Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

стабильность зазоров в паре цилиндр-поршень. Этого нет даже в пределах хода - одни участки холоднее, другие горячее. В результате - поршень бочкообразно-эллиптический. В роторном будет аналогично и о нулевых зазорах можно рассуждать только теоретически

Нет, Жорж!
Задача - практическая.  Ситаллы - кристаллическое стекло, можно делать под заказ - с НУЛЕВЫМ коэффициентом теплового расширения, как для 10-и метровых линз телескопов.

Мешает только "инерция мысленного опыта":  хотя люстры делаются филигранными, но ДВС из ситалла еще никто не брался сделать. Просто на стеклозаводах - работают НЕ двигателисты, а двигателисты НЕ работают на стеклозаводах...

Тема ситаллов здесь уже поднималась: на рисунке полупрозрачный ситалл с коэффициентом температурного расширения - нулевым или отрицательным.
С этим, как говорится, сначала надо "переспать", чтобы наконец освободиться от "пут прежнего" опыта 🙂
Zerodur выпускается серийно!!  Свойства как у чугуна, плотность меньше -"люминя", термостойкость - до 900-1000[ch186], почти как у керамики..., а стоимость почти как у обычного стекла.

 

[RVD]

Всего лишь обратить внимание на величину перепада давления, разность температур и амплитуду их изменения между отсеками РВД и РЛД. Бесконтактные уплотнения вполне себе работают (и с достаточной эффективностью) в условиях близких к условиям РВД, например,в объёмных роторных нагнетателях. 🙂

Абсолютно правильно. К примеру винтовой нагнетатель Лискхольма имеет "всухую" перепад давления на секцию (по сути один виток) до 4 - 7 атмосфер, не более, установленные последовательно две секции, повышают давление до 16-20 атмосфер, три, где-то до 46. В РВД, многоэтажную конструкцию из винтовых нагнетателей заменяет всего три витка ротора. По утечкам газов РВД аналогичен турбинам, где скоростной поток газов частично прорывается обратно через все щели которые там есть. Но здесь есть одно преимущество, газ не попадает атмосферу, а лишь в предыдущий виток, поэтому максимальная производительность и винтовых машин и турбин будет ограничена величиной циркуляции воздушного заряда, который перетекает в предыдущую ступень. При равенстве потоков это и будет предельно достигаемая величина повышения давления.

 

[Beatle]

@ provocator

Закон квадрата куба никто не отменял. =)
Жгутиковые не спасут никого.

 

[ingener]

Утечки будут уже во время сжатия, т.е. компрессия ухудшится, как и параметры цикла.

Утечки во время сжатия при своей прикидке я не считал. Потому что камера сжатия пополняется газами из камеры расширения, а работа по преодолению сил трения преобразуется в тепло, которое частично преобразуется в работу при расширении.

Во время рабочего хода куда будут прорываться горячие газы? В объем сжатия? И что при этом получится?

Ничего страшного. Много туда не прорвется. Хотя бы потому что в РЛД с внешней камерой сгорания давление в конце сжатия равно давлению в начале расширения. И чего газам туда рваться? Тем более что в щелях они немного охладятся.

Если Вас не смущают утечки в 1,6 рабочего объема, то откуда Вы возьмете "рекордный" КПД?

А как у вас получилось 1,6 рабочего объема? У меня получается 0,33. И то на нижнем пределе существования РЛД. Более крупные двигатели с большими скоростями будут чувствовать себя гораздо лучше.

 

[ingener]

По утечкам газов РВД аналогичен турбинам, где скоростной поток газов частично прорывается обратно через все щели которые там есть.

Нет такой аналогии.
Потому что объемы утечек в нормальных турбинах на пару порядков меньше объемов рабочих газов. Это в турбинах порядка 200 л.с. утечки действительно огромны. Потому и нет таких турбин. А в РВД отношение и ширины и особенно длины щели к рабочему объему на порядки хуже, чем у РЛД. И сечение щели как специально для уменьшения сопротивления прорывающимся газам. Никакое количество витков это не компенсирует потому что с ростом числа витков растет ширина щелей и уменьшается их длина. Так что если РЛД не бывать по причине утечек, то уж РВД тем более.

 

[А.Г.К]

Это в турбинах порядка 200 л.с. утечки действительно огромны.

Сведения почерпнутые из старой литературы, не всё так печально. Турбинисты тоже не "ковыряются в носу" так что сие утверждение устарело. Активно работают по центробежным компрессорам и центростремительным турбинам, также по вихревым турбинам. На подходе турбины работающие по паро-газовому циклу, да и микротурбины активно развиваются и продвигаются на рынок хотя бы в виде когенерационных установок. У приверженцев РЛД налицо, часто встречающаяся у изобретателей, привязанность к идее. Идея довлеет и не даёт трезво оценить ситуацию.

 

[Bиктор]

Идея довлеет и не даёт трезво оценить ситуацию. 

