Способ работы роторно-лопастной машины (варианты) и роторно-лопастная машина

Иллюстрации

Показать все

Группа изобретений относится к области машиностроения. Способ работы роторно-лопастной машины заключается в преобразовании энергии рабочего тела в энергию механического вращения вала и/или придания дополнительной энергии потоку рабочего тела. Используют более чем один контур движения потока, по крайней мере, один из которых образован полостью, ограниченной внутренней поверхностью корпуса 1, ротором 2 и лопастями 3, а другой - внутренней поверхностью ротора 2 и лопастями 3, с возможностью вывода потока из каждого контура для промежуточного преобразования потока и возврата потока для дальнейшего преобразования. Изобретение направлено на повышение эффективности использования единицы энергии потока. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, к классу машин для сжатия воздуха, газов, для насосов перекачивания жидкостей, горючих смесей, эмульсий и т.д. (рабочего тела), называемых ротационными машинами со скользящими пластинами (лопастями), и к области двигателестроения в качестве двигателя внутреннего и внешнего сгорания для транспортных средств, гидродвигателя, пневмодвигателя.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий два цилиндра с общей осью и эксцентрично расположенные в них два ротора с четырьмя радиально выдвижными лопатками, в которых выполнено по два гнезда для концов распорных стержней с пружинами, роторами, а в цилиндрах образовано по четыре рабочих полости (аналог - патент США №3858559).

Недостатком изобретения является то, что функции цилиндров разграничены. Это приводит к тому, что детали цилиндра нагнетателя в процессе работы будут холодными, а детали цилиндра двигателя из-за сплошного кольцевого пламени будут перегретыми. Одностороннее смещение ротора от оси цилиндров и вращение роторов в одну сторону приводит к усилению вибрации двигателя, обусловленной наличием выдвигающихся лопаток роторов.

Известна конструкция роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащего два кинематически связанных ротора с разделением функций "всасывание-сжатие", "воспламенение-расширение-выпуск" между различными цилиндрами (аналог - патент США №4024840, МПК F02B 53/00, опубл. 1977).

Недостатком известного двигателя является сложность устройства кулисного механизма управления лопастями двигателя, наличие точечного контакта между лопастью и поверхностью цилиндра, а также невозможность установки опережающего зажигания, что делает двигатель неперспективным.

Известен способ работы роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащего два ротора с выдвижными лопатками, образующими со щеками-золотниками полость нагнетания и полость двигателя, заключающийся в том, что в двигателе осуществляется четырехтактный цикл и при этом перекрестный перепуск сжатой и готовой к воспламенению рабочей смеси после такта сжатия, когда из полости нагнетания первого цилиндра осуществляется перепуск в полость двигателя второго цилиндра и, наоборот, из второго в первый (аналог-патент США №3951111).

Недостатком известного способа является то, что при перепуске из полости нагнетания в полость двигателя сжатой рабочей смеси снижается КПД такта сжатия. Кроме того, малая длина камеры сгорания (полости двигателя) и невозможность установки опережающего зажигания делают двигатель неперспективным.

Известен способ работы роторно-лопастного двигателя с двумя цилиндрами, работающего по двухтактному циклу с продувкой и наполнением полостей двигателя свежим зарядом, отличающийся тем, что осуществляют перекрестную продувку и наполнение свежим зарядом полостей двигателя за счет того, что полости нагнетания первого цилиндра продувают и наполняют полости двигателя второго цилиндра и одновременно полости нагнетания второго цилиндра продувают и наполняют полости двигателя первого цилиндра. И двигатель, содержащий последовательно включенные как по направлению, так и по количеству протекающего газа, секции нагнетания и расширения, с полостями, образованными поверхностями цилиндра и эксцентрично расположенного в нем ротора с лопастями, связанного с валом отбора мощности, причем лопасти закреплены шарнирно на оси цилиндра с возможностью касания внутренней поверхности цилиндра и его боковых щек и проходят через поворотные шарниры, расположенные в стенках ротора, а элементы, образующие полости секций нагнетания и расширения, кинематически связаны между собой (аналог-патент РФ № 2023185, МПК F02B 53/08, опубл. 1994).

