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WAVE ROTOR ENGINE

Autor: Sedunov IP

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Drehwellenmotor

Heute ist fast jeder davon überzeugt , dass 60-70% der erzeugten Wärme durch Verbrennungsmotoren einfach in die Atmosphäre freigesetzt. Wenn der Strom mit seinen begrenzten natürlichen Ressourcen nicht in der Lage zu setzen mit 20-30% der Wärmeverluste im Rahmen der gleichen klassischen Thermodynamik, wird es ohne Zweifel in der Nachfrage nur die technischen Lösungen , die nur von ihnen die wichtigsten Nachteile der bestehenden Verbrennungsmotoren entlehnt überwinden kann Profis. Für unbegrenzte Kapazität wird aus der Gasturbine, geringe Größe und Gewicht genommen werden; von Diesel - hoher Wirkungsgrad; seines Benzins Konkurrenten - Pick-up und die effizienteste Nutzung der Motorleistung; praktisch durch die Dampfmaschine vergessen und sein "Vetter" in das Gesicht des modernen Stirling - ruhig, Multi-Fuel und hohem Drehmoment; von weit verbreitet in der jüngsten Vergangenheit des Motors Wankel veröffentlicht - ohne Ventilkörper; von dem gefeierten Motor frei Balandin Stab und absolut unbekannter Struktur E. Leo verbindet - hohe mechanische Wirkungsgrad des Motors und die Möglichkeit , die Funktionen eines Getriebes auszuführen; und von dem wenig bekannten Motor B. Kushulya - geringe Abgasemissionen.

Es werden in der Lage ganz oder teilweise verweigern: Kühlung und Schmierung, entfernen Sie den Schalldämpfer, Schwungrad, und dass, wenn die Anzahl der Teile ist nicht mehr als ein Zweitakt-Bikes - velodvigatele.

Nach dem gegenwärtigen Stand der technologischen Entwicklung, kann dieses Problem nur mit dem Übergang zu einer qualitativ neuen Verbrennungsmotoren mit anderen Design-Prinzipien und Lösungen gelöst werden. Solche Bedingungen erfüllt die konzeptionelle Idee des "Rotary-Wellenmotor" (Russische Patentnummer 2.155.272.) - Volume direkten Strömungsmaschinen, die Reihenfolge der Betrieb der Gasturbinentriebwerk zu reproduzieren. Es vollständig eliminiert Kolbenarbeitsorgane vollständig ausgeglichen, und der Rotor mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht. Das Arbeitsfluid, wie in der Turbine entlang der Achse des Motors bewegt, die Bahn - Helix. Das Design ist nicht schädlich Raum, um das Wachstum der Grad der Kompression des Arbeitsfluids zu begrenzen. Aufgrund des Fehlens von Dichtelementen und somit die Reibung in dem fließenden Teil entfernt Beschränkungen Ressourcen und die Anzahl der Motorumdrehungen. Workflow können beliebig variieren, um den Grad der Kompression und Expansion des Arbeitsfluids; ohne Einstellung und den Motor abstellen, den Übergang zu einer Gradierung von Treibstoff zu machen.

Das ursprüngliche kinematischen Schema und progressive Workflow der Wankelmotor ermöglicht in einem Entwurf nur die positiven Aspekte aller Arten von Verbrennungsmotoren zu sammeln. Die Grundlage der Kinematik des Drehwellenmotor (WFD) ist ein sphärischer Mechanismus, wobei die Achse seiner Hauptteile an einem Ort schneiden , - der Mittelpunkt der gedachten Kugel.

Installiert mit einem Mindestabstand verjüngte Schraubenrotor kombinieren es mit der entgegengesetzten Drehplaneten obkatyvanii auf der inneren Hülle des Gehäuses. Durch die Einführung dieser beiden Arten von Bewegung des Rotors zu jedem Abschnitt (mit Ausnahme der Mitte - der Wendepunkt zu), können Sie sehen, was sie in einer bestimmten Reihenfolge gleichen Winkelschwankungen in den Rillen des Körpers zu tun, Wellen bilden, die sich entlang der Schraubenkörperoberflächen in Serie rollen.

Ein ähnliches Verfahren kann im Meer zu sehen ist, in den windigen Bedingungen für die Bewegung der Wellen in der "stehendes Wasser" zu beobachten.

