное на ведущем валу зубчатое колесо, ведущее колесо для запуска, лопастной блок, выполненный в виде модулей, снабженных впускными и выпускными каналами для перемещения рабочего тела, внутри лопастного блока установлен ведущий ротор, выполненный в виде кольца с лопастями по внутреннему диаметру, и одинаковые компрессорные роторы с лопастями и коническими шестернями на валах, оси валов вращения компрессорных роторов перпендикулярны оси вала вращения ведущего ротора, а лопасти компрессорных роторов при вращении имеют возможность образования с лопастями ведущего ротора объемных камер для сжатия и расширения рабочего тела, (см. «Лопастная машина» описание к патенту US 5233954 А, МПК F02B 53/00 от 10.08.1993 г.).

Основным недостатком известного ДВС, является невозможность движения компрессорных роторов относительно ведущего ротора с постоянным отношением угловых скоростей (перемещений). Постоянное отношение угловых скоростей обеспечивается точным и постоянным передаточным отношением зубчатых передач. Зубчатые колеса известного ДВС последовательно передают крутящий момент от ведущего ротора к компрессорным роторам, что влияет на точность передачи углового перемещения, а, следовательно, влияет на синхронную работу роторов ДВС, снижая надежность их работы.

Технической задачей и результатом предлагаемого ДВС является повышение коэффициента полезного действия (кпд), повышение надежности работы и удобства сборки.

Техническая задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий ведущий вал, на котором установлены ведущее зубчатое колесо, лопастной блок, и ведущее колесо для запуска, лопастной блок выполнен в виде модулей, снабженных впускными и выпускными отверстиями для рабочего тела, внутри лопастного блока установлен ведущий ротор, выполненный в виде кольца с лопастями по внутреннему диаметру, и одинаковые компрессорные роторы с лопастями и коническими шестернями на валах, оси валов вращения компрессорных роторов перпендикулярны оси вала вращения ведущего ротора, а лопасти компрессорных роторов при вращении имеют возможность образования с лопастями ведущего ротора объемных камер для сжатия и расширения рабочего тела, жестко закрепленные на ведущем валу ведущие зубчатые колеса, имеет отличия, а именно ведущие зубчатые колеса установлены на ведущем валу по обе стороны лопастного блока, на лопастном блоке установлено четыре вала, на которых закреплены по ведомому зубчатому колесу для взаимодействия с ведущими зубчатыми колесами с передаточным отношением зубчатого зацепления равным 4 и по ведомой конической шестерне для взаимодействия с передаточным отношением равным с ведущими коническими шестернями, закрепленными на каждом вале компрессорного ротора по обе его стороны, вал каждого компрессорного ротора снабжен упругим элементом для синхронизации движения, лопасти ведущего ротора выполнены подпружиненные и шарнирно закреплены по внутреннему диаметру ведущего ротора, выпускные отверстия лопастного блока выполнены малые и большие, малые - для подачи сжатого компрессорными лопастями воздуха в устройство для приготовления топливовоздушной смеси, и большие - для выпуска отработанных газов в атмосферу, а устройство для приготовления топливовоздушной смеси, закреплено на каждом модуле лопастного блока и выполнено в виде полого корпуса, снабженного приспособлением для втягивания впускного клапана, и камерой для перемешивания воздуха с топливом, при этом камера снабжена приспособлением с обратным клапаном для впуска воздуха, топливной форсункой (инжектором) для впрыскивания топлива в образующуюся объемную камеру для расширения рабочего тела (камеру сгорания) и предохранительным клапаном. Впускные отверстия могут быть оснащены воздушными фильтрами. Ведущее колесо выполнено с отверстиями для воздушного охлаждения.

Предлагаемая конструкция ДВС позволяет увеличить кпд за счет увеличения рабочего хода, совершаемым лопастью ведущего ротора, по отношению к объему камеры сгорания и за счет улучшенного приготовления топливной смеси в устройстве для приготовления топливовоздушной смеси и улучшенной герметичности за счет постоянного поджима лопастей ведущего ротора при температурных изменениях геометрических размеров.