Недостатком известного двигателя является то, что полости, выполняющие функции "всасывание-сжатие", "воспламенение-расширение-выпуск", попарно размещены в одних и тех же цилиндрах, а лопасти, их ограничивающие, расположены с одинаковым угловым расстоянием по образующей роторов. Это предопределяет равенство объемов полостей нагнетания и расширения. При этом давление выхлопных газов на выпуске из двигателя превышает критическое значение, его очистка происходит не оптимальным образом, и часть потенциальной энергии газов теряется, т.е. уменьшается тепловой коэффициент полезного действия (КПД).

Известные ротационные компрессоры со скользящими пластинами (лопастями) (см. И.М. Жумахов «Насосы, вентиляторы и компрессоры», М., «Углетехиздат», 1958 г., стр. 487-490) обычно состоят из цилиндрического корпуса (статора), в котором эксцентрично расположен ротор так, что поверхности цилиндрического статора и ротора образуют серповидное рабочее пространство. В теле ротора по радиусу наклонно в сторону движения имеются пазы, в которых располагаются тонкие пластинки из металла (лопасти). Лопасти при вращении ротора под действием центробежной силы выдвигаются из пазов. Лопасти делят серповидное пространство корпуса на отдельные камеры разных объемов. В верхней части цилиндра объем камер будет наибольшим, а в нижней - наименьшим. Цилиндрический корпус (статор) имеет всасывающее (впускное) и нагнетательное (выпускное) отверстия. При вращении ротора объем камер увеличивается, давление в них падает, и через всасывающее отверстие в них поступает рабочее тело. При дальнейшем вращении ротора камеры в верхней части разъединяются с всасывающим отверстием, их объем уменьшается, и происходит сжатие рабочего тела, которое выходит через выпускное отверстие. После этого вновь происходит расширение рабочего тела до тех пор, пока камеры вновь не начнут сообщаться с впускным отверстием. Таким образом, за один оборот ротора происходит: всасывание, сжатие, нагнетание и расширение рабочего тела.

Роторно-лопастные компрессоры имеют небольшой вес, обладают простотой конструкции, малой металлоемкостью, технологичностью и равномерностью работы. Однако каждая пластина (лопасть) при вращении прижимается к внутренней части цилиндрического статора под действием центробежных сил, и из-за их трения происходит быстрый износ внутренних частей двигателя. Это вызывает необходимость ограничения числа оборотов двигателя до 900 об/мин.

Известен роторно-лопастной двигатель (см. патент США №5596963, М. кл. F01C 11/00, F02B 53/02, F02B 55/14, F02B 75/02, F02B 55/00, F02B 53/00, опубл. 28.01.1997 г.), содержащий установленные на параллельных валах первый и второй цилиндрические роторные компрессоры и роторные моторы. При этом роторы имеют по одной роторной лопасти, установленной диаметрально в торцевых пазах соответствующего ротора и выполненной с возможностью свободного скользящего перемещения в прорезях ротора при его вращении. Роторный компрессор и роторный мотор имеют в статорах впускные и выпускные клапаны (отверстия) для впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов соответственно. При этом каждая из лопастей выполнена из двух частей, соединенных между собой пружиной и расположенных в торцевых прорезях соответствующего ротора. Такая конструкция лопастей снижает действие на них центробежных сил и, как следствие, снижает давление на внутреннюю поверхность статора, снижая износ внутренних частей двигателя.

Однако сложность конструкции лопастей и конструкции двигателя в целом (наличие двух компрессоров, моторов, клапанов, валов, шестеренок) приводит к ненадежности двигателя при его эксплуатации.

Известен роторно-лопастной двигатель - насос, содержащий статор цилиндрической формы, в котором эксцентрично расположен ротор таким образом, что они образуют серповидное рабочее пространство, при этом устройство имеет впускное и выпускное отверстия, а ротор снабжен, по меньшей мере, одной лопастью, расположенной диаметрально в его торцевых пазах, отличающийся тем, что лопасть выполнена сплошной, с возможностью продольного перемещения в торцевых пазах ротора, выполненных сквозными (прототип - полезная модель №65976 от 27.03.2007, F02B 53/00, F02B 55/00, F01C 3/00).

