|
початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2283436
Чотиритактний РОТОРНИЙ Двигуни внутрішнього згоряння
Ім'я заявника: Фроляк Юрі (CZ)
Ім'я винахідника: Фроляк Юрі (CZ); ПІРОУТЕК Лубош (CZ)
Ім'я патентовласника: Фроляк Юрі (CZ)
Адреса для листування: 129010, Москва, вул. Б.Спасская, 25, стор.3, ТОВ "Юридична фірма Городиський і Партнери", пат.пов. Г.Б. Єгорової, рег.№ 513
Дата початку дії патенту: 2003.04.15
Винахід відноситься до регульованого вузлу приводу з чотиритактним роторним двигуном внутрішнього згоряння з додатковою системою розширення і з попередніми регулюванням отримання робочої суміші, що складається з чотиритактного роторного двигуна внутрішнього згоряння (1) з рухомими по колу лопатями (3), який обладнаний підвідних і відводить каналами, виконаними в корпусі статора. Згідно винаходу гирлі підвідного каналу живильного повітря (8), який обладнаний, щонайменше, одним компонентом (8.3) регулювання забору повітря на вході в робочій зоні двигуна (2), розташовується позаду верхньої мертвої точки двигуна в напрямі обертання лопатей (3), і позаду нижньої мертвої точки двигуна в напрямі обертання лопатей (3) розташовується гирло первинного відвідного каналу (5), обладнаного компонентом (5.1) регулювання випуску. До первинного відводить каналу (5) приєднаний вторинний відвідний канал (9), який веде до робочої зони (2) двигуна перед верхньою мертвою точкою двигуна, де він обладнаний регулюючим компонентом (9.1) вторинного відвідного каналу (9), а між гирлом первинного відвідного каналу (5) і гирлом вторинного відвідного каналу (9) розташовується гирло продувочной трубки (7) з компонентом (7.3) регулювання продувочного повітря. Вузол приводу може застосовуватися як для пересувних, так і стаціонарних машин в галузі транспорту, а й промисловості.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до регульованого вузлу приводу з чотиритактним роторним двигуном внутрішнього згоряння з додатковою системою розширення та попередніми регулюванням отримання робочої суміші, в якому роторний двигун внутрішнього згоряння може працювати як двигун з іскровим запалюванням або із запалюванням від стиснення, з робочим режимом внутрішнього згоряння, відповідним чотирьохтактному , шестітактному, восьмітактному або n-тактний двигун з використанням як стандартних видів палива, так і водню або іншого газу.
В області автономних приводів найбільш часто застосовуються поршневі двигуни внутрішнього згоряння із зовнішнім сумішоутворенням; ці двигуни можуть далі поділятися на двотактні і чотиритактні двигуни. Двотактні поршневі двигуни використовують дуже рідко, оскільки сильно перегріваються через те, що запалювання в них відбувається в два рази частіше; через високу температуру продуктів згоряння в цих двигунах неможливо використовувати каталітичні допалювачи, і тому такі двигуни відносять до числа екологічно шкідливих. З одного боку, чотиритактні поршневі двигуни внутрішнього згоряння забезпечують набагато більш високу керованість процесу згоряння суміші в циліндрі, і завдяки більш низькій температурі продуктів згоряння існує можливість поліпшити їх якість з використанням каталітичних допалювачів. При більш низькій вихідної потужності використовуються чотиритактні двигуни з іскровим запалюванням, що демонструють поліпшену експлуатаційну динаміку і працюють зі збільшеним числом обертів двигуна, що дозволяє виготовляти легкі двигуни цього типу. При більш високій вихідної потужності і дуже високою вихідною потужністю - в діапазоні вище 400 кВт і до декількох МВт - використовують головним чином двигуни з запалюванням від стиснення, які відрізняються найвищим моментом обертання і великий вихідною потужністю при більш низькому діапазоні кількості обертів двигуна, що і є перевагою через велику вагу їх рухомих деталей. Ці двигуни, однак, працюють з циліндрами більшого обсягу, в зв'язку з чим виявляється скрутним поліпшення якості їх продуктів згоряння і, особливо, видалення оксидів азоту. Все ж поршневі двигуни внутрішнього згоряння зазвичай демонструють низький тепловий ККД, а їх хитні деталі є джерелом сильної вібрації, що обмежує максимальне число оборотів двигуна і, таким чином, максимальну доступну вихідну потужність в розрахунку на одиницю ваги і обсягу.