Кроме того, предлагаемая конструкция ДВС повышает надежность работы за счет улучшенной синхронизации путем использования упругого элемента и путем передачи крутящего момента на компрессорный ротор с двух сторон для обеспечения работоспособности ДВС при выходе из строя (поломке) одного из механических приводов к компрессорному валу, например вала, установленных на нем ведомых зубчатых колес и ведущих конических колес, ведомых конических колес.

Передняя и задняя поверхности ведущего и компрессорного роторов, поддерживают постоянный контакт (без зазора) между соответствующими лопастями роторов при постоянном отношении угловых скоростей (перемещений) роторов, что позволяет свести к минимуму попадание сгорающей топливной смеси в смежные полости, что увеличивает экономичность, а, следовательно, кпд ДВС.

Каждый из ДВС 3 и 4 состоит из ведущего вала 7 и 8 соответственно, ведущего колеса 9 для запуска, жестко закрепленного на ведущем валу 7 и 8, и ведущих зубчатых колес 18 и 19, установленных по обе стороны лопастного блока.

Каждый из ДВС 3 и 4 имеет ведущее колесо 9, жестко закрепленное на ведущем валу 7 и 8 ДВС 3 и 4 с одной стороны соответственно (со стороны электропривода).

Лопастной блок установлен между ведущими зубчатыми колесами 18 и 19. Лопастной блок состоит из четырех одинаковых модулей 20 для удобства сборки и обслуживания, выполненных с выемкой 21 по наружной поверхности по обе стороны лопастного блока. Выемка 21 со стороны ведущего зубчатого колеса 18 снабжена впускными каналами 22 и 23 и выпускным отверстием 24, а выемка 21 со стороны зубчатого колеса 19 выпускными каналами 25. Впускные каналы 22 и 23 оснащены воздушными фильтрами 26, причем выпускные каналы 25 предназначены для подачи сжатого компрессорными лопастями воздуха в устройство для приготовления топливовоздушной смеси, а выпускные отверстия 24 - для выпуска отработанных газов в атмосферу.

Внутри лопастного блока размещен ведущий ротор 27, выполненный в виде кольца с лопастями 28, и четыре одинаковых компрессорных ротора с лопастями 29 и 30, закрепленных на валах 31, оси вращения которых перпендикулярны оси вращения ведущего ротора 27.

Лопасти 28 ведущего ротора 27 выполнены с полостью для установки поджимной пружины 32 и закреплены посредством шарнира 33 по внутреннему диаметру ведущего ротора 27 с возможностью ограниченного перемещения (поворота) относительно оси шарнира 33 в пределах температурной деформации. Ось шарнира 33 расположена на расстоянии от внутренней поверхности ведущего ротора 27, которое обеспечивает независимость усилия лопасти 28 ведущего ротора 27 на стенки лопастного блока от давления в камере сгорания, что обеспечивает постоянное усилие (поджим) лопастей 28 ведущего ротора 27 на стенки лопастного блока, повышая надежность работы.

Вал 31 каждого компрессорного ротора снабжен упругим 34 элементом для обеспечения синхронизации движения, а именно взаимного перемещения ведущего ротора 27 и четырех компрессорных роторов. Каждая лопасть 28 ведущего ротора 27 имеет боковую поверхность 35 нижнюю поверхность, заднюю поверхность 36 и переднюю поверхность 37 (нижняя поверхность на чертеже не показана). Каждая лопасть компрессорного ротора 29 имеет боковую поверхность 38, верхнюю поверхность, переднюю поверхность 39 и заднюю поверхность 40 (верхняя поверхность на чертеже не показана).

В каждом ДВС 3 и 4 на лопастном блоке установлены с возможностью вращения посредством подшипников четыре вала 41, на которых жестко закреплены ведомые зубчатые колеса 42 с возможностью взаимодействия ведущими зубчатыми колесами 18 и 19, жестко закрепленными по обе стороны от ведущего ротора (подшипники на чертеже не показаны).

Геометрические параметры зубчатых колес 18, 19 и 42 обеспечивают, соответственно, передаточное отношение зубчатого зацепления равное 4.

На каждом вале 42 закреплены также ведущие конические шестерни 43, которые входят в зацепление с ведомыми коническими шестернями 44, закрепленными на валах 30 компрессорных роторов.

