close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12665

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 12665
(13) C1
(19)
(46) 2009.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
F 02B 53/00
(54) РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20070042
(22) 2007.01.17
(43) 2008.08.30
(71) Заявитель: Потис Валерий Михайлович (BY)
(72) Автор: Потис Валерий Михайлович
(BY)
(73) Патентообладатель: Потис Валерий
Михайлович (BY)
(56) BY 8504 C1, 2006.
SU 1442683 A1, 1988.
RU 2054122 C1, 1996.
US 4389173, 1983.
BY 12665 C1 2009.12.30
(57)
1. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, состоящий из общего вала, на
котором размещены роторно-поршневой компрессор для выполнения тактов впуска и
сжатия рабочей смеси и роторно-поршневой силовой агрегат для выполнения тактов рабочего хода и выпуска отработанных газов, имеющие единый ротор, который включает в
себя выполненную в виде плоского цилиндра платформу, с одной стороны которой выполнен ротор компрессора с боковиной в виде плоского цилиндра, соосной с общим валом, с
другой стороны - ротор силового агрегата с боковиной в виде плоского цилиндра, соосной
с общим валом, общий статор в виде двух соединенных половин статоров компрессора и
силового агрегата, включающих в себя по одной боковине с посадочным местом для общего вала, по одной цилиндрической части, на которых размещены выдвижные лопасти
Фиг. 2
Фиг. 8
BY 12665 C1 2009.12.30
с механизмами их вывода из рабочих камер в виде коромысел, роликов и возвратных
пружин, и выполненные на цилиндрических частях статоров корпуса, уплотненные между
собой посредством эластичной прокладки и стянутые по окружности стяжными болтами с
пружинами; выдвижные лопасти и лопасти роторов делят полученный между цилиндрическими поверхностями статоров, боковинами роторов и платформы и цилиндрическими
поверхностями роторов внутренний объем торообразной формы на отдельные рабочие
камеры; в цилиндрической части статора силового агрегата выполнены камеры сгорания в
виде полостей со свечами зажигания или форсунками, сообщаемые с рабочими камерами,
образующимися за выдвижными лопастями от направления вращения ротора; на статоре
силового агрегата перед выдвижными лопастями от направления вращения ротора выполнены окна для выпуска отработанных газов, ведущие в рабочие камеры; впускной канал
для горючей смеси выполнен по оси общего вала и сопряжен с каналами в роторе, ведущими в рабочие камеры, образующиеся за выдвижными лопастями от направления вращения ротора, или во впускные окна на статоре компрессора, ведущие в рабочие камеры
за выдвижными лопастями, отличающийся тем, что для создания непрерывного рабочего
хода и балансировки единого ротора на цилиндрических частях роторов выполнено по две
симметрично расположенные лопасти, на цилиндрических частях статоров с интервалом в
120 градусов по окружности установлено по три выдвижных лопасти, каждая из которых
снабжена механизмом вывода ее из рабочей камеры в виде коромысла с двумя роликами,
один из которых предназначен для подъема, а другой - для гарантированного и своевременного возврата вместе с возвратной пружиной выдвижной лопасти в рабочие камеры; в
цилиндрической части статора силового агрегата выполнены расположенные через 120
градусов по окружности три камеры сгорания в виде полостей со свечами зажигания или
форсунками, сообщаемые с рабочими камерами за выдвижными лопастями от направления вращения ротора с возможностью через каждые 60 градусов его оборота поочередного отсечения цилиндрическими поверхностями лопастей ротора камер сгорания от этих
рабочих камер при закачке в них сжатой рабочей смеси через одно из двух перепускных
окон, симметрично расположенных по окружности в платформе ротора и сообщаемых с
рабочими камерами перед выдвижными лопастями компрессора с возможностью сопряжения с камерой сгорания в период закачки сжатой рабочей смеси и отсечки по окончании
закачки; на цилиндрической части статора силового агрегата выполнены три выпускных
окна для выпуска отработанных газов, сообщаемых с рабочими камерами перед выдвижными лопастями от направления вращения ротора; две рабочие камеры компрессора, образующиеся за лопастями ротора от направления его вращения, через выполненные в
роторе каналы сопряжены с выполненным по оси общего вала каналом для впуска рабочей смеси; на цилиндрическую часть платформы единого ротора жестко посажен полый
перфорированный цилиндр, на внешней части которого выполнены рабочие лопасти, образующие роторную часть масляного насоса и прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям половин корпусов компрессора и силового агрегата с возможностью
выкачивания масла из полостей статоров через выполненные на половинах корпусов статора компрессора и силового агрегата каналы для выхода масла, при этом полый перфорированный цилиндр содержит на внутренней части два кулачка для взаимодействия с
роликами механизмов вывода выдвижных лопастей компрессора и два кулачка для взаимодействия с роликами механизмов вывода выдвижных лопастей силового агрегата при
прохождении под ними лопастей роторов.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что лопасти роторов выполнены подпружиненными к цилиндрическим частям статоров или лопасти роторов содержат на цилиндрических частях уплотнительные пластины, подпружиненные к цилиндрическим частям
статоров.
3. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, состоящий из общего вала, на
котором размещены роторно-поршневой компрессор для выполнения тактов впуска и
2
BY 12665 C1 2009.12.30
сжатия рабочей смеси, включающий в себя размещенный на общем валу двухлопастный
ротор с расположением лопастей через 180 градусов, помещенный в статор, включающий
в себя заключенную между двумя боковинами с посадочным местом для общего вала на
одной из них цилиндрическую часть, на которой расположены подпружиненные к ротору
выдвижные лопасти; в статоре выполнены впускные каналы, ведущие в рабочие камеры
компрессора за выдвижными лопастями или в выполненный по оси общего вала впускной
канал, сопряженный с каналами в роторе, ведущими в рабочие камеры, образующиеся за
лопастями ротора от направления его вращения; роторно-поршневой силовой агрегат для
выполнения тактов рабочего хода и выпуска отработанных газов, включающий в себя
размещенный на общем валу двухлопастный ротор с расположением лопастей через 180
градусов, помещенный в статор, содержащий две боковины с посадочным местом для общего вала на одной из них и цилиндрическую часть, на которой выполнены подпружиненные к ротору выдвижные лопасти, выпускные окна для выпуска отработанных газов и
камеры сгорания со свечами зажигания, отличающийся тем, что контактирующие с внутренними поверхностями статоров цилиндрические поверхности лопастей роторов с одной
стороны переходят в криволинейную поверхность в виде убывающей одновитковой спирали
Архимеда с уменьшением радиуса до определенного от оси вала размера для обеспечения
вывода выдвижных лопастей из рабочих камер при взаимодействии этих криволинейных
поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей; на цилиндрических частях роторы снабжены подпружиненными и прилегающими к внутренним цилиндрическим
поверхностям статоров уплотнительными пластинами с сечением в форме параллелограмма, установленными в пазах с таким же сечением для исключения западания торцевой части выдвижной лопасти в паз уплотнительной пластины при прохождении роторов
под выдвижными лопастями; на цилиндрических частях статоров через 120 градусов по
окружности выполнены по три подпружиненных к поверхностям роторов выдвижных лопасти; на статоре компрессора выполнены три перепускных канала для перекачки сжатой
рабочей смеси, выходящих из расположенных перед выдвижными лопастями от направления вращения ротора рабочих камер и идущих в размещенные в цилиндрической части
статора силового агрегата за выдвижными лопастями от направления вращения ротора
три камеры сгорания силового агрегата, выполненные каждая в виде стакана, соосно соединенного с шестерней, зацепленной со второй шестерней, соосной с общим валом и по
диаметру больше первой в два раза, с возможностью вращения камер сгорания для обеспечения закачки через каждые 60 градусов оборота общего вала сжатой рабочей смеси поочередно в одну из трех камер через окно в стакане и через перепускной канал от рабочей
камеры компрессора при их сопряжении, для обеспечения сопряжения окна в стакане с
рабочей камерой силового агрегата в ходе рабочего хода и для обеспечения сопряжения
окна в стакане с выпускным окном для выпуска отработанных газов из камеры сгорания,
при этом внешняя часть стакана камеры сгорания выполнена конусной и подпружиненной
к конусной посадочной части на статоре для исключения заклинивания при температурном расширении вращающейся камеры сгорания; на статоре силового агрегата выполнены
три выпускных окна для выпуска отработанных газов из образующихся перед выдвижными лопастями рабочих камер.
4. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что выдвижные лопасти снабжены механизмами возврата их в рабочие камеры, состоящими из кулачков, кинематически связанных с роторами, и кулачков или роликов на подпружиненных рычагах к выдвижным
лопастям, при взаимодействии которых происходит принудительный возврат выдвижных
лопастей.
5. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что между каждой уплотнительной пластиной на цилиндрической части ротора и общим валом на каждой боковине роторов установлены уплотнительные пластины, каждая своей скошенной торцевой поверхностью
сопряженная со скошенной торцевой поверхностью пластины на цилиндрической части
3
BY 12665 C1 2009.12.30
ротора и подпружиненная к этой торцевой поверхности и к боковине статора; на боковинах статоров установлены уплотнительные пластины, подпружиненные к боковинам выдвижных лопастей, к боковинам роторов и к общему валу.
6. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что свечи зажигания выполнены с нитью
накаливания и установлены в посадочных частях статора для стаканов камер сгорания с
возможностью контакта при вращении камеры сгорания нити накаливания со сжатой рабочей смесью после окончания закачки в камеры сгорания.
7. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что соосные с вращающимися камерами
сгорания шестерни и шестерни на общем валу выполнены в виде шестеренчатого масляного насоса.
Изобретение относится к двигателестроению и может использоваться в качестве силовой установки.
Известным изобретением по конструкции составных частей двигателя является роторный двигатель [1], содержащий корпус, в цилиндрической расточке которого концентрично
установлен ротор с выступом, контактирующим с поверхностью расточки. Подпружиненный разделитель установлен в пазу корпуса. Рабочий торец разделителя имеет скошенную
с двух сторон поверхность. Впускной и выпускной каналы размещены в разделителе и
выполнены в виде прямоугольного поперечного сечения. Выступ выполнен профилированным и снабжен уплотнительным элементом в виде прямоугольной пластины.
Известным изобретением является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания [2]. Двигатель содержит ротор-поршень, установленный в полости корпуса с возможностью вращения вместе с валом двигателя и механически связанный с ним, а также камеру
сгорания в виде полости между неподвижным корпусом и подвижным ротором-поршнем.
Полость корпуса выполнена цилиндрической, разделена перегородкой, по крайней мере,
на две секции, одна из которых является компрессорной, а другая - рабочей. В каждой
секции установлены жестко закрепленные на валу роторы-поршни, имеющие форму плоских кулачков с криволинейной рабочей поверхностью, большая часть которой является
цилиндрической. Рабочая поверхность роторов соприкасается с подвижными затворами,
жестко закрепленными на валах, параллельных оси двигателя, и установлены во впускном
и выпускном каналах корпуса. Полости компрессорной и рабочей секций сообщены между собой каналом с клапанным или золотниковым механизмом, имеющим привод от вала
двигателя.
Наиболее близким аналогом является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания [3], содержащий на одном общем валу однолопастный роторно-поршневой компрессор для выполнения тактов работы двигателя впуска и сжатия, роторно-поршневой
силовой агрегат для выполнения тактов рабочего хода и выпуска, платформу в виде плоского цилиндра, расположенную между роторно-поршневым компрессором и роторнопоршневым силовым агрегатом, прилегающую к ним своими боковинами, снабженную
перепускным окном, для закачки сжатой рабочей смеси от компрессора в камеру сгорания
силового агрегата, и кулачками на ее цилиндрической части для взаимодействия с механизмами выдвижных лопастей компрессора и силового агрегата, расположенных на цилиндрических частях их статоров, делящих совместно с лопастями роторов объемы
тороидальной формы на рабочие камеры.
Однако указанный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания за один оборот вала имеет один рабочий ход, что создает сектор нерабочего хода двигателя, при котором происходит выпуск отработанных газов. Также данная конструкция требует
выполнения балансировки роторов двигателя.