Добре відомий роторний двигун внутрішнього згоряння Ванкеля з обертовим поршнем усуває вплив хитних деталей, що викликають вібрацію, і відрізняється тихою і збалансованої роботою навіть при роботі з великим числом оборотів. Однак у зв'язку з недосконалістю конструкції немає можливості споруджувати агрегати великого обсягу - що значно обмежує його застосування - і значним недоліком цього двигуна є велика витрата палива.
Помітно більш досконалу конструкцію роторного двигуна внутрішнього згоряння можна знайти в регульованому вузлі приводу з двотактним роторним двигуном внутрішнього згоряння, описаному в CZ 12017 U, з попереднім регулюванням отримання робочої суміші, який надає можливість скористатися перевагою розтягнутого розширення продуктів згоряння в межах додаткової системи розширення, одночасно дозволяючи підвищити момент обертання. Цей регульований вузол приводу з двотактним роторним двигуном внутрішнього згоряння працює таким чином: фаза завантаження і стиснення двотактного робочого циклу постійно виконується з холодної сторони двигуна, а на протилежній - гарячої стороні двигуна - має місце постійна фаза розширення і випуску двотактного робочого циклу, що веде, однак, до нерівномірного розподілу температури по периметру кільцевого корпусу статора. Однак з цим добре відомим регульованим вузлом приводу з двотактним роторним двигуном внутрішнього згоряння, навіть при прийнятті різних пересторог з метою уникнути перевищення максимально допустимої температури стінки статора з гарячою боку двотактного роторного двигуна внутрішнього згоряння, це нерівномірний, асиметричне розподіл температури по периметру кільцевого корпусу статора двигуна може розглядатися як певний недолік регульованого вузла приводу, виконаного у формі двотактного роторного двигуна внутрішнього згоряння.
Завданням цього винаходу є створення вузла приводу, що усуває перераховані вище недоліки двотактного двигуна при збереженні інших переваг цієї системи.
СУТНІСТЬ ВИНАХОДИ
Перераховані вище недоліки значною мірою усуваються, і завдання винаходу вирішується за допомогою регульованого вузла приводу з чотиритактним роторним двигуном внутрішнього згоряння з попередніми регулюванням отримання робочої суміші і з додатковою системою розширення, що складається з чотиритактного роторного двигуна внутрішнього згоряння з рухомими по колу лопатями, вільно закріпленими на центральному валу, що проходить через центральну вісь внутрішньої робочої зони двигуна, розташованої в корпусі статора, причому лопаті приводяться в обертання носіями, встановленими зі зміщенням відносно центральної осі, причому між протилежними зовнішніми поверхнями сусідніх рухаються по колу лопатей утворюються робочі камери, обсяг яких змінюється, коли обертається частина двигуна повертається завдяки установці носіїв зі зміщенням відносно центру; мінімальний обсяг робочої камери має місце, коли двигун знаходиться у верхній мертвій точці, а максимальний обсяг робочої камери має місце, коли двигун знаходиться в нижній мертвій точці, і коли внутрішня зона ротора герметично закрита в осьових напрямках; і який обладнаний підвідних і відводить каналами, виконаними в корпусі статора поряд з регулюючими компонентами і системою запалювання і вприскування для двигуна з іскровим запалюванням або системою нагріву і впорскування для двигуна із запалюванням від стиснення відповідно до типу робочого процесу двигуна внутрішнього згоряння, відповідно до винаходу, принцип якого полягає в тому, що гирло підвідного каналу живильного повітря - який обладнаний щонайменше одним компонентом регулювання забору повітря на вході в робочій зоні двигуна - розташоване позаду верхньої мертвої точки двигуна в напрямі обертання рухомих по колу лопатей; і, позаду нижньої мертвої точки двигуна в напрямі обертання рухомих по колу лопатей, розташоване гирло первинного відвідного каналу, обладнаного компонентом регулювання випуску, при цьому до первинного відводить каналу приєднаний вторинний відвідний канал, який веде до робочої зони двигуна перед верхньою мертвою точкою двигуна, де він обладнаний регулюючим компонентом вторинного відвідного каналу, при цьому між гирлом первинного відвідного каналу і гирлом вторинного відвідного каналу розташовано гирлі продувочной трубки з компонентом регулювання продувочного повітря. Підвідний канал живить повітря з'єднаний з резервуаром живильного повітря за допомогою живильного дозатора, а продувальна трубка з'єднана з резервуаром продувочного повітря за допомогою продувочного дозатора. Вихід первинного випускного каналу з'єднаний зі входом багатоступінчастої розширювальної системи, що складається з обертових пристроїв з рухомими по колу лопатями.
