Роторный жидкостно-кольцевой ДВС

[Stak]

Вынос из темы #542 .

Встречал у к.т.н. Ворогушина (ник его здесь Владимир Александрович - но не появлялся с 23-го года...) упоминание, что жидкостно-кольцевой компрессор можно использовать и в качестве расширительный машины.
А если сделать у него вращающийся корпус - то и заметно увеличить КПД.

4.1. Принцип работы водокольцевых компрессоров​

...Для уменьшения гидравлических потерь в водокольцевом компрессоре применяется конструкция с неподвижным ротором и вращающимся цилиндром. Экспериментально доказана возможность сжатия газа в таком одноступенчатом компрессоре до давления 1 Мн/кв.м.

Связи не вижу между жидким рабочим телом и стенкой. Механтческой. В смысле 4/8/20 мембран по кругу в каждой полости - все ясно как пойдет усилие от рабочего тела. Тут тупо выдавит в другие полости.
Есть просто стирлинг с жидкими поршнями - открытый цилиндр опущен в воду. То там давление почти никакое. Работу берет сила архимеда - вытеснение.

Забыли, что вода крутится, и на неё действует центробежная сила. Образуя крышку (во вращающейся системе отсчёта) поршневых камер. А из-за экцентрисета внутреннего ротора - этот объем переменный. Если внешний корпус крутить с той же угловой скоростью (пальцевой муфтой, например), что и внутренний - затраты на "взбалтывание" жидкости уйдут, только трение от погружения лопаток в жидкость останется.

Накидал упрощенную картинку, не ДВС, а просто пневмопривод (обращенный компрессор).

Выдавливать жидкость из поршневой камеры - будет, однако на работе такого привода - это принципиально не отражается. Если часть жидкости выдавит из камеры (увеличив давление в соседних) - момент на лопатках, из за разницы их площадей, на которые действует давление в камере - всё равно останется. Плюс, есть инерционность этой жидкости, и её гидравлическое сопротивление при перетекании между камерами, которое тоже мешает её выдавливать.

Кстати, если уж делать такой ДВС - заманчиво выглядит идея заполнить камеру топливом)
Правда, часть топлива - будет улетать в выхлоп, но это решаемо доп.камерой дожигания (с факельной форсункой), и турбонаддувом, для возврата этой энергии в цикл.

Stanislavz , предлагаю продолжить обсуждение здесь)
тема кажется интересной.

Для применения в качестве ДВС - кажется целесообразным перегородкой разделить ротор на компрессорную и расширительную секции, а камеры сгорания (при постоянном объёме) - расположить в центральной части (ступицы) ротора.
Сжатый в компрессорной части воздух через перепускные каналы в неподвижной части корпуса - подавать в револьверные наклонные КС в ступице ротора, осуществляя в них сгорание при постоянном объёме, а газы от сгорания - аналогичным образом перепускать на расширение.
Для продувки КС от остаточных газов - использовать часть сжатого воздуха (регулируя его кол-во - можно реализовать EGR).

 

[Stak]

Компрессорная часть ротора

Расширительная часть ротора (двигатель)

а где-то посередине - КС)

 

[Stak]

А ведь это практически идеальная схема для машины небольшой мощности по циклу Ренкина (паровой лопаточный турбины), в том числе ORC (органических жидкостях, фреонах и т. п.).
Потери жидкости из кольца (капельные) - улетают в конденсатор, откуда возвращаются насосом в парогенератор.
И компрессора не надо, только расширительная машина.

Причём, ничего принципиально не мешает сделать её многоступенчатой - с увеличением ширины жидкостного кольца и лопаток в каждой последующей ступени, и срабатывать на каждой ступени относительно малый перепад давления.
Недостаток - необходимость раскрутки связки ротор-корпус для старта, перед подачей пара на турбину.

 

[surok1]

Жижъкость мягкая. Она течёт в сторону низкого давления. Стенкой любой камеры она быть не может. Как ни жаль.
Водокольцевой вакуумный насос увы, не обеспечивает хороших значений вакуума. Такой используют обычно в доильных аппаратах. Для мягкого отсоса молока из коровьих титек.

 

[Stak]

Жижъкость мягкая. Она течёт в сторону низкого давления. Стенкой любой камеры она быть не может. Как ни жаль.
Водокольцевой вакуумный насос увы, не обеспечивает хороших значений вакуума. Такой используют обычно в доильных аппаратах. Для мягкого отсоса молока из коровьих титек.

Серийные, с неподвижным статором, обеспечивают 0.15Мпа перепад давления. Сделайте глубину погружения лопаток в жидкость больше - получите больший допустимый перепад, ибо у жидкости есть вязкость и инерция. Если и этого мало - делаете несколько ступеней.

