Роторный двигатель кашеварова рдк-13 (рдк-14)
Изобретение относится к энергомашиностроению и предназначено для использования в качестве стационарных энергетических установок и силовых установок транспортных средств. Роторный двигатель содержит несколько статоров и роторов с общим рабочим валом, камерой сгорания, топливной форсункой и электросвечой, паровую (воздушную) камеру с трубочками, размещенными в выхлопной трубе и поставляющими пар (воздух) высоких параметров; дверцу с осью вращения и рычагом; клапаны для подачи сжатого воздуха, топлива и пара, электродатчики температуры и положения ротора. Каждый ротор имеет втулку и радиаторные пластины, соединяющие его обод с рабочим валом, цилиндрическая поверхность ротора скользит по внутренней круговой цилиндрической поверхности статора, при этом цилиндрической поверхности ротора скользит своей пружиной дверца статора. Поверхность статора, ротора, дверцы, камеры сгорания и паровой камеры имеют теплоизолирующее покрытие. Механизм колебательного движения дверцы в одном варианте выполнен в виде шатуна, соединенного шарнирами с рычагом дверцы и с коленом вала вращения ротора, а в другом - в виде шаблона, соединенного через шестерни с валом ротора. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к энергомашиностроению и предназначено для использования в качестве стационарных энергоустановок или силовых установок транспортных средств.
Традиционно в качестве стационарных энергоустановок и силовых установок транспортных средств используются газовые турбины (ГТ) или поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Их недостаток низкие эксплуатационные показатели по топливной экономичности и загрязнению окружающей среды. Наиболее близкими к изобретению являются роторные двигатели, имеющие преимущества по габаритам и массе по сравнению с ДВС и ГТ. Однако эти роторные двигатели также не отвечают современным требованиям по топливной экономичности и загрязнению окружающей среды. Задача изобретения дальнейшее совершенствование роторных двигателей с учетом современных требований по топливной экономичности и сохранению окружающей среды. Для решения этой задачи роторный двигатель РДК-13 (вариант РДК-14) содержит несколько статоров и роторов с одним рабочим валом, паровую (воздушную) камеру и дверцу с осью вращения; каждый статор имеет цилиндрическую камеру сгорания с воздуховодом, топливным патрубком, оканчивающимся форсункой, и с электросвечами; паровая (воздушная) камера соединена с трубочками, установленными в выхлопной трубе и поставляющими в паровую (воздушную) камеру пар (воздух) высоких параметров; на оси вращения дверцы установлен рычаг, жестко соединенный с дверцей и соединенный шарниром с механизмом колебательного движения дверцы; двигатель имеет клапаны для сжатого воздуха, топлива и пара, электродатчики температуры и положения ротора; каждый ротор имеет втулку и радиаторные пластины, соединяющие его обод с рабочим валом, цилиндрическую поверхность, скользящую по внутренней круговой цилиндрической поверхности статора, при этом по цилиндрической поверхности ротора скользит своей пружиной дверца статора; камеры внутри ротора, подсоединенные к компрессору через центральный канал рабочего вала и отверстия в нем и во втулке ротора; электродатчик температуры воздуха высоких параметров в камере ротора и клапан впуска воздуха высоких параметров в камеру расширения, образованную поверхностью статора, ротора и дверцы, а также камеру выхлопных газов, образованную поверхностями тех же деталей, но расположенную по другую сторону дверцы; поверхности статора, ротора, дверцы, камеры сгорания и паровой камеры имеют термоизолирующее покрытие, компьютер, управляющий работой всех его составных частей (узлов) по заданным параметрам. Цилиндрическая камера сгорания окружена паровой (воздушной) камерой, которая установлена также на цилиндрической поверхности статора, контактирующей с раскаленными газами сгоревшего топлива в камере расширения по обе стороны от камеры сгорания до трубы выхлопных газов и до клапана выхода пара (воздуха) высоких параметров в камеру расширения, при этом паровая камера соединена с отверстиями патрубка, установленного в выхлопной трубе и соединенного с трубочками, в которые поступает вода от насоса или сжатый воздух от компрессора; паровая камера имеет перегородки, соединяющие ее наружную и внутреннюю стенки и идущие от выхлопной трубы до клапана выпуска пара (воздуха) высоких параметров в камеру расширения двигателя; в паровой камере установлен электродатчик температуры пара (воздуха), соединенный с компьютером, управляющим работой клапана впуска пара (воздуха). Дверцы с осью вращения установлены по образующей цилиндрической поверхности статора в непосредственной близости к выхлопной трубе; дверца имеет нижнюю поверхность, совпадающую с внутренней поверхностью статора и при этом она перекрывает отверстие, соединяющее камеру сгорания с камерой расширения