Основные недостатки прототипа.

Недостатками прототипа являются следующие важнейшие характерные особенности:

- При наличии сложной механической работы, совершаемой лопастью внутри ротора, отсутствует упоминание о возможности и (или) необходимости интенсивного отвода тепла от этого узла и способ осуществления этого охлаждения. Прототип не содержит решений интенсивного отвода тепла.

- Описанный принцип необходимости увеличения количества лопастей для двигателя и уменьшения для гидро- и пневмоприводов не отвечает действительному математическому принципу соотношения площадей в пересекаемых прямой линией окружностях, которой является заявляемая сплошная лопасть. Прототип не эффективно использует количество лопастей.

- Критикуя принцип касания в патенте-прототипе, автор оставляет тот же принцип в предлагаемой конструкции, усугубляя и усложняя в вариантах исполнение подпружиненной лопасти. Прототип не устраняет недостатков, присущих принципу касания лопастей корпуса.

- Соотношение диаметра ротора и корпуса, положение входного и выходного окна является определяющим в эффективности. Эффективность, заявляемая автором, не подтверждается математически и поэтому не определена в описании. Прототип не использует полностью потенциал объема роторной машины.

Общим недостатком вышеприведенных способов и устройств для их реализации является недостаточное использование всех возможностей комплексной взаимосвязи процессов преобразования энергии потоков рабочего тела, не используется возможность организации многоконтурной системы распределения потоков для преобразования, частично используется объем камер корпуса цилиндра и ротора, и поэтому недостаточно эффективны.

Для использования всех возможностей были изучены основные зависимости всех составляющих потерь, которые позволяют полным образом использовать роторно-лопастной принцип при преобразовании энергии потока в механическую энергию вращения. Приоритетными законами для данного преобразования энергии принимаются гидравлические, но используются для достижения эффекта с учетом тепловых, механических и физико-химических процессов.

Задача, решаемая изобретением - повышение эффективности (по сравнению с рассмотренными аналогами и прототипом) использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, и получение более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора, за счет оптимизации основных процессов - гидравлических, тепловых, механических и физико-химических.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе работы роторно-лопастной машины, заключающемся в преобразовании энергии рабочего тела в энергию механического вращения вала и/или придания дополнительной энергии потоку рабочего тела, согласно изобретению используют более чем один контур движения потока с возможностью вывода потока из каждого контура для промежуточного преобразования потока и возврата потока для дальнейшего преобразования.

Обеспечивают регулируемое последовательное или параллельное протекание гидравлических, и/или тепловых, и/или механических, и/или физико-химических процессов в контурах роторно-лопастной машины.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе работы роторно-лопастной машины, заключающемся в преобразовании энергии рабочего тела в энергию механического вращения вала и/или придания дополнительной энергии потоку рабочего тела, согласно изобретению используют не менее одного контура содержащего охлаждающее тело, и воздействуют на протекание тепловых процессов другого контура роторно-лопастной машины и/или внешних агрегатов, при этом создают дополнительный гидравлический эффект для увеличения момента вращения элементов роторно-лопастной машины.

Технический результат от использования всех существенных признаков заявленных вариантов способа работы роторно-лопастной машины за счет оптимизации основных процессов - гидравлических, тепловых, механических и физико-химических - заключается в значительном повышении эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода и получении более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.

Использование более чем одного контура движения потока (например, двух контуров) с возможностью вывода потока из каждого контура для промежуточного преобразования потока и возврата потока для дальнейшего преобразования позволяет оптимизировать основные процессы - гидравлические, тепловые, механические и физико-химические, что приводит к повышению эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, или получению более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.

Использование не менее одного контура, содержащего охлаждающее тело, и воздействие посредством использования второго контура на протекание тепловых процессов первого контура роторно-лопастной машины и\или внешних агрегатов позволяет создать дополнительный гидравлический эффект для увеличения момента вращения элементов роторно-лопастной машины, позволяет оптимизировать основные процессы - гидравлические, тепловые, механические и физико-химические, что приводит к повышению эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода или получению более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.