 

[Stak]

более того, есть и серийные на большее давление - 0.5МПа в одной ступени

 

[surok1]

более того, есть и серийные на большее давление - 0.5МПа в одной ступени
Посмотреть вложение 589352

Я интересовался вакуумными насосами для холодильной техники и сжижения газов. Так вот, тогдашние водокольцевые не годились даже для первой ступени.

 

[Kazakov]

Применял ВН-12 в промышленных проектах. Для вакуумной загрузки в химические реакторы для изготовления смол. Если в ближайшее время буду не том производстве, могу фотографировать устройство.

 

[Stak]

Применял ВН-12 в промышленных проектах. Для вакуумной загрузки в химические реакторы для изготовления смол. Если в ближайшее время буду не том производстве, могу фотографировать устройство.

На серийных насосах, насколько я знаю, не делают вращающийся корпус, мирятся со сниженным кпд. Но все равно интересно)

 

[surok1]

Один из проектов инерцоида кажется был с вращающимся корпусом и жидкостью внутри.

 

[Stak]

Один из проектов инерцоида кажется был с вращающимся корпусом и жидкостью внутри.

Ну это то не инерциоид, а обычная лопаточная машина.

 

[Stak]

Первые прикидки по компоновке.
Ротор и корпус на пром.подшипниках, внешний диаметр ротора 208мм.
Передача вращения на корпус - тремя серьгами (половинка от муфты Шмидта, как было у Ворогушина в его варианте БШМ - хотя, возможно, стоит применить полную муфту - для обеспечения равномерного вращения)

П.С: Хотя, честно говоря, особой разницы полная муфта, или половинка - я не заметил.

 

[Stak]

первая анимашка косячная, вот правильная с полумуфтой.

 

[Stak]

ротор и вращающийся корпус

 

[surok1]

Как бы, уже была отмечена излишняя степень свободы такого соединения. Ротору будет нелегко сохранять своё положение относительно корпуса.

 

[Stak]

Как бы, уже была отмечена излишняя степень свободы такого соединения. Ротору будет нелегко сохранять своё положение относительно корпуса.

C противоположной стороны, где выходной вал - по два подшипника, и у вала, и вращающегося корпуса. Принцип работы серьги - тот же, что у спарника паровоза. Лишней степени свободы тогда нет, оси вращения фиксированные.

ПыСы: И пожалуй, надо побольше лопаток, что бы перетекание на впуске уменьшить...

 

[JohnDoe]

Нифига не могу въехать в принцип. Чота туплю. Можно пошагово в картинках по тактам: где впуск свежей смеси извне, где такт сжатия, горения, расширения, выпуска, продувки?

 

[Stak]

Нифига не могу въехать в принцип. Чота туплю. Можно пошагово в картинках по тактам: где впуск свежей смеси извне, где такт сжатия, горения, расширения, выпуска, продувки?

СОДЕРЖАНИЕ темы уже не совсем соответствует названию)
Речь пока только про расширительная секцию, для применения в качестве паровой машины/пневмопривода.

Сделать ДВС из нее можно, разделив ротор диаметральной перегородкой, тогда получится компрессор в одной половине, а лопаточная машина расширения в другой. КС - в ступице, револьверные.

 

[surok1]

А помните как старик Хоттабыч подстказывал Вольке ответы на географии? "- Ха-ха, чушь! Если бы Земля была шаром, то воды стекли бы с неё вниз. " Я такой старый, что помню этот момент. Этот расширитель придётся раскрутить сперва. И жидкость применять какую-нибудь силиконовую термостойкую, фьюзерое масло. И на корпусе тоже лопатки сделать, так, чтобы лопатки ротора входили между ними.

 

[Stak]

А помните как старик Хоттабыч подстказывал Вольке ответы на географии? "- Ха-ха, чушь! Если бы Земля была шаром, то воды стекли бы с неё вниз. " Я такой старый, что помню этот момент. Этот расширитель придётся раскрутить сперва. И жидкость применять какую-нибудь силиконовую термостойкую, фьюзерое масло. И на корпусе тоже лопатки сделать, так, чтобы лопатки ротора входили между ними.

Конечно, нужно раскрутить, без этого ЖК не сформируется.

А вот всё остальное - совершенно не обязательно.
При использовании в качестве ДВС - оптимальный вариант жидкости - топливо.
А в паровой расширительной машине - вода, или что-то вроде октафторпропана (С3F8) или декафторбутана (С4F10), для ORC цикла.