Переваги регульованого вузла приводу відповідно до даного винаходу полягають в першу чергу в тому, що в разі чотиритактного роторного двигуна внутрішнього згоряння температура розподіляється рівномірно по всьому периметру стінок статора, прилеглих до робочій зоні двигуна, в той час як двигун може працювати без зовнішнього циркуляційного охолодження. Велика частина тепла, що виділяється в процесі спалювання, перетвориться в механічну енергію в формі моменту обертання, прикладеного до вихідного валу вузла приводу. Ця конструкція може бути застосована в якості силової установки як для пересувних, так і стаціонарних машин в галузі транспорту, а й промисловості.
КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ
Основні конструкційні елементи регульованого вузла приводу відповідно до даного винаходу зображені в розрізі на доданих кресленнях, на яких на фіг.1 представлена версія чотиритактного роторного двигуна з іскровим запалюванням, а на фіг.2 представлена версія чотиритактного роторного двигуна із запалюванням від стиснення.
ОПИС кращому варіанті РЕАЛІЗАЦІЇ
 |
 |
На фіг.1 показаний роторний двигун внутрішнього згоряння (1), з внутрішньої робочою зоною (2), де розташовані рухомі по колу лопаті (3) з носіями (3.1), і де - позаду верхньої мертвої точки двигуна у напрямку (напрямках) обертання рухаються по колу лопатей (3) - можна бачити гирлі підвідного каналу живильного повітря (8) з компонентом (8.3) регулювання забору повітря на його вході в робочу зону (2) двигуна, який - в даному випадку - складається з запірного клапана. Позаду нижньої мертвої точки двигуна у напрямку (напрямках) обертання рухомих по колу лопатей (3) можна бачити гирлі первинного відвідного каналу (5), обладнаного компонентом (5.1) регулювання випуску, і складається в цьому випадку з запірного клапана, а вторинний відвідний канал ( 9) з'єднаний з первинним каналом, що відводить (5); вторинний відвідний канал (9) веде в робочу зону (2) двигуна перед верхньою мертвою точкою двигуна через компонент (9.1) регулювання випуску другого відвідного каналу - і в цьому випадку складається з запірного клапана. Між гирлом первинного відвідного каналу (5) і гирлом вторинного відвідного каналу (9) розташовується гирло продувочной трубки (7) з компонентом (7.3) регулювання продувочного повітря. Підвідний канал (8) живить повітря з'єднується з резервуаром (8.2) живить повітря за допомогою живильного дозатора (8.1), а продувальна трубка (7) з'єднується з резервуаром продувочного повітря за допомогою продувочного дозатора (7.1). Вихід первинного випускного каналу (5) з'єднується з входом (10.1) багатоступінчастої розширювальної системи (10), що складається з обертових пристроїв з рухомими по колу лопатями з такими ж кінематичними характеристиками, що і у роторного двигуна внутрішнього згоряння, що застосовується в цьому вузлі приводу.
Призначення регульованого вузла приводу відповідно до даного винаходу визначається використанням переваг кінематичних характеристик роторного пристрою, описаного в опублікованій патентній заявці CZ-PV 1999-1953 з усіма його сприятливими властивостями і можливостями, які пропонує це роторний пристрій, і з яким з'являється можливість використовувати переваги додаткового з'єднання з системою розширення, описаної в корисній моделі CZ 11151 U і, можливо, зі сприятливим використанням конструкції компресора згідно опублікованій патентній заявці CZ-PV 1999-2842, як джерела стисненого повітря. Зокрема, конструкція кінематичної системи, що демонструє мінімальні втрати на тертя, безперервний рух обертових деталей пристрою і дуже ефективне використання моменту обертання поряд з безперервним одностороннім потоком є джерелом енергії середовища, сприяє реалізації регульованого вузла приводу згідно з технічним рішенням у версіях з іскровими запалюванням або із запалюванням від стиснення з використанням стандартних видів палива, а й водню, біогазу чи інших видів палива з подібними характеристиками.