Поставленная задача решается за счет того, что в роторно-лопастной машине, содержащей корпус машины, эксцентрично расположенный в нем ротор и лопасти, проходящие через отверстия в стенках ротора, между внутренней поверхностью корпуса, ротором и лопастями образованы последовательно включенные по направлению потока полости, образующие первый контур с впускным и выпускным отверстиями, согласно изобретению, по крайней мере, один ротор выполнен в виде полого элемента с образованием по крайней мере одного второго контура с полостями, образованными внутренней поверхностью ротора, и лопастями, связанными с валом, которым служит ось ротора, в торцевой части корпуса выполнены впускное и выпускное отверстия второго контура, а контуры или отдельные их полости выполнены с возможностью взаимодействия между собой.

Лопасти проходят через поворотные шарниры, установленные в стенке ротора.

Ротор имеет вал отбора мощности.

Между корпусом и ближайшим ротором, между роторами, между последним ротором и осью вращения лопастей установлены минимальные зазоры.

Корпус и ближайший ротор, смежные роторы, последний ротор и ось вращения лопастей установлены с минимальным касанием, но без прижимающего усилия.

Корпус и роторы могут быть выполнены в виде цилиндров предпочтительно.

Корпус и роторы имеют овальное поперечное сечение в вариантах.

Технический результат от использования всех существенных признаков, заявленного устройства, заключается в обеспечении значительного повышения эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, и получении более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.

За счет выполнения, по крайней мере, одного ротора в виде полого элемента с образованием по крайней мере одного второго контура с полостями, образованными внутренней поверхностью ротора, и лопастями, связанными с валом отбора мощности, которым служит ось корпуса, наличия в торцевой части ротора впускного и выпускного отверстий второго контура, и возможности взаимодействия контуров или отдельных их полостей между собой обеспечивается значительное повышение эффективности использования единицы энергии потока с получением большего количества механической энергии при работе в режиме двигателя или гидропривода, и получении более высоких параметров с увеличенными энергетическими характеристиками потока при работе в режиме, например, насоса или компрессора.

Задача решена за счет комплексного увязывания тепловых, механических и физико-химических процессов, сопровождающих воздействие материального потока на многоконтурное роторно-лопастное устройство, сдвига фаз с выбором предпочтения преобразования названных процессов, увеличением степени разрыва потока при преобразовании, увеличением пути преобразования за счет более полного использования пространства преобразования, увеличением площади теплообмена за счет более полного использования площади устройства.

Устранение перечисленных недостатков роторных двигателей выполнено за счет следующих изменений:

- В схеме потоков организованы не менее двух контуров циркуляции, позволяющие сообщением между ними регулировать необходимые производительность и напор, а также использовать их как независимые контуры при необходимости отвода тепла из зоны работы контура.

- Каждый из контуров может быть первым по ходу движения потока, а также при независимом использовании контуров, по каждому из контуров может перемещаться рабочий или теплоотводящий поток.

- В конструкции роторно-лопастной машины соблюдены минимальные зазоры вплоть до касания между корпусом и ближайшим ротором, между роторами, между последним ротором и осью вращения лопастей.

- В силу ограничения соотношения диаметров рабочих пространств (стремящегося предпочтительно от 0,5:1 до 1:1 внутреннего к внешнему при использовании наиболее простого варианта жесткой лопасти неизменной длины), предпочтительно прямые процессы преобразования, связанные с расширением, производить от внутреннего, меньшего по объему контура к внешнему контуру, большему по объему, тогда увеличение рабочей полости позволяет совершать работу с максимальной отдачей расширяемого газа или снижаемого давления жидкости. Обратные процессы, связанные со сжатием газа или поднятием давления жидкостей, предпочтительно организовывать от внешнего контура к внутреннему, что позволяет максимально сжать газ или поднять давление жидкости.

- Вал крепления лопастей в вариантах выполняется подвижным и позволяет снимать с него при необходимости часть мощности при использовании машины как движителя. Этот же вал может быть неподвижным или вообще отсутствовать при организации движения лопастей по направляющей в корпусе или при внешнем креплении лопастей к ротору.

