Nové rotační křídlové stroje a jejich aplikace

Transkript

1 Nové rotační křídlové stroje a jejich aplikace Ing. Jiří Frolík

2 Kapitola 1 Problematika současných pístových strojů a spalovacích motoru Spalovací motory a jejich účinnosti Energetické ztráty ty pístových p motoru při p i použit ití Vliv spalovacích ch motoru s vnitrním m spalováním m na životní prostřed edí a atmosféru Spalovací motory a jejich emise Pístové motory s vnitrním m spalováním Pístové motory s vnejší ším spalováním Motor teplovzdušný - Stirlinguv motor pístovýp Motor parní pístový 2

3 Kapitola 2 Rotacní stroje v obecném pohledu Klasifikace rotačních pístových p motoru(publikace Felix Wankel) Některé příklady Koncepty rotačních motoru schopné další šího vývoje Rotační motory vzduchové Rotační motory křídlovk dlové klasické Vznik točiv ivého momentu u motoru křídlovýchk Provedení miniaturního lamelového motoru Praktické přístroje na bázi b lamelového motoru Konstrukce malého lamel. motoru a stupeň expanze Vznik točiv ivého momentu Točivý moment a výkon v závislosti z na otáčkách u lamelového motoru Průběh h točiv ivého momentu u spalovacího motoru 3

4 Kapitola 3 Rotační stroje křídlové velkoobjemové Historický parní rotační křídlový stroj Hultova konstrukce (r.1901) - Peter Stiestorfer Konstrukce rotacního parního stroje typu Hult Konstrukční parametry parního stroje Hult Výpočet odstřediv edivé síly křídla k u parního stroje Hult Rotační křídlový stroj s křídlem k upevněným ným na výkonové hřídeli Rotační dvojkřídlový dlový kompresor typu Zoller z r.1928 Nemecký a Americký patent udělen Parametry Zollerova kompresoru 4

5 Kapitola 4 Rotační stroj typu Wankel Konstrukce Wanklova motoru s převodem p 1:2 Konstrukce Wanklova motoru s převodem p 2:3 Podélný rez Wanklovým motorem Kritický odber tocivého momentu u Wanklova motoru Pokusy o stavbu velkoobjemového Wanklova motoru Pokus o stavbu vícestupňového motoru Rotační motor typu Renault Třecí ztráty Wanklova motoru Maximální možná velikost jednotky Wanklova motoru Vícepístové Wanklovy motory 5

6 Kapitola 5 Rotační stroj křídlový typu Groll Konstrukce Grollova kompresoru jako vývojový předstupňemem nového rotačního stroje Udelený Evropský patent c. O z r Konstrukce Grollova kompresoru podle patentu Praktické provedení Grollova kompresoru Parametry ze zkušebn ebního provozu Grollova kompresoru Nevýhody Grollova kompresoru podmínky pro vysokou účinnost a rychlotočivost nejsou splněny ny Nutné předpoklady pro realizaci rychlotočiv ivého rotačního křídlového stroje 6

7 Kapitola 6 Nový rotační stroj s oběžnými křídly (viz patent CZ a US B1 ve složce) Základní konstrukční provedení v podéln lném řezu Synchronizace otáček rotoru a výkonové hřídele Tření v uložen ení křídel na hřídelih Příčný rez rotačním m motorem Tvorba rovnoměrn rného momentu při p i otáčen ení Tabulka dráhových rychlostí na orbitáln lní dráze křídelk Hranice kontaktního těsnt snění při i rychlostech většív ších než 30m/sek /diagram Fyzika smykového třent ení Labyrintové těsnění / příklad p labyrintového těsnt snění u pístovp stového kompresoru 7

8 Kapitola 6 Nový rotační stroj s oběžnými křídly (viz patent CZ a US B1 ve složce) Konstrukce Cink Špatná konstrukce křídla k Cink (axiáln lní asymetrie) Výpočet odstřediv edivé síly křídla k Cink Výpočet odstřediv edivé síly hmotnostního ho převisu p křídla k Cink Pohled na radiáln lní mezery ROTOR-STATOR Rotační kompresor v přímém p m spojení s generátorem Pohon kompresoru pres řemenici Konstrukce rot.křídlov dlového stroje s dělenou d hřídelh delí Konstrukce spalovacího motoru Funkce spalovacího motoru Prodloužená expanze 8

9 Kapitola 7 Vícestupňové aplikace rotačního stroje s oběžnými křídly Vícestupňový rotační křídlový kompresor Vícestupňový rotační expanzní křídlový motor Referenční třístupňový pístový p parní stroj TS-diagram třístupt stupňového parního stroje Třístupňový expanzní stroj se synchronizací otáček jednotlivých modulu Převodovka synchronizační s ozubenými řemeny Postupné odbourávání tlakového gradientu - násobný odběr točiv ivého momentu Redukce otáček Synchronizační převodovka pro stroj s protiběž ěžnými moduly Expanzní stroj v podéln lném řezu se synchronizační převodovkou 9

10 Kapitola 7 Vícestupňové aplikace rotačního stroje s oběžnými křídly Expanzní stroj se synchronizací otácek s generátory o ruzné frekvenci Teplovzdušný rotacní motor s uzavreným obehem Srovnání s HHT-turbin Vertikální provedení kompaundního stroje Horizontální provedení kompaundního stroje s možným využit itím sluneční energie Soustava strojů k využit ití nízkopotenciálního tepla s otevřeným eným oběhem Soustava strojů k využit ití nízkopotenciálního tepla s uzavřeným oběhem Projekt IEA - Energy Cascading prostřednictv ednictvím m turbin 10

11 Kapitola 7 Vícestupňové aplikace rotačního stroje s oběžnými křídly Kaskádový motor jako analogie projektu Energy Cascading / Přenos energie na dálkud Využití nízkopotenciálního tepla z chladící vody tepelných a jadrných elektráren ren a jiných zdrojů např.. projekt OTEC 11

12 Nový rotační stroj s oběžnými dvojkřídly (viz Užitný vzor CZ U1 ve složce) Kapitola 8 Konstrukce v podéln lném řezu Konstrukce v příčném p řezu Stroj s 8-mi 8 dvojkřídly dly Konchoidální dráha konců dvojkřídel del Konstrukce konchoidy Parametrické odvození konchoidy Deskriptivní konstrukce konchoidy Zobrazení diference konchoidy a srovnávac vací kružnice Funkce dvojkřídlov dlového stroje Hypocykloidní převod - inherent balance 12

13 Nový rotační stroj s oběžnými dvojkřídly (viz Užitný vzor CZ U1 ve složce) Kapitola 8 Konstrukce konchoidáln lní křivky a její transformace do kartézských souřadnic Vahadlové těsnení Poloha křídel k podle otočen ení excentru Těsnění vnitrního prostoru Aplikace mnhokřídlov dlového stroje na využit ití sluneční tepelné energie 13

14 Kapitola 9 Možnosti využití rotačního stroje s oběžnými dvojkřídly Aplikace jsou obecne stejné jako u predešlého stroje Prezentace konstrukce prototypu nového rotačního stroje s oběž ěžnými dvojkřídly dly s možným využit itím m v Organickém Rankinove Cyklu s uzavřeným oběhem (autor konstrukce Ing. Jan Sedlák) END 14