Устройство для преобразования тепловой энергии газа в механическую
Авторы патента:
Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии газа в механическую. В корпусе с возможностью вращения и зацепления установлены конусные винты, имеющие на наружной поверхности резьбообразные канавки. Причем оси всех конусных винтов расположены в одной плоскости и пересекаются в центре полости корпуса, а сами винты обращены вершинами к центру. Изобретение обеспечивает повышение КПД, упрощение кинематики устройства, повышение удельной мощности, улучшение балансировки. 2 ил.
Изобретение относится к газовым двигателям внутреннего сгорания, внешнего сгорания и паровым в том числе.
Известны двигатели, в которых кинетическая энергия движущейся массы газа при воздействии на лопатки турбин преобразуется в механическую. Эти двигатели имеют относительно низкий КПД порядка 20-30%, могут эффективно работать только на очень больших числах оборотов, при узком диапазоне изменения этих чисел, в связи с чем область применения их ограничена. Известны двигатели, в которых тепловая энергия газа сначала преобразуется в возвратно-поступательное (поршневые двигатели) или планетарное (роторные двигатели) движение, а затем за счет кинематики - во вращательное. При таких кинематических схемах возникают инерционные силы переменного знака, которые трудно сбалансировать, что ограничивает допустимую величину числа оборотов и, следовательно, удельную мощность двигателей. Кроме того, известны винтовые компрессоры и насосы, в которых при вращении цилиндрических винтов, находящихся во взаимном зацеплении, осуществляют перенос порций газа в полостях постоянного объема, образованного соседними витками и корпусом. Так как при переносе газа не происходит увеличения его объема, то энергия не выделяется и, следовательно, использовать подобные устройства в качестве двигателей нерационально. Заявленное изобретение направлено на создание двигателя, в котором тепловая энергия, заключенная в газе, с минимальными потерями преобразуется непосредственно во вращательное механическое движение, что позволяет устранить упомянутые выше недостатки, присущие как аналогам, так и прототипам. Основные существенные отличительные признаки предложенного устройства для преобразования тепловой энергии газа в механическую заключаются в том, что его рабочие органы выполнены в виде конусных винтов, имеющих на конусных поверхностях резьбообразные канавки, величина площади сечения профиля которых в каждом сечении, поперечном оси конуса, прямо пропорциональна диаметру конуса в этом сечении, при этом оси всех конусных винтов, расположенных в одной плоскости, взаимно пересечены в центре окружности, внутри которой, в зацеплении между собой, размещены конусные винты вершинами в центр. Эти признаки в своей совокупности позволяют решить поставленную задачу. На фиг.1 и 2 изображено устройство для преобразования тепловой энергии. На фиг. 2 дано сечение по плоскости, в которой расположены оси всех конусных винтов; на фиг.1 - сечение по плоскости, перпендикулярной к ней. Внутри корпуса 1 размещены конусные винты 2 во взаимном зацеплении своими резьбообразными профилями; вершины конусов винтов обращены к центру, который расположен в камере 3. Усилия, направленные от общего центра вдоль оси каждого конусного винта 2, воспринимаются торцевыми опорами 4. Крутящие моменты от каждого конусного винта 2 передаются на шестерни 5 через шестерни 6. Работа устройства. В камере 3 создают давление, газ проникает в открытые полости, образованные винтовыми профилями находящихся в зацеплении конусных винтов 2 и стенками расточек в корпусе 1, в которых размещены конусные винты 2. Давление воздействует на поверхности конусных винтов, они поворачиваются на некоторый угол, при этом полости перемещаются от центра и затем отсекаются от камеры 3 следующими витками винтовых профилей. Так как замкнутые полости перемещаются в сторону большего диаметра конусов, то их объемы увеличиваются, газ расширяется и отдает свою энергию конусным винтам, заставляя их вращаться. Возникшие крутящие моменты сил суммируются и через шестерни 6 и 5 передаются по назначению. Таким образом, описанное выше устройство решает задачу создания двигателя, в котором тепловая энергия газа с минимальными потерями преобразуется непосредственно во вращательное механическое движение, значительно увеличен КПД использования энергии газа за счет снижения величины давления отработанных газов и упрощения кинематики устройства, при этом сочетаются преимущества турбин, т.е. высокие числа оборотов без возникновения вибраций и недопустимых инерционных сил, с возможностью эффективной работы на низких числах оборотов, так как при изменении чисел оборотов крутящий момент на валу меняется незначительно, как в паровых двигателях.Формула изобретения
Устройство для преобразования тепловой энергии газа в механическую, содержащее корпус, рабочие винтовые органы, установленные с возможностью вращения и взаимного зацепления и с возможностью контакта с корпусом, отличающееся тем, что его рабочие винтовые органы выполнены в виде конусных винтов, имеющих на конусных поверхностях резьбообразные канавки, размер площади сечения профиля которых в каждом сечении, поперечном оси конуса, прямо пропорционален диаметру конуса в этом сечении, а оси всех конусных винтов, расположенных в одной плоскости, взаимно пересечены в центре окружности, внутри которой в зацеплении между собой размещены конусные винты вершинами к центру.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к роторным двигателям внутрення сгорания и позволяет повысить эффективность работы двигателя, его КПД, а также упростить конструкцию, уменьшить вес и повысить компактность
Роторный двигатель внутреннего сгорания // 2052143
Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания
Роторный реактивный двигатель // 1824496
Ротор-поршень // 601443
Ротор-поршень // 336417
Ротор-поршень // 281953
Планетарная двухсекционная гидромашина // 2118710
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть, в частности, использовано в качестве гидромоторов мотор-колес и мотор-звездочек, гидролебедок рабочих машин
Машина по циклу стирлинга // 2117802
Изобретение относится к объемной роторной машине, предназначенной для работы по циклу Стирлинга, и может быть использовано при изготовлении холодильников, тепловых насосов и двигателей
Гидродвигатель // 2117767
Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к гидродвигателям, и направлено на снижение гидравлических потерь, увеличение долговечности, ремонтопригодности и моторесурса, а также на увеличение мощности двигателя
Гидродвигатель // 2117767
Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к гидродвигателям, и направлено на снижение гидравлических потерь, увеличение долговечности, ремонтопригодности и моторесурса, а также на увеличение мощности двигателя
Роторная машина // 2117766
Роторный двигатель // 2116475
Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания или к приводным двигателям, использующим в качестве рабочего тела пар или сжатый воздух
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для использования в автомобильных, тракторных, воздушных и других видах транспорта, а также может быть использовано в специализированных машинах и в стационарных установках для плавного и бесступенчатого автоматического изменения величины угловой скорости выходного звена двигателя
Роторная машина // 2115807
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в обратимых насосах
Изобретение относится к насосам и гидромоторам, используемым в гидроприводах машин
Планетарная двухсекционная гидромашина // 2118710
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть, в частности, использовано в качестве гидромоторов мотор-колес и мотор-звездочек, гидролебедок рабочих машин