Нормальная человеческая слабость 🙂
У "турбинистов" и "поршневиков" тоже своя ИДЕЯ ДОВЛЕЕТ - она и у них сужает непредвзятое восприятие "постороннего" (для них) РЛД.

 

[ingener]

У приверженцев РЛД налицо, часто встречающаяся у изобретателей, привязанность к идее.

Никакой я не приверженец идеи РЛД. Так, мимо проходил.
Мне и РВД нравится, только шарнир и подшипники в камере сгорания настроение портят.
И про РЛД совершенно не зря 100 лет не вспоминали. Есть к тому причины и о них уже много сказано. Но появление и удешевление керамических технологий вполне могут вдохнуть новую жизнь в эту старую идею.
Тут Виктор постоянно про ситаллы намекает, упирая на их нулевой коэффициент температурного расширения. Но я не думаю, что именно нулевой очень нужен из-за довольно значительных деформаций лопастей под действием механических нагрузок. Поэтому и твержу постоянно о керамике на основе нитрида кремния. Она и удельный вес имеет как у дюраля и намного прочнее и температурный предел у нее значительно выше и шлифуется и полируется так же хорошо. Да и варьируемый температурный коэффициент около 3*10^-6 в сочетании с низкой теплопроводностью позволяет создать слабо охлаждаемые конструкции РЛД с зазорами около 0,1 мм, достаточными и для перекрытия механических деформаций. Модуль упругости-то у керамики -  ого-го!

 

[RVD]

Нет такой аналогии. Потому что объемы утечек в нормальных турбинах на пару порядков меньше объемов рабочих газов.

Вы как всегда все перепутали, мы не говорим о расширительных машинах, а только о машинах сжатия.

  А в РВД отношение и ширины и особенно длины щели к рабочему объему на порядки хуже, чем у РЛД. И сечение щели как специально для уменьшения сопротивления прорывающимся газам. Никакое количество витков это не компенсирует потому что с ростом числа витков растет ширина щелей и уменьшается их длина. Так что если РЛД не бывать по причине утечек, то уж РВД тем более.

Ничего Вы не знаете, потому и несете постоянно околесицу. В РВД количество прокачиваемого воздуха в десятки раз больше чем в РЛД, а длина уплотнительного контура гораздо меньше чем у РЛД. Соттветственно соотношение объема газов к уплотнительному периметру на два порядка выше в РВД чем в РЛД - все наоборот.

Нет никаких подшипников в камере сгорания РВД никогда не было и не будет. Шарнир о котором Вы пишите находится за толстенной керамической стенкой от камеры сгорания а если следовать по каналу, то вообще на расстоянии  двух корпусов.

 

[Bиктор]

Я только что поговорил по телефону с немецким инженером Porod, проработавшего 35 лет в отделе новаций фирмы Даймлер.

С какой бы это стати?

На днях прочел его описание "свеженького" РЛД - заявка опубликована прошлым летом, патент подойдет к лету нынешнему. Номер WO2010089030A2

Я, конечно, более всего хотел выведать у него, есть ли уже опытный образец, чтоб послушать, понюхать и потрогать 🙂

Он осторожничает, но цифры для опытного экземпляра все-таки назвал.
Мощность 50кВт, вес 50кг, при оборотах 1500 в минуту.

Я не скрыл удивления низкими оборотами, на что он ответил, что поднять их ничто не помешает позже. А для опытов хватит пока этих оборотов. Очень уж высок у него крутящий момент.
Но даже уже при 2000об/мин тот же мотор сможет выдать 100кВт (типичную для авто)

Если кого-нибудь интересуют добротные чертежи его заявки на патент - смогу выложить.

Бальзам на душу тех, кто очень любит масло и охлаждение лопастей:
- Porod решил вопросы уплотнения кольцами, смазки и охлаждения аккуратно и педантично, как это немцы умеют делать. У него стоят и компрессионные кольца и маслосъемные - чего еще не хватает "страдающим синдромом поршневиков" ? 🙂

Только пожалуй, у его решения не хватает "полета мысли" головы, поднятой к небу:
- синхронизатор у него на базе хитрых обгонных муфт с электронно-гидравлической автоматикой...

Kто хочет такой мотор поставить в свои Жигули? Инженер Porod Helmut ищет уже инвесторов и производителей

 

[hab]

на мобил-ё тоже пережёвывали уплотнения. там сажу вспомнили, что она лабиринты забьёт. какие мнения будут?
если посмотреть поршень обыкновенного двс, то сажа от колец начинается. т.ё . где масло соприкасается с рабочими газами. а в камере сгорания , по-нормальному, сажи нет.

 

[Bиктор]

Инженер Хюттлин двигает дальше шаровую версию роторно-лопастного ДВС:

[media]http://www.youtube.com/watch?v=eRhxctg5mns&NR=1[/media]

Теперь лопасти снабжены индивидуальными роликами большой несущей способности, которые катаются по кулачкам...  Шар занимает объем примерно двух-литровой банки.

