9. РОТОРНО-ШНЕКОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ WO2013109159A1

Патент по международной системе РСТ WO2013109159A1 от 25 июля 2013 года


Реферат

Объектом изобретения является применение ранее известного устройства по новому назначению. Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к двигателям внешнего сгорания топлива, и устройствам, работающим от всего, что обеспечивает давление на ротор при любых процессах. Устройство позволяет упростить конструкцию двигателя в целом, свести к минимуму количество движущихся элементов за счет ликвидации многочисленных подвижных трущихся деталей в виде заслонок, вставок, выступов, пружин, различных прижимных устройств и приспособлений. Отверстия в корпусе с помощью известных регулировочных элементов позволят регулировать давление на витки ротора, изменяя мощность и степень сгорания топлива, оказывая положительное влияние на шумовые и экологические характеристики. Агрегатирование на одном валу или последовательно с ними двигателей и шнековых механизмов даст значительный экономический эффект. Простота конструкции при низкой себестоимости позволит быстро освоить производство многовариантньгх механизмов для их применения в различных отраслях хозяйственной деятельности.

 

Описание

Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности, к роторным двигателям, работающим от всего, что обеспечивает давление на ротор при любых процессах.
Изобретение позволяет упростить конструкцию двигателя в целом, свести к минимуму трение за счет ликвидации трущихся элементов в виде заслонок, вставок, пружин, различных прижимных устройств и приспособлений, изменять оббьем рабочей камеры как при запуске двигателя, так и во время его работы с целью уменьшения энергии на пуск двигателя, регулирования мощности шумовых и экологических характеристик во время работы двигателя.
Не только цилиндрическая расточка корпуса, но и в форме усеченного конуса, позволяет увеличить КПД двигателя, а постепенный ввод в рабочий цикл выступов (витков) шнека упростит запуск двигателя и обеспечит эффективную его работу в процессе образования зазора между витками шнека и расточкой корпуса, без уплотнительных элементов.
Известны шнеки различных конфигураций и конструкций, применяющиеся, в основном, для перемещения сыпучих тел и фракций, бурения, экструдирования.
Известны так же роторные двигатели различных конструкций, содержащие корпус с цилиндрической или элепсовидной расточкой, в которых вращаются разнообразные роторы, а вставки и заслонки обеспечивают образование рабочей камеры.
Известны так же турбины различных конструкций, на роторах которых имеются лопатки.
Но не известны двигатели, внутренняя расточка корпуса в которых может иметь форму усеченного конуса, а ротор выполнен в виде шнека.
Учитывая простоту и доступность понятия конструкции изобретения, при многообразии компоновки известными деталями, отпадает необходимость в чертежах.
Роторно - шнековый двигатель содержит корпус с внутренней расточкой в форме цилиндра или усеченного конуса, в котором вращается шнек соответствующей конфигурации. В процессе работы двигателя образуются минимальные зазоры между ними, уменьшающие трение скольжения, а при подключении в работу очередных витков ротора, отпадает необходимость в уплотнительных элементах.
В корпусе имеются отверстия, для постепенного выхода отработавших газов. Известными механическими, автоматическими или электронными регулировочными устройствами в задаваемом режиме производится частичное или полное открытие или закрытие определенной части отверстий в корпусе и этим обеспечивается последовательность давления на витки шнека, их постепенный ввод в рабочий режим. Этим достигается увеличение мощности двигателя после запуска и возможность синхронного регулирования ее в процессе работы в зависимости от задаваемых шумовых и экологических параметров.
Рабочее тело, как правило, подается в корпус под давлением известными устройствами, находящимися за его пределами. Работа предлагаемого изобретения возможна и при внутреннем сгорании топлива.
Давление на поверхность первого витка шнека обеспечивает его вращение до первого открытого отверстия в корпусе, через которое происходит выход отработавших газов или направления части их в ресивер для последующего использования ее этим же двигателем в качестве рабочего тела. При закрытии первого отверстия давление на поверхность витков продолжается до следующего отверстия. При закрытии этих отверстий давление на шнек продляется до следующих отверстий, открываемых и закрываемых полностью или частично известными способами.
Шнек может быть одно или много витковый. Количество отверстий в корпусе, их размер и расположение зависит от назначения конструкции в зависимости от задаваемых параметров по различным показателям.
Подача рабочего тела под давлением может быть постоянной или периодической, синхронизированной известными способами с моментами выхода отработавших газов, в том числе и для направления их в ресивер или в другой аналогичный двигатель, расположенный на одной оси (валу), а так же последовательно или параллельно. В другой двигатель в определенных режимах может направляться часть избыточной энергии рабочего тела первого двигателя, что приведет к увеличению КПД и более полному сгоранию топлива.
Кроме того, точно так же могут располагаться различные шнековые устройства и механизмы, предназначенные, как для обеспечения работы предлагаемого изобретения в виде насосов, так и для других целей, например, для экструдирования.
Подобное агрегатирование даст значительный экономический эффект за счет надежности в эксплуатации, компактности, упрощения конструкции связующих и передаточных механизмов с учетом возможности вращения шнеков в смежных корпусах.
Учитывая простоту конструкции, дающую возможность многовариантным системам машиностроения, низкую себестоимость и высокую эффективность при малой металлоемкости, изобретение может быть использовано в подавляющем большинстве хозяйственных отраслей.
Формула изобретения

1. Роторно - шнековый двигатель, содержащий корпус с вращающимся в нем ротором, систем подачи рабочего тела и выхода отработавших газов, отличающийсятем, что ротор выполнен в виде шнека и вращается в корпусе с внутренней расточкой как цилиндрических, так и конусовидных форм.
2. Роторно - шнековый двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в его корпусе находится только один движущийся элемент, а минимальный зазор между внутренней расточкой корпуса и внешней стороной выступов шнека сводит к минимуму трение скольжения, при отсутствии необходимости в уплотнительных элементах.
3. Роторно - шнековый двигатель по п. 1, отличающийся тем, что для изменения мощности, шумности и степени сгорания топлива с помощью отверстий в корпусе регулируется постепенное включение в рабочий цикл витков ротора или их отключение в задаваемых режимах.
4. Роторно - шнековый двигатель по п. 1 , отличающийся тем, что на одном валу, а так же последовательно или параллельно с ним могут располагаться другие аналогичные двигатели и шнековые механизмы, работающие в задаваемых режимах от избытка рабочего тела, или от отработавших газов первого двигателя.