Паровоздушный прямоточный роторно-компрессорный двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение КПД на любых режимах его работы. Сущность изобретения заключается в том, что паровоздушный прямоточный роторно-компрессорный двигатель внутреннего сгорания (ППРКД) содержит винтовой компрессорный блок с сепаратором, двухконтурную прямоточную камеру сгорания, двухроторный винтовой исполнительный двигатель, конденсирующее устройство и вариатор, соединяющий винтовой блок с исполнительным двигателем. В выпускном канале компрессорного блока установлен обратный клапан, а в качестве рабочего тела используется воздушно-водяная смесь, при этом одна ее часть отделяется от воды с помощью сепаратора и используется в качестве окислителя для сжигания топлива во внутреннем контуре камеры сгорания, а другая часть, минуя сепаратор, направляется во второй контур камеры сгорания, где, охлаждая внешнюю сторону внутреннего контура, смешивается с продуктами горения топливной смеси и поступает в рабочий объем исполнительного двигателя с увеличенной степенью расширения, в котором, расширяясь до давления окружающей среды, охлаждается и преобразуется в полезную работу. Затем, проходя через конденсирующую установку, разделяется на воду и отработанную газовую смесь. 1 ил.

 

Паровоздушный прямоточный роторно-компрессорный двигатель внутреннего сгорания, сокращенно ППРКД, содержащий в своем составе винтовой компрессорный блок с сепаратором, использующий для охлаждения воздушно-водяную смесь, двухконтурную камеру сгорания, двухроторный винтовой двигатель и конденсирующее устройство, относится к двигателестроению и может быть использован в различных областях народного хозяйства.

Известна бинарная парогазовая турбинная установка, в которой тепловая энергия отработанных горячих газов, выходящих из газовой турбины, превращается в тепловую энергию перегретого пара, вращающего паровую турбину.

В качестве аналога предлагаемому двигателю выбран паровоздушный двигатель, патент RU №2535413, который является одним из вариантов бинарных парогазовых двигателей.

Основным недостатком указанного аналога, как и всех бинарных парогазовых двигателей, является то, что тепловая энергия сгоревшей топливной смеси разделяется на два трудноуправляемых и зависящих друг от друга тепловых потока, в каждом из которых тепловая энергия преобразуется в полезную работу по отдельности, при этом общее повышение КПД достигается только при максимальной мощности двигателя.

Целью изобретения паровоздушного прямоточного роторно-компрессорного двигателя является задача получения повышенного КПД на любых режимах работы двигателя.

Технический результат достигается за счет обратного клапана, установленного заподлицо с внутренней плоскостью торцевой стенки компрессорного блока, и за счет применения двухроторного винтового двигателя, который способен преобразовывать тепловую энергию образующейся в камере сгорания парогазовой смеси непосредственно на выходном валу без разделения на газ и пар.

Конструкция и принцип работы ППРКД поясняются чертежом, на котором видно, что в выпускном канале винтового компрессорного блока 1 установлен обратный клапан 2, при этом в качестве охлаждающей жидкости вместо масла используется более теплоемкая вода. После сжатия в винтовом компрессорном блоке воздушно-водяная смесь разделяется на два потока. Одна часть отделяется от воды с помощью сепаратора 3. В этом первом потоке воздух, выделяемый из воздушно-водяной смеси, используется для сжигания топлива во внутреннем контуре камеры сгорания 6, а второй поток, минуя сепаратор 3, направляется во внешний контур камеры сгорания, где, охлаждая внутренний контур, смешивается с продуктами горения топливной смеси и поступает в виде парогазовой смеси в рабочий объем исполнительного двухроторного двигателя 5, в котором расширяется и преобразуется в полезную работу. При этом обратный клапан, установленный в выпускном канале компрессорного блока, и вариатор 7, соединяющий компрессорный блок с исполнительным двухроторном двигателем, обеспечивают возможность регулирования давления рабочего тела в камере сгорания, а образующийся пар позволяет снизить потребление двигателем сжатого воздуха.

Паровоздушный прямоточный роторно-компрессорный двигатель внутреннего сгорания, содержащий винтовой компрессорный блок, сепаратор, двухконтурную камеру сгорания, двухроторный винтовой двигатель и конденсирующее устройство, отличающийся тем, что в выпускном канале установлен обратный клапан, а в качестве рабочего тела применяется воздушно-водяная смесь, при этом одна ее часть отделяется от воды с помощью сепаратора и используется в качестве окислителя для сжигания топлива во внутреннем контуре камеры сгорания, а другая, минуя сепаратор, направляется во второй контур камеры сгорания, где, охлаждая внешнюю сторону внутреннего контура, смешивается с продуктами горения топливной смеси и поступает в рабочий объем двухроторного двигателя, в котором, расширяясь до величины давления окружающей среды, охлаждается и преобразуется в полезную работу, после чего, проходя через конденсирующую установку, разделяется на воду и отработанную газовую смесь, при этом холодный конденсат смешивается с водой из сепаратора и направляется в компрессорный блок, где используется в последующих циклах, а отработанная и отделенная от воды газовая смесь удаляется в атмосферу.