и замыкает электроцепь подпружиненного электродатчика, по сигналу которого компьютер включает подачу сжатого воздуха и топлива в камеру сгорания; оконечность дверцы утонченная и переходит в пружинную полосу скользящую по цилиндрической поверхности ротора; на конце оси вращения дверцы установлен рычаг под фиксированным углом к цилиндрической поверхности дверцы. Двигатель имеет механизм колебательного движения дверцы в виде шатуна, соединенного шарнирами с рычагом дверцы и с коленом вала вращения ротора, или в виде шаблона, соединенного с шестерней, находящейся в зацеплении с равной ей по диаметру шестерней, установленной на валу ротора, при этом на конце рычага оси дверцы установлен каток, контактирующий с шаблоном. На фиг. 1 изображено поперечное сечение двигателя; на фиг. 2 устройство движения дверцы, вид спереди; на фиг. 3 место М на фиг. 1, увеличенное в 3 раза; на фиг. 4 схема построения цилиндрической поверхности ротора; на фиг. 5 сечение A-A на фиг. 1; на фиг. 6 место H на фиг. 5, увеличенное в 3 раза; на фиг. 7 механизм колебания дверцы РДК 14. Описание РДК-13 дано применительно к его использованию на подвижной платформе в качестве двигателя. РДК-13 содержит статор 1 и ротор 2 с валом 3, ось вращения которого совпадает с геометрической осью внутренней круговой цилиндрической поверхности статора 1, при этом вал 3 соединен со втулкой 4 ротора 2, которая соединена радиальными пластинами 5 с цилиндрическим ободом ротора 2, и установлен в подшипниках торцевых стенок 6 статора 1. По образующей наружной цилиндрической поверхности статора 1 установлена ось 7 вращения дверцы 8. Поверхности статора 1, ротора 2 и дверцы 8 образуют камеру расширения (рабочего хода ротора 2) и камеру 10 выхлопа (удаления) отработанных газов. Камера 9 отделена от камеры 10 дверцей 8 с пластинчатой пружиной 11, которая скользит по цилиндрической поверхности ротора 2, и ротором 2 с пластинчатой пружиной 12, которая скользит по цилиндрической поверхности статора 1. Камеры 9 и 10 возникают в момент прохода роторной пружиной 12 дверцы 8, перекрывающей отверстие 13 камеры сгорания 14 в камеру 9. Камера сгорания образована цилиндрическими стенками 15 с термоизолирующим жаростойким покрытием 16. Между стенками 15 и 17 расположена паровая камера 18, в которую пар поступает из патрубка 19 с отверстиями 20. Противоположные стенки 15 и 17 паровой камеры 18 соединены перегородками 21, в которых установлен клапан 22, перекрывающий выход пара из паровой камеры 18 через отверстие 23. Паровая камера 18 проходит также от патрубка 19 до клапана 22 над наиболее разогреваемой частью статора 1. Клапан 22 открывается через 0,01-0,02 периода времени вращения ротора 2 после воспламенения топливной смеси в камере 14 и только в том случае, если температура в паровой камере превысит 500o, на время 0,1 периода вращения ротора 2. Температура пара определяется электродатчиками, установленными в камере 18 вблизи клапана 22. В патрубок 19 пар поступает из трубочек 24, установленных в выхлопной трубе 25, и выходящих из патрубка водяного насоса (не показан). Водяной насос накачивает воду под давлением в 200-300 кг/см2, которая нагревается в трубочках 24 до температуры 400o, превращаясь в пар, за счет тепловой энергии выхлопных газов. В паровой камере 18, предназначенной для предотвращения перегрева корпуса 15 камеры сгорания 14, а также утилизации тепла, перегревающего корпус 15 камеры 14, температура пара не может подняться более чем до 550o, так как уже при температуре пара в 500o начинает периодически открываться клапан 22 и в паровую камеру 18 из патрубка 19 пар с температурой в 400o поступает вместо пара в 500o, спускаемого через клапан 22 и отверстие 23 в камеру 9. Для машин, эксплуатирующихся при отрицательных температурах, вместо воды в трубочки поступает сжатый до 50 кг/см2 воздух от дополнительного компрессора (вместо водяного насоса), повышающего давление сжатого воздуха, поступающего в него из баллона для сжатого воздуха. В этом случае паровая камера 18 станет камерой для сжатого воздуха, поступающего в нее через патрубок 19. В этом случае производительность основных компрессоров увеличивается с учетом потребления сжатого воздуха дополнительным компрессором, который может быть установлен на одном конце вала 3, не занятого подключением статора. Для лучшего сбалансирования инерционных сил производительность основного компрессора, работающего от диаметрально противоположного колена вала 3 (за счет увеличения длины статора и ротора), увеличивается с учетом потребления воздуха дополнительным компрессором. Камера 14 имеет патрубок 26 с клапаном 27, через который по трубе 28 от компрессора подается воздух, сжатый до 30 кг/см2, и патрубок 29 с клапаном 30 и форсункой 31, через которую топливным насосом под давлением в 1000 кг/см2 подается сжиженный газ из баллона со сжиженным газом, находящимся под давлением в 16 кг/см2. Между форсунками 31 каждой камеры 14 