- Количество лопастей может меняться от одной до неограниченного количества для условия использования максимального момента вращения на валу. При использовании одной лопасти необходимы меры стабилизации противоположенной части внутреннего вращающегося ротора лопасти для балансировки вращения ротора.

- Для требований достижения максимально высокого коэффициента полезного действия возможно использование контуров последовательно, с промежуточной обработкой потока между контурами для охлаждения, впрыска смазывающих агентов, отвода конденсата и других необходимых операций.

- Для химически агрессивных, механически загрязненных, опасных по взрыву и пожару сред предусматривается изготовление специальных покрытий или материалов корпусов, втулок, валов и устройство сальниковых или торцевых уплотнений.

- Скорость вращения ротора выбирается из условий сопоставимой с аналогами по характеристике времени безаварийного ресурса работы в выбранных условиях, которая не должна быть ниже, чем у аналогов.

- Отвод избыточного тепла преобразования энергии организуется через проточные каналы в корпусе, роторах, лопастях, камерах подшипниковых узлов использованием основного и вспомогательных потоков.

- Один из валов, предпочтительно дополнительный, может быть использован как вал вспомогательного механизма и внешних вспомогательных агрегатов. Это могут быть генераторы электрической энергии, системы нагрева и охлаждения потока или вспомогательных функций для салонов и подсобных помещений использования РЛМ.

- Контур может иметь секции по ходу преобразования, служащие для нагрева или охлаждения основного преобразования используя вспомогательный поток (масла, незамерзающей жидкости, инертного газа), в этом случае секция контура или весь контур участвует опосредованно в работе преобразования энергии основного потока.

- Входящий или выходящий потоки могут быть стабилизированы использованием такого же рода роторных машин, располагаемых на этом же валу или на отдельных валах по требованию к механизму или подключаемых последовательно и(или) параллельно к преобразуемому потоку до входа или после выхода.

Таким образом, достигается и дополнительный технический результат от использования изобретения, заключающийся в расширении номенклатуры используемых двигателей, компрессоров, редукторов, насосов, движителей газовых и жидкостных, дозаторов.

Изобретение поясняется приведенными чертежами.

Фиг. 1 - вариант исполнения РЛМ с одной лопастью. Пунктиром показаны положения лопасти и шарнира в наиболее ответственных положениях, где: 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - лопасть, 4 - шарнир, 5 - патрубок окна входа среды в контур между ротором и корпусом, 6 - патрубок окна выхода среды из контура между ротором и корпусом, 7 - внутренняя поверхность полого ротора, 8 - вал втулок лопастей, 9 - окно входа среды в контур между втулкой лопастей и внутренней поверхностью ротора, 10 - окно входа среды в контур между втулкой лопастей и внутренней поверхностью ротора, А, Б, С, Д - полости контура между ротором и корпусом, А1, Б1, С1, Д1 - полости контура между втулкой лопастей и ротором, I, II, III - положение шарнира и лопасти во время вращения ротора. Заштрихованы эффективно используемые полости контуров.

Фиг. 2 - вариант исполнения РЛМ с двумя лопастями. Пунктиром показаны положения лопастей и шарниров в наиболее ответственных положениях, где: 5 - патрубок окна входа среды в контур между ротором и корпусом, 6 - патрубок окна выхода среды из контура между ротором и корпусом, 1/1 - положение первой лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между ротором и корпусом. Лопасть проходит кромку окна 5, 1/2 - положение второй лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между ротором и корпусом, 2/1 - положение первой лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между втулкой лопасти и ротором. Лопасть проходит кромку окна 9, 2/2 - положение второй лопасти двухлопастного варианта машины, соответствующее максимальному объему полости в контуре между втулкой лопастей и ротором. Заштрихованы эффективно используемые полости контуров.

Фиг. 3 - вариант исполнения РЛМ с тремя лопастями. Пунктиром показаны положения лопастей и шарниров в наиболее ответственных положениях.