Фактичне функціонування вузла приводу відповідно до даного винаходу можна пояснити більш детально з використанням фіг.1; звідси випливає, що після примусового повороту рухомих по колу лопатей (3) і при постійно відкритому каналі (8) забору живильного повітря і закритому первинному відводить каналі (5) продувальна трубка (7) закрита, а при закритому вторинному відводить каналі (9) робоча камера, розташована на невеликій відстані позаду верхньої мертвої точки в напрямку (напрямках) обертання рухомих по колу лопатей (3) заповнюється знаходяться під тиском повітрям з каналу (8) забору живильного повітря при відкритому компоненті (8.3) регулювання забору повітря. Після того як досліджувана камера досягне нижньої мертвої точки двигуна, вона охоплює найбільший можливий витрата повітря на вході, і при подальшому поступовому повороті досліджуваної камери в напрямку верхньої мертвої точки двигуна відбувається стиснення повітря, що міститься в досліджуваній камері. Після досягнення верхньої мертвої точки двигуна ділянку впорскування системи вприскування і запалювання (4) впорскує паливо в стиснене повітря і приготована таким чином горюча суміш потім запалюється; в міру того як досліджувана камера повертається далі в напрямку положення нижньої мертвої точки двигуна, гарячі продукти горіння розширюються і, в той же час, створюється момент обертання на всьому шляху до нижньої мертвої точки камери. Незадовго до того, як досліджувана камера досягне нижньої мертвої точки і після проходження фази розширення відкривається первинний випускний канал (5) шляхом відкриття компонента (5.1) регулювання випуску, і значна частина знаходиться під тиском середовища виходить, під впливом власного надлишку тиску, в первинний випускний канал (5) і далі у вхід (10.1) додаткової багатоступінчастої розширювальної системи (10), де продовжує розширюватися. При подальшому повороті досліджуваної камери відкривається продувальна трубка (7) шляхом відкривання компонента (7.3) регулювання продувочного повітря і досліджувана камера допускає потім взаємне з'єднання - на короткий час - відкритої продувочной трубки (7) з відкритим вторинним відводить каналом (9) через внутрішню порожнину досліджуваної камери, яка таким чином продувається чистим, холодним повітрям. При подальшому повороті досліджуваної камери первинний відвідний канал (5) і робоча зона досліджуваної камери розділяються в просторовому відношенні і потім розділяються в просторовому відношенні продувальна трубка (7) і робоча зона досліджуваної камери. Залишок газу в камері після цього, без помітного опору, виштовхується з камери у вторинний відвідний канал (9) з відкритим компонентом (9.1) регулювання випуску другого відвідного каналу, повністю звільняючи таким чином досліджувану камеру, і після проходження верхньої мертвої точки двигуна весь процес повторюється . Під час робочого циклу чотиритактного роторного двигуна внутрішнього згоряння згідно з технічним рішенням, як описано вище, температура, спостерігається по всьому периметру кільцевого корпусу статора двигуна, стає збалансованою, оскільки на стороні паркану і розширення двигуна відбувається забір - надходить холодне повітря - і відразу ж на цій стороні двигуна в наступній камері відбувається розширення запаленою суміші, що супроводжується підвищенням температури; фази забору і розширення таким чином об'єднуються, слідуючи одна за одною, спільно стабілізуючи температуру корпусу статора з боку розширення двигуна на певному тепловому значенні.
На протилежній - стиснення і випуску - стороні двигуна, при русі досліджуваної камери від нижньої мертвої точки двигуна в напрямі верхньої мертвої точки, вторинна фаза випуску знову чергується з подальшою фазою стиснення на стінках статора, де камера, що стискає повітря, тобто що знаходиться в холодній фазі, чергується з камерою, в якій має місце вторинна фаза випуску, яка знову є гарячою фазою, так що на обох сторонах стиснення і випуску двигуна температура стінок статора стабілізується на певному тепловому значенні.
Оскільки вторинна фаза випуску має місце тільки після завершення первинної фази випуску в нижній мертвій точці двигуна, яка супроводжується зниженням температури, коли продувочний повітря продуває камеру, основна частка тепла відводиться в первинний випускний канал (5), і подальший хід вторинної фази випуску не супроводжується високою температурою залишкового газу в камері, оскільки він замість цього охолоджується шляхом попереднього змішування з холодним продувальним повітрям, так що температура стінок статора на обох сторонах стиснення і випуску в двигуні знову стабілізується на певному значенні.
Проте в разі, якщо чотиритактний роторний двигун внутрішнього згоряння працює протягом тривалого часу на максимальну потужність, максимальна допустима температура корпусу статора може бути перевищена. В цьому випадку можна додати один додатковий цикл продувки до чотирьох фаз робочого циклу чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння; новий цикл складається з однієї додаткової фази всмоктування і вторинного випуску, в той час як камера, яка працює таким чином, виконує шестітактний робочий цикл. У разі необхідності можна виконати дві додаткові фази продувки, і складаються з фази всмоктування і вторинного випуску. В результаті камера виконує восьмітактний робочий цикл, який супроводжується додатковим охолодженням стінок корпусу статора.