Der Kompressorraum Wellenbildung und Bewegung geht von der Peripherie zum Zentrum hin, in dem Expansionsraum und - umgekehrt - vom Zentrum zur Peripherie.

Der Wankelmotor.

Fig. 1

1 Rotor; 2- Fall; 3- PTO; 4- CV Joint; 5 Eccentric; 6- Zahnradsatz. Eine Einlassöffnung, Auslaßanschluß B-, B- Kompressorraum, T- Brennkammer setzt D- Erweiterungsschacht tation den Neigungswinkel des Rotors.

Der Rotor (1) und die Abtriebswelle (3) miteinander verbunden in der Mitte des Motors Hooke Gelenk (4), das das Gleichlaufgelenk (SHRUS) aufgerufen werden kann. Erforderlich, wenn der Rotor "extra" auf den Körper obkatyvanii innere Umschlag ist ein Zusatzgerät gegeben - eine sogenannte "Wellengenerator". Seine Hauptelement - rotierbaren exzentrischen Hauptwelle (5) über das Getriebe (6) angetrieben, die alle aus der gleichen Welle. Exzentrische Schwenkrotor 3 bis 6 Grad ermöglicht die Winkel swing der Läuferabschnitte im Bereich von 12 bis 24 Grad (siehe. In der Fachzeitschrift "Motor" Nummer 2 und 3 in 2001). 97% - in einer solchen Konfiguration die mechanische Effizienz des Motors überprüft wird eine beispiellose Zahl.

Seit dem Beginn der Drehung, beginnen die Schraubenrotoroberfläche inneren Hohlraum Schneckenkanal Kompressorraum zu öffnen, saugen die Luft und ihre zwei Ströme, voneinander versetzt um 180 Grad. Während einer Umdrehung des Rotors in beiden Kanälen in Kompressorraum angesaugt und ausgeschnitten aus dem Ansaugtrakt mit zwei Portionen Luft. Bei weiterer Drehung jedes Teils der Luft beginnt unabhängig von der Motormitte bewegen wird kontinuierlich durch eine Verringerung der Tonhöhe und Amplitude der Spule im Volumen reduziert wird. Der Komprimierungsvorgang wird so lange fortgesetzt, wie all die abnehmende Volumen der Druckluft kommt nicht zu der Verbrennungskammer. An diesem Punkt ist der Prozeß der internen Kompression der Luft in dem Kompressorfach über die nächste Stufe - die Austreibung von Druckluft in die Verbrennungskammer, die mit der Rückseite der Spule, der Rotor am nächsten zum Zentrum liegt. Dieser Prozess wird durch eine kontinuierliche Zerstäubung von Kraftstoff in den Luftstrom, gefolgt von der gesamten Verbrennungskammer begleitet, wo jegliche Luft und Abschnitt ausgeworfen. Für die erste Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches in der Kammer installiert ist Zündkerze. Nach dem Start fortgesetzt die Zündung des Gemisches Gase aufrechterhalten werden von dem vorhergehenden Zyklus verbleibt, einer Gesamtverbrennungskammer. Vor kurzem hohem Druck und Temperatur Verlassen der Verbrennungskammer, die die Schraubkanäle Rotorexpansionsraum auf der anderen Seite von der Rotormitte (dem Punkt, an dem der Neigungswinkel und die Schwingungsamplitude Null ist) angeordnet zu füllen. Mit der Drehung der letzten Expansion ist ein Anstieg des Volumens der Kammern und damit aus Schlaganfall. Zum Zeitpunkt der maximalen Ausdehnung, die Außenkante der Rotorwicklungen und die Gase frei öffnet zuerst und dann gewaltsam herausgedrückt in den Abgaskrümmer. Interval Freisetzung von Abgasen aus einer anderen Expansionskammer wird 180 Grad betragen. Ein Teil der Leistung in dem Zyklus des Rotorkörpers erhalten kehrt zu dem Verdichterfach.

Wave-Motor.

Fig. 2

Pyatigipotrohoidny RVD mit externen Umschläge und PTO durch ein Gleichlaufgelenk (SHRUZ). Es hat die Eigenschaften des Zahnrades - vier Rotor obkatyvanii abgenutscht in den Motor 20 Volumina Luft, entspricht eine Umdrehung der Abtriebswelle. Es ersetzt einen 80-Zylinder - Kolbenmotor.

Rotary-Welle RVD-Motor.