Фиг. 4 - трехлопастной роторно-лопастной двигатель с указанием последовательности работы полостей (секторов) внешнего и внутреннего контура; 1К, 2К, 3К, 4К - полости внешнего контура между ротором и корпусом, преобразующие энергию потока топливно-воздушной смеси в энергию вращения лопастей и ротора; 1, 2, 3 - полости внутреннего сектора, преобразующие одновременно энергию вращения ротора и лопастей в энергию потока жидкости, перемещающейся по внутреннему контуру.

Фиг. 5 - двухлопастной РЛД с указанием секторов преобразования в работе и шести последовательных пронумерованных положений (1-6 позиций для каждой лопасти, обозначения на месте расположения шарнира в круге) шарниров каждой из лопастей, занимаемых за половину оборота вала ротора, где: 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - лопасть, 5 - патрубок окна входа среды в контур между ротором и корпусом, 6 - патрубок окна выхода среды из контура между ротором и корпусом, 7, 8 - вал втулок лопастей, 11 - свеча зажигания.

Фиг. 6 - вариант с четырьмя контурами двухлопастного роторно-лопастного двигателя с указанием предпочтительных мест размещения патрубков входа и выхода контуров на радиальной и торцевой поверхности корпуса.

Фиг. 7 - схема патрубков для однолопастной роторно-лопастной машины-насоса.

Фиг. 8 - схема патрубков для двухлопастного роторного насоса.

Фиг. 9 - схема патрубков для трехлопастного роторного насоса.

Фиг. 10 - работа однолопастной машины только по внешнему контуру насоса.

Фиг. 11 - работа насоса с одной лопастью для двух контуров.

Роторно-лопастная машина на Фиг. 1 содержит корпус 1 машины с эксцентрично расположенным в нем ротором 2 и лопастями 3. Между внутренней поверхностью корпуса 1 и ротором 2 образованы последовательно расположенные и включенные по направлению потока полости, составляющие вместе сектор, образующие секции впуска А, сжатия Б, преобразования С и выпуска Д, лопасти 3 проходят через отверстия в шарнирах 4 в стенках ротора 2. Машина имеет впускное окно 5 и выпускное окно 6, полости А, Б, С, Д образуют первый контур. По крайней мере, один ротор 2 выполнен в виде полого элемента, с образованием, по крайней мере, одного второго контура с полостями, А1, Б1, С1, Д1, образованными внутренней поверхностью 7 ротора 2 и лопастями 3, связанными с валом 8, которым служит ось корпуса. Контуры А, Б, С, Д, A1, Б1, С1, Д1 или отдельные их полости имеют возможность взаимодействия между собой. Второй контур A1, B1, С1, Д1, образованный в роторе 2, снабжен впускным окном 9 и выпускным окном 10, выполненными на торцевой поверхности ротора 2 через крышку корпуса 1.

При преобразовании энергии вращения вала в энергию потока, усилие вращения двигателя передается ротору 2, ротор поворачивает стенками через шарниры 4 лопасти 3. Лопасти 3 совершают работу перемещения рабочей среды из окна входа 5 к окну выхода 6 в контуре, состоящем из полостей А, Б, С, Д, одновременно в контуре, состоящем из полостей A1, B1, C1, Д1, лопасти 3 совершают работу перемещения рабочей среды из окна входа 9 к окну выхода 10.

Первым и самым значительным в данном изобретении фактором, влияющим на возможность передачи энергии, выделен не тепловой, а гидравлический фактор преобразования, который несет ответственность за использование определенного момента вращения в данном механизме.

Вторым важнейшим моментом для гидравлического потока является количество лопастей 3, используемых при организации потока. С учетом требования достижения максимального конструктивного использования объема полостей контура это будет одна лопасть, позволяющая иметь минимальные потери объемов. Увеличение количества лопастей снижает возможности использования объема контура по конструкции окон входа и выхода для гидравлического потока, но увеличивает количество тактов за оборот и общую величину потока. Оптимальным практическим количеством используемых в двигателе должны быть две или три лопасти. Оптимальным количеством лопастей для насоса должны быть от одной до четырех.