установлены электросвечи 32, поджигающие топливную смесь. В статоре 1 установлен подпружиненный электродатчик 33 открытия и закрытия клапана 27 в момент касания этого клапана дверцей 8, перекрывающей отверстие 13, до момента отхода дверцы от датчика 33, определяющего момент закрытия клапана 27 и включения форсунок 31, подачи топлива и электросвеч 32, воспламеняющих топливную смесь сжиженного газа и воздуха. Электродатчик 34, установленный за клапаном 22, включает этот клапан после касания датчика 34 пружиной 12. В паровой камере 18 установлены электродатчики 35 температуры пара (воздуха), при этом электродатчики соединены с компьютером, управляющим работой клапанов, электросвечей и других устройство РДК-13. На концах оси 7 дверцы 8 установлены рычаги 36, с которой они жестко соединены (заштифтованы) так, что угол поворота дверцы 8 равен углу поворота 36. Шатун 37 соединен шарнирами 38 с рычагом 36 и с коленом 39 конца вала 3, на котором установлено колено 39. Детали 36, 37 и 39 образуют механизм колебательного движения МКД дверцы 8, определяющий форму цилиндрической поверхности ротора 2, по которой дверца 8 скользит пружиной 11, перекрывающей зазор





Формула изобретения
1. Роторный двигатель, содержащий несколько статоров и роторов с одним рабочим валом, паровую (воздушную) камеру и дверцу с осью вращения, отличающийся тем, что каждый статор имеет цилиндрическую камеру сгорания с воздуховодом, топливным патрубком, оканчивающимся форсункой, и с электросвечами, паровая (воздушная) камера соединена с трубочками, установленными в выхлопной трубе и поставляющими в паровую (воздушную) камеру пар (воздух) высоких параметров, на оси вращения дверцы установлен рычаг, жестко соединенный с дверцей и соединенный шарниром с механизмом колебательного движения дверцы; двигатель имеет клапаны для сжатого воздуха, топлива и пара, электродатчики температуры и положения ротора; каждый ротор имеет втулку и радиаторные пластины, соединяющие его обод с рабочим валом, цилиндрическую поверхность, скользящую пружиной по внутренней круговой цилиндрической поверхности статора, при этом по цилиндрической поверхности ротора скользит своей пружиной дверца статора; камеры внутри ротора, подсоединенные к компрессору через центральный канал рабочего вала и отверстия в нем и во втулке ротора; электродатчик температуры воздуха высоких параметров в камере ротора и клапан впуска воздуха высоких параметров в камеру расширения, образованную поверхностями статора, ротора и дверцы, а также камеру выхлопных газов, образованную поверхностями тех же деталей, но расположенную по другую сторону дверцы; поверхность статора, ротора, дверцы, камеры сгорания и паровой камеры имеют термоизолирующее покрытие; компьютер, управляющий работой всех его составных частей (узлов) по заданным программам. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая камера сгорания окружена паровой (воздушной) камерой, которая установлена также на цилиндрической поверхности статора, контактирующей с раскаленными газами сгоревшего топлива в камере расширения по обе стороны от камеры сгорания до трубы выхлопных газов и до клапана выхода пара (воздуха) высоких параметров в камеру расширения, при этом паровая камера соединена с отверстиями патрубка, установленного в выхлопной трубе и соединенного с трубочками, в которые поступает вода от насоса или сжатый воздух от компрессора; паровая камера имеет перегородки, соединяющие ее наружную и внутреннюю стенки и идущие от выхлопной трубы до клапана выпуска пара (воздуха) высоких параметров в камеру расширения двигателя; в паровой камере установлен электродатчик температуры пара (воздуха), соединенный с компьютером, управляющим работой клапана впуска пара (воздуха). 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что дверца с осью вращения установлены по образующей цилиндрической поверхности статора в непосредственной близости к выхлопной трубе, дверца имеет нижнюю поверхность, совпадающую с внутренней цилиндрической поверхностью статора и при этом она перекрывает отверстие, соединяющее камеру сгорания с камерой расширения и замыкает электроцепь подпружиненного электродатчика, по сигналу которого компьютер включает подачу сжатого воздуха и топлива в камеру сгорания, оконечность дверцы утончается и переходит в пружинную полосу, скользящую по цилиндрической поверхности ротора; на конце оси вращения дверцы установлен рычаг под фиксированный углом к цилиндрической поверхности дверцы. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что имеет механизм колебательного движения дверцы в виде шатуна, соединенного шарнирами с рычагом дверцы и коленом вала вращения ротора, или в виде шаблона, соединенного с шестерней, находящейся в зацеплении с равной ей по диаметру шестерней, установленной на валу ротора, при этом на конце рычага оси дверцы установлен каток, контактирующий с шаблоном.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7