Геометрические параметры конических шестерен 43 и 44 обеспечивают передаточное отношение зубчатого зацепления равное 1/2.

На каждом модуле 20 лопастного блока ДВС 3 и 4 закреплено устройство для приготовления топливовоздушной смеси для подачи топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся между задней поверхностью 37 лопасти 28 ведущего ротора 27 и боковой поверхностью 38 при вращении лопасти 28 и 29 компрессорного ротора ДВС 3 и 4.

Каждое устройство для приготовления топливовоздушной смеси выполнено в виде полого корпуса 45, снабженного приспособлением 46 для втягивания впускного клапана 47 и камерой 48 для перемешивания воздуха с топливом. Камера 48 снабжена приспособлением 49 с обратным клапаном для впуска воздуха, топливной форсункой 50 (инжектором) и для повышения надежности работы предохранительным клапаном 51 для впрыскивания топлива.

ДВС 3 и 4 имеют воздушное и жидкостное охлаждение. Для обеспечения воздушного охлаждения ведущее колесо 18 имеет отверстия 52, а для жидкостного охлаждения в ДВС 3 и 4 предусмотрена система каналов (система каналов на чертеже не показана).

Смазку подшипников и всех деталей зубчатых зацеплений ДВС 3 и 4 осуществляют маслом.

Режимы работы комбинированной энергетической установки определяют сочетанием режимов работы ДВС 3 и 4 и электропривода. Управляющая муфта 5 предназначена для соединения или разъединения ведущих валов 7 и 8 ДВС 3 и 4 с диском 13 ротора 12 электропривода и определяет, в каком режиме будет работать комбинированная энергетическая установка.

При соединении вала 6 посредством диска сцепления управляющей муфты 5 с диском 13 ротора 12 электропривода сцепление включено, в противном случае - выключено.

Включено или выключено сцепление, зависит от того поступает ли жидкость по гидрошлангам 14 и 15 в рабочие цилиндры 16, 17, соответственно, управляющей муфты 5. Если в рабочий цилиндр 16 или 17 жидкость не поступает, то ведущий вал 7 или 8 входит в жесткое фрикционное зацепление с диском 13 ротора 12 посредством управляющей муфты 5 - сцепление считают включенным.

Если в рабочий цилиндр 16 или 17 жидкость поступает, то ведущий вал 7 или 8 не входит в жесткое фрикционное зацепление с диском 13 ротора 12 посредством управляющей муфты - сцепление считают выключенным.

Комбинированная энергетическая установка имеет несколько режимов работы в зависимости от комбинаций соединения силовых агрегатов, а именно ДВС 3 и 4 и электропривода, например:

- оба ДВС 3 и 4 не входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение),

при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны электропривода;

- оба ДВС 3 и 4 входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны всех силовых агрегатов (ДВС 3, ДВС 4 и электропривод);

- ДВС 3 входит в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны ДВС 3 и электропривода;

- ДВС 4 входит в сцепление с диском ротора электропривода, а на обмотки электропривода подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны ДВС 4 и электропривода;

- оба ДВС 3 и 4 входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода, а на обмотки электропривода не подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 прикладывается крутящий момент со стороны обоих ДВС 3 и 4;

- нейтральный режим, когда оба ДВС 3 и 4 не входят в сцепление с диском 13 ротора 12 электропривода и на обмотки электропривода не подается ток (напряжение), при этом на ведущий вал 6 не прикладывается крутящий момент со стороны силовых агрегатов (ДВС 3, ДВС 4 и электропривод);

Для запуска ДВС 3 и 4 используют принудительное вращение ведущего колеса 9, жестко соединенного с ведущим валом 7 или 8 ДВС 3 или 4 со стороны электропривода посредством управляющей муфты 5. При этом лопасти 28 ведущего ротора 27 и зубчатые колеса 18 и 19 будут вращаться с ведущим колесом 9 с одинаковой угловой скоростью. Зубчатое колесо 18 и 19 входят в зацепление с зубчатым колесом 42 и передают ему крутящий момент.

Рассмотрим работу ДВС 3 и 4 на примере работы одного из четырех компрессорных роторов, поскольку остальные компрессорные роторы работают аналогично и синхронно.