Fig. 3

Trehgipotrohoidny RVD mit externen Umschläge und Zapfwelle durch den schrägen Hals. Die Abtriebswelle und der Rotor dreht sich in entgegengesetzten Richtungen in einem Verhältnis von 1: 0,5 Ersetzt einen 12-Zylinder - Kolbenmotor.

Beschriebenen Arbeitsablauf entspricht der einfachen Struktur, in der die Doppelgewindekörper mit eingängigen Rotors gekoppelt ist. Das Wachstum der Anzahl von Einträgen führt zwangsläufig zu einer Verkomplizierung der Rumpfform und dem Rotor, die zwischen sich als Ganzes Ordnungszahlen korreliert: 2 \ 1; 3 \ 2; 4 \ 3; 5 \ 4 usw. Querschnitte der Körper des Rotors und dem Gehäuse in allen Fällen haben gipotrohoidnye externe Umschläge bilden, beispielsweise wie in Fig. 2 und 3. Abbildung 3 zeigt eine der alternativen Optionen für die PTO vom Rotor - Welle Hals mit einer Sense.

Als die Art des Motors, die auf einem internen Schraubenrotor basiert mit dem Körper in Eingriff steht, bildet eine neue Familie von Gleichstrom - Drehmaschinen: in ihm, mit der Zunahme der Anzahl der Besuche des Rotors und dem Körper, die Winkelgeschwindigkeit des Rotors und somit der PTO ausgestattet SHRUS fallen wird, bei gleichzeitiger Erhöhung des Wertes der Drehmoment. Diese bemerkenswerte Eigenschaft des kinematischen Schema der WRRL ermöglicht es mehreren Rotor gleichzeitig mehr und Funktion der Untersetzungsgetriebe durchführen. Es ist kein Geheimnis, dass die Erhöhung der Motorleistung immer die Bahngeschwindigkeit der Erhöhung der Betriebs folgt (er nirgendwo sonst muss gehen), und die Energieverbraucher, ob der Schiffspropeller oder Autoreifen, bleiben praktisch unverändert. Es ist notwendig, zusätzliche Zahnräder setzen die Geschwindigkeit zu reduzieren. Hier ist der Motor und das Getriebe vor sich hin.

Eine Mehrfachfunktions - Getriebestrukturen (Figur 2) ist ein Synchronisationsmechanismus zugeordnet ist , aus einem stationären inneren Zahnkranz (1) besteht und im Durchmesser kleiner Planetenräder mit Außenverzahnung (2) fest mit dem Rotor verbunden. Anzahl der Zähne der Krone auf das Zahnrad immer passen die ausgewählte Proportion zu dem Rotorgehäuse. Ansonsten ist es unmöglich, aber dies erreicht wird, und die erforderliche Synchronisation Trochoide Rotors. Jede neue obkatyvanii Rotorgetriebe wird sie wiederum in einem festen Winkel mit dem Rotor passen. Für bifilar Rotor in Zusammenarbeit mit trehzahodnym Gehäuse obkatyvanii ein Rotorzahnrad dreht in dem Fall von 50% erforderlich ist, in der Ausführungsform, wobei der Rotor trehzahodnom - 33%, in quadrifilare - 25% usw.

Wenn die Original - Single-Thread - Rotor, arbeitet zusammen mit einem Doppelgewindekörper Achtkolben - Verbrennungsmotor entspricht, hat es Doppelgewinde Rotor mit trehzahodnym Körper äquivalent zu einem Motor 24-Zylinder gepaart. Mehr - mehr. Trehzahodny Rotor 48 entspricht dem Zylinderkolbenbrennkraftmaschine, quadrifilare - 80 - Zylinder-Verbrennungsmotor, usw.

Für letztere Beispiel, das zu 21 - mal erhöht sich im Vergleich zu analogen Kolben geringfügig kleiner mechanischer Wirkungsgrad (94 -95%), das berechnete Drehmoment 16 auf die Abtriebswelle ist und ist gleich es bei Drehzahlen und Motorhubraum. Das an sich, beispielsweise für Automobilversion erfordert nicht mehr die Installation des Getriebes des Motors , das Motordrehmoment erhöht nur 4 bis 10 mal.