Третьим важнейшим моментом организации гидравлического потока является возможность в данной конструкции ввода и вывода гидравлического потока в контура с боковых и торцевой поверхности, что дает преимущество по отношению к другим конструкциям и его также необходимо использовать.

Коренное отличие обоснования действия гидравлического потока в контуре заключается в том, что этот контур не единственный, работа других контуров, которые в отношении гидравлического потока будут иметь те же зависимости и решительным образом влиять на работу этого контура.

Кроме этого, основные зависимости работы машины пропорциональны не объемам, а площадям сечений пространств, определяемых количеством лопастей. Динамический момент пропорционален расстояниям между центрами ротора и корпуса.

По количеству контуров машина может быть двухконтурной или многоконтурной.

Машина может быть исполнена в зависимости от назначения, используемой среды, направления преобразования, с одной лопастью или множеством лопастей.

При работе двух контуров для варианта использования одной лопасти 3 достигается максимальный эффект использования площади сечения цилиндра корпуса 1 и цилиндра ротора 2, и максимальный путь проходящих через образованные ими контуры А, Б, С, Д и A1, Б1, С1, Д1 для рабочего тела - жидкости или газа, преобразование энергии которых осуществляется. Вращаясь против часовой стрелки, вокруг оси 8 (см. фиг. 1), связанной с корпусом 1, лопасть 3 совершает работу преобразования во внутреннем контуре A1, Б1, С1, Д1 от точки I до точки III с потоком №2, а во внешнем контуре, пройдя неэффективное расстояние между патрубками входа и выход потока №1 в точке II, двигаясь далее к точке III и точке I, эта же лопасть совершает работу преобразования с потоком №1 (см. фиг. 1).

В цикле работы двигателя по Фиг. 1 полость А, в соответствующем положении лопасти 3 в точке III, наполняется рабочей смесью за счет увеличения объема камеры между движущейся лопастью и окном 5 входа. В вариантах горючая смесь в этой полости может быть предварительно сжата или находится под разрежением. В этой же полости инициируется искра, газ расширяется, занимая полости А и Б, и перемещает лопасть в направлении вращения. В конце полости Б отработанный газ выводится из контура после снижения давления до расчетной величины. В полости С организуется продувка свежим воздухом, в полости Д за счет снижения объема происходит сжатие воздуха для нужд продувки и образования топливной смеси за счет уменьшения объема камеры между движущейся лопастью и окном выхода 6. На Фиг. 1 не указаны патрубки выхода потоков отработанных газов, входа продувочного воздуха и возврата воздуха в контур. После прохождения лопасти положения II цикл повторяется.

Работа данного устройства в режиме насоса или компрессора по Фиг. 1 осуществляется аналогично существующим объемным устройствам такого класса. В полости А, когда лопасть находится в положении III, в силу возникающего разрежения, создаваемого движущейся лопастью между окном входа 5 и лопастью за счет увеличения объема, одновременно перед лопастью в связи с уменьшением объема между лопастью и окном выхода 6 текучая среда последовательно перемещается из полости Б в полость С, из полости С в полость Д и далее в окно выхода 6.

Выше описана работа только основного внешнего контура. Принцип работы второго по Фиг. 1 контура такой же, как и у первого контура. Второй контур в силу торцевого ввода 9 и вывода 10 потока через окна предпочтительно использовать для вспомогательных целей.

Для улучшения работы РЛМ второй контур A1, B1, С1, Д1 может использоваться для перекачки масла и последующего его охлаждения вне машины, с возвратом охлажденного масла обратно в цикл смазки и охлаждения. Взаимодействие двух контуров существенно повышает характеристики устройства. Взаимодействие двух контуров существенно повышает характеристики устройства по целевому потоку в первом контуре.