При вращении лопасти 28 ведущего ротора 27 встречаются и расходятся с лопастями 29 и 30 компрессорного ротора на виртуальных перекрестках. При угловом перемещении лопастей 28 и 29 или 27 и 30 относительно друг друга на виртуальных перекрестках они находятся в постоянном контакте и соприкасаются по прямой, при этом зазор между расходящимися лопастями практически равен нулю.

Рассмотрим процесс запуска ДВС 3 или 4 с положения равновесия, с момента, когда ребра задней поверхности 40 лопасти 29 компрессорного ротора совпадают с ребрами передней поверхности 37 лопасти 28 ведущего ротора 27.

При запуске ДВС 3 или 4 лопасти 28 ведущего ротора 27 одновременно совершают рабочий ход и выходят из положения равновесия, лопасть 29 компрессорного ротора, перемещаясь создает за собой увеличивающийся объем А, ограниченный поверхностью стенок лопастного блока, боковой поверхностью 35 лопасти 28 ведущего ротора 27 и задней поверхностью 40 лопасти 29 компрессорного ротора, и открывает вначале впускные каналы 22, затем впускные каналы 23, расположенные со стороны ведущего колеса 9 для запуска.

Давление воздуха в увеличивающемся объеме А уменьшается, и из за разности давлений воздух из атмосферы поступает в объем А (см. фиг 12 «а») вначале через впускные каналы 22, затем через каналы 23 (см. фиг 12 «б») таким образом ДВС 3 получает максимальную порцию воздуха достаточную для получения топливной смеси, и последующего использования при сгорании топлива.

При дальнейшем вращении лопасть 29 компрессорного ротора перекрывает вначале впускной канал 22 (см. фиг 12 «в»), затем канал 23 (см. фиг 12 «г»). Воздух, не меняя своего давления и объема С (см. фиг 12 «д»), перемещается в зону В (см. фиг 12 «е») сжатия воздуха, откуда он затем нагнетается через канал 25 (см. фиг 12 «ж») в устройство для приготовления топливовоздушной смеси и через отверстие 49 в камеру смешения 48 до давления от (с давлением) 1,4 МПа до 1,6 Мпа, при этом объем камеры смешения в 5-7 раз больше объема камеры сгорания, образующейся при вращении лопасти 29 и 30 компрессорного ротора между задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 и боковой поверхностью 39 ДВС в момент зажигания свечи.

Приготовление топливовоздушной смеси происходит в результате перемешивания воздуха и жидкого или газообразного топлива, порционно поступающего через форсунку 50 (инжектор). Приготовленная топливовоздушная смесь через клапан 47, управляемый втягивающим приспособлением 46 от системы управления энергетической установки, поступает в камеру сгорания. Количество топливной смеси, поступающей в камеру сгорания, регулируется продолжительностью открытия клапана 47 задаваемой системой управления установки.

В процессе сжатия, в пространстве между лопастью 28 ведущего ротора 27 и лопастью 29 компрессорного ротора, резко повышается давление воздуха. Это давление воздействует на переднюю поверхность 39 компрессорной лопасти 29 и перемещает ее на небольшой угол в обратном направлении относительно оси вращения компрессорного ротора. Такое перемещение возможно, поскольку лопасть 29 компрессорного ротора не жестко закреплена на ведущем валу, а соединена через упругий элемент 34, следовательно, в момент, когда передняя поверхность 39 компрессорной лопасти 29 входит в контакт с задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27, происходит кратковременное уменьшение угловой скорости компрессорного ротора и его отставание от его теоретического места расположения. Этого отставания достаточно для того, чтобы избежать соударения лопастей 29 и 28 в момент их контакта, что повышает надежность работы ДВС 3 и 4. По мере дальнейшего перемещения компрессорных и ведущего роторов 27 давление воздуха между лопастями 29 и 28 уменьшается и, следовательно, приобретенный дополнительно угол поворота компрессорного ротора станет равным нулю, и передняя поверхность 40 компрессорного ротора плавно вступает в контакт с задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27.

Поступившую в камеру сгорания топливную смесь зажигают свечей зажигания, установленной в ДВС 3 и 4 (свеча зажигания на чертеже не показана).