Hierbei ist der Rotor eine volle Umdrehung Herstellung zugleich gezwungen vier vollständige obkatyvanii auf der inneren Hülle des Gehäuses zu machen. Dementsprechend bei 2500 U / min des Rotors, wobei jeder der fünf Kanäle des Schraubenkörpers muss 10.000 Luftmengen absorbieren, für insgesamt 50.000 Volumina pro Minute. Zum Vergleich wird die gleiche Einzylinder-Viertakt - Verbrennungsmotor mit gleicher Geschwindigkeit, die Anzahl der Zyklen der Absorption 625 Hubraum füllen (jeden vierten Schlag - Saugen). Das ist, wo sie vosmidesyatikratnaya Unterschied. die niedrigen Füllgrad aspiriert Kolbenmotor gegeben, bis zu 85% gleich im Vergleich zu 100-105% der WRRL, wird die tatsächliche Differenz auf 94 erhöhen. Wir nehmen noch nicht berücksichtigt den Unterschied in der mechanischen Wirkungsgrad von Hubkolben-Verbrennungsmotoren und RVD bzw. 85% gegenüber 94%. Korrelieren es der Leckage des Arbeitsfluids durch die "Lockerheit" des Rotors.

Es bleibt die maximal zulässige Geschwindigkeit der WRRL zu erwähnen, sie mit dem seriellen Motor zu vergleichen. Moderne Hubkolben-Verbrennungsmotor verwendet 4500 - 6000 U / min; Gasturbinenkraft ähnliche Freispiele bis zu 50.000 - 70.000 U / min; sein Erbe von 2.500 bis 30.000 U / min (abhängig von der Anzahl der Einträge des Rotors) - Schläuche sollte eine Zwischenstellung einnehmen.

In den Arbeits Kompartimente der WFD gleichzeitig komprimieren und von einigen bis einigen zehn Volumina Luft zu erweitern. Ein Ort , an dem der Rotor, fast seine Oberfläche auf den Körper, in der Nähe der Mindestabstand zu berühren, nur eine mobile Trennlinie zwischen aufeinanderfolgenden Bewegungs Kamera (Abb.1 Abschnitt 1-1 und 1X-1X). Für jede Umdrehung des Rotors Verdichtungsverhältnis (Expansions) wird 4-5 mal geändert. Theoretische gleichen Kompressionsgrad (Expansion) in einer einzigen Einheit kann erreicht hundert Teile (auf die Anzahl von Windungen abhängt), und dies trotz der vollständigen Ablehnung der Dichtungselemente, die Rolle von denen trägt den Rotorkörper.

Rotor, von der mechanischen Reibung befreit "geschraubt" Teile von Luft in die Verbrennungskammer niemals die Wände des Gehäuses zu berühren, so daß es keine Notwendigkeit für eine Schmierung der Motorarbeitsfächer ist. Reibung ist ein Gleitlager auf der der Rotor außerhalb der heißen Zone und SHRUS unterstützt wird. Letztere strukturell sehr einfach ermöglicht es Ihnen, alle den Stromfluss von der Rotorabtriebswelle ohne Verluste nahezu zu übertragen. Es genügt , daran zu erinnern , dass der mechanische Wirkungsgrad der Technik weit verbreitet in der Gleichlaufgelenke verwendet wird , ist sehr hoch und reicht bei kleinen Winkeln Schwingungs 99-99,5%. Zusätzlich richtet das Scharnier automatisch den Rotor genau in irgendeiner seiner Position, und das Scharnier ist in der Mitte des Motors angeordnet ist, gegen die Hitze der Brennkammer geschützt ist die notwendige Dicke der sphärischen Hitzeschild.

Wie wir in der WFD sehen ist nichts die Anwendung sehr hoher Geschwindigkeit zu verhindern: der Rotor mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, es perfekt ausgeglichen ist, anstelle von Ventilen oder auch Fenster, in Kanalbau unbegrenzte Bandbreite für eine kontinuierliche Luftzufuhr in die Arbeits des Motorraums verwendet. Der Mangel an Reibung und beseitigt Beschränkungen für Verschleißteile und die Lebensdauer des Motors im Allgemeinen. Der Motor tragen nur die Lager und ihr Anteil an der 30 -. 40.000 Stunden Limit arbeiten. Hinweis durch die Art und Weise , dass eine gute Auto - Motor in unserer Zeit , um die Lebensdauer 5000- 7000 Stunden vor der ersten Reparatur ist. Auto RVD, mit unbegrenzter Kapazität ist haltbarer als die Fahrzeugrahmen (der beständigsten Sache drin).