На Фиг. 2 представлена зависимость эффективности РЛМ при работе двух контуров для варианта использования двух лопастей. В этом случае достигается уже меньший эффект использования площади сечения цилиндра корпуса и цилиндра ротора, и меньший путь проходящих через образованные ими контуры для рабочего тела - жидкости или газа, преобразование энергии которых осуществляется. Вращаясь против часовой стрелки, вокруг оси корпуса лопасти совершают работу преобразования во втором (внутреннем) контуре от точки 2/1 до точки 2/2 с потоком №2, а в первом (внешнем) контуре, пройдя неэффективное расстояние между патрубками входа и выхода, двигаясь далее от точки 1/1 к точке 1/2, эти же лопасти совершают работу преобразования с потоком №1. Как видно из приведенной на Фиг. 2 схемы, заштрихованные области эффективной работы переноса для контуров уменьшились по сравнению с использованием контуров на Фиг. 1. Но для схемы на Фиг. 2 за один оборот две лопасти совершают два такта и поэтому производительность в целом вырастет.

На Фиг. 3 представлена зависимость эффективности РЛМ при работе двух контуров для варианта использования трех лопастей. В этом случае достигается еще меньший эффект использования площади сечения цилиндра корпуса и цилиндра ротора, и меньший путь проходящих через образованные ими контуры для рабочего тела - жидкости или газа, преобразование энергии которых осуществляется. Вращаясь против часовой стрелки, вокруг оси, связанной с корпусом, лопасти совершают работу преобразования во внутреннем корпусе с потоком №2, а во внешнем контуре эти же лопасти совершают работу преобразования с потоком №1. Каждые 120 градусов поворота ротора лопасти будут менять свой такт в работе, как во внутреннем, так и во внешнем контуре. Но для схемы на Фиг. 3 за один оборот три лопасти совершают три такта и поэтому производительность вырастет относительно варианта на Фиг. 2

Для сравнения между собой эффективности работы машины с одинаковым соотношением внешнего диаметра ротора и диаметра корпуса Фиг. 1, 2, 3 показываются с главными положениями лопастей, отвечающими за максимальный объем переносимого рабочего тела между лопастями и патрубками входа.

На Фиг. 4 изображена схема камер двигателя внутреннего сгорания для варианта трехлопастной машины с касанием ротора и корпуса и ротора и оси лопастей. В этом случае во внешнем корпусе в камере 1к подготовлена топливно-воздушная смесь и происходит инициация взрыва, в камере 2к расширение и сброс отработанных газов, в камере 3к готовится новая порция потока воздуха, в камере 4к заканчивается подготовка сжатого воздуха. Задача данного преобразователя принять поток воздуха и поток топлива в объемном соотношении примерно 16:1 для бензина (или 20:1 для газа метана) через камеру 3к и камеру 4к соответственно, поднять давление в камере 4к до приемлемого по прочностным характеристикам корпуса и ротора, передать в камеру 1к без гидравлических потерь и в требуемом количестве, произвести увеличение энергии в камере 2к инициацией взрыва и снять механическую энергию с вала, соединенного с ротором, вывести отработанные газы из контура преобразования. С учетом необходимости отвода значительного количества тепла из рабочего пространства камер 4к (работа сжатия), 2к (работа взрыва) внутренний контур используется для циркуляции масла, обеспечивающего функцию охлаждения ротора, лопастей, подшипников, вывода прорывающегося через уплотнения газа, смазки всех трущихся деталей. Проходя последовательно камеры 3, 2, 1, масло нагревается, насыщается газом, сжимается до необходимого давления, регулирующего содержание газа в масле, выводится из внутреннего контура. После охлаждения и сепарации во внешнем агрегате масло возвращается в камеру 3 для продолжения циркуляционного цикла. Внешняя часть корпуса, граничащая с камерами 4к и 2к, при необходимости может быть оснащена рубашкой охлаждения для более интенсивного отвода тепла этим же теплоносителем или независимым (воздушное или водяное охлаждение). Введение в преобразователь источника энергии непосредственно в поток, что характерно для двигателей внутреннего сгорания, требует решения задачи с учетом назначения двигателя и вариантов размещения окон входа и выхода, места подачи топлива, количества лопастей и соотношения диаметров ротора и корпуса предполагает большое количество вариантов использования метода.

Зависимость для работы преобразователя энергии данного вида показана на примере трехлопастного двигателя при использовании только основного контура. Дополнительный контур в этом случае работает на охлаждение лопастей и создает реактивную силу для увеличения момента вращения ротора.

Внутренний вращающийся ротор со