Предстоят испытания опытного образца.

 

[Bиктор]

А здесь его можно уже послушать в испытаниях на нагрузочном стенде.

[media]http://www.youtube.com/watch?v=DBAYbKqntzc&NR=1[/media]
Вопросы можно задавать на фирму Innomot.
В начале марта 2011 они уже выставлялись в Женеве.

http://www.innomot.de/#0

 

[Beatle]

Я помню, какой конфуз у них случился, когда еще шарики стояли.
Не знаю, помогут ли ролики.
Интересно, что они прям в самом двигателе сделали генератор. Красиво.

 

[Beatle]

@ Bиктор

Мне очень интересно узнать, как этот немец решил вопросы с охлаждением, уплотнением и т.д.

 

[Bиктор]

Вообще-то это два разных изобретателя. Немец - с фамилией первого - Пород. Его фигуры я в ближайшее время подготовлю для нас (описание патента очень длинное и подробное, еще надо в детали вникнуть, чтоб прокомментировать фигуры суметь).

Сам автор в разговоре просил обратить внимание, читая патент, на то, что в его моторе за один ход, как он выразился, происходят одновременно 3 такта в обычном понимании.

К следующему лету (2012) он предполагает уже иметь опытный образец в металле.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

А у швейцарца Хюттлина - шаровой гибрид есть. С возможностью ехать либо на одном электромоторе, либо на одном РЛД или на РЛД с рекуперацией и генерацией эл.энергии.
Но у него тоже есть "жуткий" компромисс: выходной вал крутится много быстрее большого колеса с глобоидной передачей...

 

[Манилов]

Хотелось бы услышать аргументы против бесконтактных уплотнений для эквивалентного такому РЛД поршневика, разогнанного до 4х6000= 24 000 об/минуту

Теоретически всё возможно. Но. Эту задачу изобретательского уровня пока никто не решил (хорошее поле между прочим для применения АРИЗ, ТРИЗ и прочих "изобретающих машин" 🙂) .
Главный недостаток "лабиринта" для поршневой машины и РЛД - большие в сравнении с контактным уплотнением потери.
Цитирую "профильную литературу": "Лабиринтное уплотнение не может полностью исключить истечение газа. Напротив, непрерывное движение газа вдоль лабиринта лежит в основе принципа действия лабиринта и является непременным условием его функционирования. Лабиринт может только ослабить поток газа через уплотнение."
В качестве утешительного приза ссылка на результаты экспериментального исследования сухого уплотнения поршня с участием автора статьи по этой теме, размещенной на сайте Игоря Петровича. http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Dvs/2010_2/tech27.pdf

 

[Beatle]

@ Манилов

Несказанно благодарен вам за статью!
Скачал, завтра буду изучать. Доброй ночи, уважаемые мотористы.

 

[Манилов]

Применив ситалловую пару бесконтактного уплотнения,

Ситалл, ситалл, ситалл.... Уже не стекло, но ещё не металл... 😉
Остающиеся в составе ситаллов до 5% стекла сильно портят им жизнь (и свойства). 🙂
Специфика обработки ситаллов заключается в формировании и развитии дефектов (микротрещин) при любом механическом воздействии на материал. Дефектный слой, оставшийся после последней операции механической обработки  удаляется на операциях химического травления и ионного упрочнения. Чтобы получить заявляемые высокие прочностные свойства приходится идти на усложнение технологии обработки (механическая обработка в парах кислот, многоцикловая термическая обработка в расплавах солей в сочетании с ионообменным упрочнением и химическим травлением в растворах фтористоводородной и серной кислот, и т.п. изыски). Всё это на «гаражные технологии» несколько не тянет.

 

[Манилов]

А ведь на мотоциклетных примитивных моторчиках мальчишки из моей секции, умея только давить на педаль, -выигрывали гонки картингистов... 

Нужно только помнить, что стартовали они "с кольцами" и экономичность для них была далеко не на первом месте. 🙂
Если обеспечить разогрев двигателя перед стартом до рабочих температур и раскрутить его после этого до тысяч трёх оборотов, то он вполне может работать "пожирателем топлива". ;D

Пора опять и снова напомнить, что присущие и РЛД и обычному поршневику инерционные силы по-разному "порочат" схему и по-разному ограничивают ДВС по оборотам:

- в РЛД они только нагружают кинематические звенья, а
- в поршневике они и нагружают звенья, и ЗАГИБАЮТ вниз скоростную характеристику.
Происходит это из-за резкого - квадратичного, роста механических потерь в поршневике от боковых (части инерционных) сил по мере наращивания оборотов.

... И именно поэтому это лечат увеличивая проходные сечения и уменьшая сопротивления на впуске и выпуске. 😉