Доцільно підкреслити, що енергія знаходиться під тиском середовища, яка не виконує роботи розширення в самому двигуні внутрішнього згоряння, не губиться, тому що енергосодержащая п'ятниця - наприклад охолоджуючий повітря, який залишає двигун через первинний випускний канал (5) - переходить в розширювальну систему (10) , де вся її енергія перетворюється потім в механічну роботу в формі моменту обертання.
Можна ввести регулювання максимальної допустимої температури внутрішніх стінок статора, звернених до робочої зони (2) двигуна, ввівши довільно вибрану кількість додаткових циклів продувки між фазами стандартного робочого циклу чотиритактного двигуна і таким чином двигун працює - протягом певного часу - як в цілому пневматичний двигун, коли тільки енергія тиску, яка відбирається у переповнює повітря, що надходить в робочу камеру під час фази впуску, перетворюється в механічну роботу. Коли продувочний повітря йде через вторинний випускний канал (9), повітря, що знаходиться під тиском, надходить в додаткову розширювальну систему (10), де він бере участь в генеруванні додаткового моменту обертання.
Конфігурація вузла приводу відповідно до даного винаходу дозволяє і використовувати переваги попереднього регулювання отримання робочої суміші, що дозволяє в будь-який час готувати робочу суміш стехіометричного складу, що є основною передумовою дотримання умови рівномірного горіння палива з утворенням мінімальної кількості шкідливих викидів і сприяє значному поліпшенню екологічної цінності роботи цього пристрою.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Регульований вузол приводу з чотиритактним роторним двигуном внутрішнього згоряння з додатковою системою розширення і з попередніми регулюванням отримання робочої суміші, що містить чотиритактний роторний двигун внутрішнього згоряння (1) з рухомими по колу лопатями (3), вільно закріпленими на центральному валу, що проходить через центральну вісь внутрішньої робочої зони (2) двигуна, розташованої в корпусі статора, причому лопаті приводяться в обертання носіями (3.1), встановленими зі зміщенням відносно центральної осі, в той час як між протилежними зовнішніми поверхнями сусідніх рухаються по колу лопатей (3) утворюються робочі камери, об'єм яких змінюється, коли обертається частина двигуна повертається завдяки установці носіїв (3.1) зі зміщенням відносно центру; причому мінімальний обсяг робочої камери має місце, коли двигун знаходиться у верхній мертвій точці, а максимальний обсяг робочої камери має місце, коли двигун знаходиться в нижній мертвій точці і коли внутрішня зона ротора герметично закрита в осьових напрямках; і який обладнаний підвідних і відводить каналами, виконаними в корпусі статора поряд з регулюючими компонентами і системою (4) запалювання і вприскування для двигуна з іскровим запалюванням або системою (4.1) нагріву і впорскування для двигуна із запалюванням від стиснення відповідно до типу робочого процесу двигуна внутрішнього згоряння, що відрізняється тим, що гирло підвідного каналу (8) живить повітря, який обладнаний, щонайменше, одним компонентом (8.3) регулювання забору повітря на вході в робочій зоні двигуна (2), розташоване позаду верхньої мертвої точки двигуна в напрямі ( напрямках) обертання рухомих по колу лопатей (3); і позаду нижньої мертвої точки двигуна в напрямку (напрямках) обертання рухомих по колу лопатей (3) розташоване гирло первинного відвідного каналу (5), обладнаний компонентом (5.1) регулювання випуску, причому до первинного відводить каналу (5) приєднаний вторинний відвідний канал (9 ), який веде до робочої зони (2) двигуна перед верхньою мертвою точкою двигуна, де він обладнаний регулюючим компонентом (9.1) вторинного відвідного каналу (9), при цьому між гирлом первинного відвідного каналу (5) і гирлом вторинного відвідного каналу (9) розташоване гирло продувочной трубки (7) з компонентом (7.3) регулювання продувочного повітря.
Регульований вузол приводу по п.1, що відрізняється тим, що підвідний канал (8) живить повітря з'єднаний з резервуаром (8.2) живить повітря за допомогою живильного дозатора (8.1), а продувальна трубка (7) з'єднана з резервуаром продувочного повітря за допомогою продувочного дозатора (7.1 ).
Регульований вузол приводу по п.1 або 2, який відрізняється тим, що вихід первинного випускного каналу (5) з'єднаний зі входом (10.1) багатоступінчастої розширювальної системи (10), що складається з обертових пристроїв з рухомими по колу лопатями.
Версія для друку
Дата публікації 14.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.