Der Workflow für die Kamera persistent Brennen, Stoppen lässt den Motor nicht, um es jede Art von Flüssigkeit, Gas oder Festbrennstoffspray vorzulegen, vollständig die Linien zwischen den Turbinen, Diesel- und Benzinmotoren zu verwischen.

Die kinematischen Mechanismen Links Kolben- und Rotationsverbrennungsmotoren stellen die sogenannten "toten Winkel", so dass sie für den Motor auf dem beträchtlichen Gewicht des Schwungrades angebracht zu überwinden. In der RVD - forces Gas auf den Rotor wirkt, immer auf einer Tangente an die Oberfläche gerichtet, sie sind konstant und kontinuierlich, die nicht vollständig korrekte Montage des Schwungrads tut, und in einigen Fällen und für eine vollständige Auswuchtung des Motors verwendet Waagen.

Das Layout - Diagramm des Kompressors und die Erweiterung RVD Fächer , so dass zugibt, ohne den Motor zu stoppen, ist weit verbreitet , den Grad der Kompression und Expansion des Arbeitsfluids variieren, um die volle Ausdehnung der Abgase einschließlich auf, wobei es keine Notwendigkeit von Lärm im Schalldämpfer ist. Es verschwindet nicht nur erheblichen Widerstand, der den Schalldämpfer macht, raubt den Motor von bis zu 10% seiner Kapazität, sondern auch bei längerer Expansion hervorgehoben weitere 10 -15% zusätzliche Energie.

Natürlich ist die Kapazitätssteigerung von 20-25% sehr attraktiv für Entwickler von Serienmotor. In der Praxis kann die weitere Expansion nicht aufgrund verwendet werden, bei einem höheren Gewicht und Formparameter von Kraftwerken bei gleichzeitiger Steigerung des Wertes ihrer mechanischen Verluste zu betreiben.

Und schließlich die wichtigste Reserve für die Steigerung der Effizienz - die Verwendung in der Konstruktion der WRRL keramische Werkstoffe - hitzebeständige isolierte Abdeckungen, so dass das Kühlsystem zu verlassen und die komplexe Turbo-Compound - Motor ersetzen. Mit nur diese Eigenschaften von Keramik für RVD, die sie immer hatte - die Fähigkeit , unter Druck, Zug - mäßig stabile Temperatur und Druck in allen Teilen des Gehäuses und dem Rotor zu arbeiten.

Abschließend präsentieren wir ein paar Zahlen. Schätzung angegeben Effizienz in einfachen Zyklus RVD adiabatische Leistung und einer sehr milden Verdichtungsverhältnis von 15 mit einem Expansionsgrad von 36 51% liegen. Dementsprechend kann der Kraftstoffverbrauch in diesem Fall gelangen 171 g / kWh, Istgewicht powerplant 0,15-0,25 kg / kW. Zum Vergleich - in einem Dieselmotor, ein Kompressionsverhältnis, Verbrauch von 224 g / kW mit einem Gewicht von 3,5 unter Verwendung von - 15 kg / kW. Durch weiteres das Verdichtungsverhältnis in der WRRL zu erhöhen und es im Regenerationssystem von Abgasen verwendet werden (für die Rückkehr der verlorenen Wärme aus den Abgasen), um die Effizienz des Wärmezyklus anzeigt , weiter deutlich erhöht.

Wo Sie wollen einen maximalen Luftstrom und große Leistung, wie der Luft- und Meerespflanzen zu erhalten - besser mit mehreren kinematischen Schema zu verwenden, um das Wachstum der Grad der Kompression beschränkt. Wenn der Hauptfaktor für die Wirtschaft ist, viel versprechende zwei zu verwenden - trehzahodnye Rotorkreis, als die einfache und für den höchsten Grad der Kompression und Expansion des Arbeitsmediums ermöglichen.

Es muss anerkannt werden, dass an diesem Punkt in der Zeit weit hinter der technologischen Basis von Unternehmen hinkt, die für die Herstellung dieser Klasse von Maschinen beteiligt sein können, aber mit der rasanten Entwicklung der Computer-Aided Design können viele der technischen Probleme zu lösen, so dass ein günstiges Umfeld für die Schaffung von hocheffizienten und umweltfreundliche Kraftwerke eröffnet .

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Autor: Sedunov IP
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Erscheinungsdatum 23.09.2004gg