В процессе сгорания топливной смеси увеличивается температура, в камере сгорания, следовательно, повышается давление. Давление, образованное в камере сгорания, действует на стенки лопастного блока, на боковую поверхность лопасти 35 компрессорного ротора и на заднюю поверхность 36 лопасти 28 ведущего ротора 27.

На заднюю поверхность 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 действует результирующая сила равная произведению величины давления, образованного в камере сгорания на величину площади сечения лопасти 27.

Компрессорный ротор имеет одну степень свободы, а именно вращение относительно оси вала 31.

Вектор результирующей силы, действующей на лопасть 28 компрессорного ротора, размещен в плоскости, проходящей через ось его вращения. Следовательно, эта сила не создает крутящего момента на компрессорном роторе относительно оси вала 31.

Ведущий ротор 27 имеет одну степень свободы, а именно вращение относительно оси перпендикулярной оси вала 31. Следовательно, вектор результирующей силы создает крутящий момент только на ведущем роторе 27.

В результате действия крутящего момента на ведущий ротор 27 совершается полезная работа. Рабочий ход длится до тех пор, пока лопасть 28 ведущего ротора 27, совершающего полезную работу, а именно полностью не откроет выпускное отверстие 24, после чего наступает следующий цикл работы ДВС «выпуск», то есть процесс вытеснения отработанных газов из рабочей камеры, ограниченной боковой поверхностью 35 лопасти компрессорного ротора и задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 и стенками лопастного блока.

После открытия выпускного отверстия 24 пространство рабочей камеры соединяется с внешней средой - атмосферой. Отработанные газы выходят из рабочей камеры только через выпускное отверстие 24, поскольку иное перемещение газов ограничено ограниченной боковой поверхностью лопасти 35 компрессорного ротора и задней поверхностью 36 лопасти 28 ведущего ротора 27 и стенками лопастного блока.

При этом следующая, набегающая лопасть 28 ведущего ротора 27 вытесняет отработанные газы.

Силы инерции и силы (крутящий момент), действующие со стороны ДВС 4 или электропривода, продолжают вращать ведущий ротор 27, обеспечивая непрерывную работу ДВС 3 и 4.

1. Комбинированная энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения, отличающаяся тем, что она содержит два двигателя внутреннего сгорания, электропривод, и механизм управления и переключения, установленные на одном валу в корпусе установки, двигатели внутреннего сгорания выполнены роторно-лопастными, имеют ведущее колесо для запуска и полый ведущий вал и установлены на валу установки по обе стороны от электропривода ведущими колесами к электроприводу, электропривод выполнен в виде корпуса с соосно установленными в нем статором и ротором, жестко закрепленным на валу посредством диска ротора, а механизм управления и переключения выполнен в виде управляющей муфты, которая установлена на валу установки внутри ротора, жестко закреплена на диске ротора и снабжена гидрошлангами для подвода жидкости из системы управления энергетической установки.

2. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что корпус установки выполнен цилиндрическим и снабжен крышками по торцам.

3. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что крышки выполнены съемными, перфорированными.

4. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что двигатели внутреннего сгорания имеют одинаковую конструкцию.

5. Комбинированная энергетическая установка, по п. 1, отличающаяся тем, что двигатели внутреннего сгорания имеют одинаковую или разную мощность.

6. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий ведущий вал, на котором установлены ведущее зубчатое колесо, лопастной блок, и ведущее колесо для запуска, лопастной блок выполнен в виде модулей, снабженных впускными и выпускными отверстиями для рабочего тела, внутри лопастного блока установлен ведущий ротор, выполненный в виде кольца с лопастями по внутреннему диаметру, и одинаковые компрессорные роторы с лопастями и коническими шестернями на валах, оси валов вращения компрессорных роторов перпендикулярны оси вала вращения ведущего ротора, а лопасти компрессорных роторов при вращении имеют возможность образования с лопастями ведущего ротора объемных камер для сжатия и расширения рабочего тела, жестко закрепленные на ведущем валу ведущие зубчатые колеса, отличающийся тем, что ведущие зубчатые колеса установлены на ведущем валу по обе стороны лопастного блока, на лопастном блоке установлено четыре вала, на которых закреплены по ведомому зубчатому колесу для взаимодействия с ведущими зубчатыми колесами с передаточным отношением зубчатого зацепления, равным 4, и по ведомой конической шестерне для взаимодействия с передаточным отношением, равным 1/2, с ведущими коническими шестернями, закрепленными на каждом вале компрессорного ротора по обе его стороны, вал каждого компрессорного ротора снабжен упругим элементом для синхронизации движения, лопасти ведущего ротора выполнены подпружиненными и шарнирно закреплены по внутреннему диаметру ведущего ротора, выпускные отверстия лопастного блока выполнены малые и большие, малые - для подачи сжатого компрессорными лопастями воздуха в устройство для приготовления топливовоздушной смеси, и большие - для выпуска отработанных газов в атмосферу, а устройство для приготовления топливовоздушной смеси закреплено на каждом модуле лопастного блока и выполнено в виде полого корпуса, снабженного приспособлением для втягивания впускного клапана, и камерой для перемешивания воздуха с топливом, при этом камера снабжена приспособлением с обратным клапаном для впуска воздуха, топливной форсункой для впрыскивания топлива в образующуюся объемную камеру для расширения рабочего тела и предохранительным клапаном.

7. Двигатель внутреннего сгорания, по п. 7, отличающийся тем, что впускные отверстия оснащены воздушными фильтрами.

8. Двигатель внутреннего сгорания, по п. 7, отличающийся тем, что ведущее колесо выполнено с отверстиями для воздушного охлаждения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пневмоаккумуляторной станции. Пневмоаккумуляторная электростанция содержит электрический входной/выходной контур, компрессорные и расширительные средства и искусственно изготовленный пневмоаккумулятор.

Изобретение относится к пневмоаккумуляторной станции. Пневмоаккумуляторная электростанция содержит электрический входной/выходной контур, компрессорные и расширительные средства и искусственно изготовленный пневмоаккумулятор.

Устройство сбора энергии для клети с направляющими тросами содержит узел управления включением-выключением механической мощности, узел прижимной штанги, узел выработки электроэнергии, а также электрический узел.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в обеспечении максимальной эффективности трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в обеспечении максимальной эффективности трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

Изобретение относится к электротехнике, к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано в качестве преобразователя механической энергии вращения, например энергии ветра, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, например световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электроэнергию постоянного тока, одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике, к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано в качестве преобразователя механической энергии вращения, например энергии ветра, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, например световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электроэнергию постоянного тока, одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ветроэнергетике. Технический результат – повышение удельной мощности.

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель содержит компрессорный и расширительный отсеки, топливную систему с встроенными в камеру сгорания форсунками и свечу зажигания.

Изобретение относится к двигателестроению. .

Двигатель // 2405951
Изобретение относится к двигателям электрическим и внутреннего сгорания (ДВС) и может применяться на автомобильном, железнодорожном, воздушном, речном транспорте, на производстве в качестве силовых установок, а также в иных областях применения современных ДВС и электродвигателей.

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к силовым установкам, обеспечивающим механической энергией от одного до нескольких потребителей одновременно. .

Изобретение относится к производству двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к силовым установкам с роторными двигателями внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к автономным приводам авиационных и робототехнических систем. .

Группа изобретений относится к комбинированной энергетической установке с роторными двигателями. Техническим результатом является повышение кпд, экономичности, надежности работы установки, уменьшение габаритов, удобство сборки и упрощение конструкции за счет обеспечения возможности изменения крутящего момента без использования устройства по изменению передаточного отношения на входном и выходном валу. Сущность изобретения заключается в том, что комбинированная установка содержит два двигателя внутреннего сгорания, электропривод и механизм управления и переключения, установленные на одном валу в корпусе установки. Двигатели выполнены роторно-лопастными и установлены по обе стороны от электропривода, ведущими колесами к электроприводу. Электропривод выполнен в виде корпуса с соосно установленными в нем статором и ротором, который жестко закреплен на валу посредством диска ротора, а механизм управления и переключения выполнен в виде управляющей муфты, которая установлена на валу установки внутри ротора. Двигатели могут быть одинаковой конструкции, одинаковой или разной мощности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Наверх