Задачей изобретения является создание роторно-поршневого двигателя внутреннего
сгорания (далее двигателя) с непрерывным рабочим ходом двигателя и со сбалансирован4
BY 12665 C1 2009.12.30
ным ротором. При общем едином замысле задача выполняется в двух вариантах. Варианты отличаются конструкцией роторов и камер сгорания двигателя. Задачей изобретения
также является построение на базе роторных и статорных частей двигателя масляных насосов для перекачки жидкой смазки из полостей статоров к элементам двигателя.
Это достигается (вариант 1) построением роторно-поршневого двигателя внутреннего
сгорания, состоящего из общего вала, на котором размещаются роторно-поршневой компрессор (РПК), для выполнения тактов впуска и сжатия рабочей смеси, роторно-поршневой
силовой агрегат (РПСА), для выполнения тактов рабочего хода и выпуска отработанных
газов. РПК и РПСА функционально объединены в одно устройство, содержащее единый
ротор, выполненный в виде одной детали, жестко посаженный на общий вал двигателя, и
общий статор в виде двух соединенных половин. Ротор включает в себя платформу, исполненную в виде плоского цилиндра, с одной стороны которой выполнен двухлопастный
ротор компрессора в виде плоского цилиндра с боковиной, с другой стороны - двухлопастный ротор силового агрегата в виде плоского цилиндра с боковиной. Общий статор выполнен в виде двух соединенных половин статоров компрессора и силового агрегата.
Каждая половина включает в себя по одной боковине с посадочным местом для вала, по
одной цилиндрической части и корпуса, закрывающего устройства, выполненные на цилиндрической части. На цилиндрических частях статоров размещено по три выдвижных
лопасти через 120 градусов по их окружности с механизмами вывода этих лопастей из рабочих камер. Каждый механизм вывода выполнен в виде коромысла с двумя роликами,
один из которых предназначен для подъема, а другой - для гарантированного и своевременного опускания вместе с возвратной пружиной выдвижной лопасти в рабочую камеру.
Корпуса статоров уплотнены между собой посредством эластичной прокладки для герметизации двигателя и стянуты стяжными болтами с пружинами по окружности. Выдвижные
лопасти и лопасти роторов делят внутренние объемы торообразной формы в компрессоре
и силовом агрегате, образующиеся между цилиндрическими поверхностями статоров, боковинами роторов и платформы и цилиндрическими поверхностями роторов, на отдельные рабочие камеры. В цилиндрической части статора силового агрегата выполнены три
камеры сгорания, размещенные по окружности статора через 120 градусов между собой, в
виде полостей со свечами зажигания или форсунками. Камеры сгорания сообщаются с рабочими камерами за выдвижными лопастями, от направления вращения ротора, и имеют
возможность поочередного отсечения от них цилиндрическими поверхностями лопастей
ротора, через каждые 60 градусов его оборота. Рабочая смесь в камеру сгорания закачивается через одно из двух перепускных окон, симметрично расположенных по окружности в
платформе ротора, выходящих из рабочих камер перед выдвижными лопастями компрессора, имеющих возможность сопрягаться с камерой сгорания в период закачки сжатой
рабочей смеси и отсекаться по окончании закачки. На цилиндрической части статора силового агрегата выполнены три выпускных окна для выпуска отработанных газов, сообщаемых с рабочими камерами, образующихся перед выдвижными лопастями. Впускной
канал в рабочие камеры компрессора выполнен по оси вала двигателя, сопряженный с каналами в роторе, ведущими в рабочие камеры, образующиеся за лопастями ротора от направления его вращения, или впускные каналы, выполненные в статоре, ведущие в рабочие
камеры за выдвижными лопастями. Платформа единого ротора снабжена роторной частью
масляного насоса, выполненной в форме полого перфорированного цилиндра, внутренней
частью жестко посаженного на цилиндрическую часть платформы и снабженного двумя
кулачками для обеспечения возможности взаимодействия с роликами механизмов вывода
выдвижных лопастей компрессора и двумя кулачками для обеспечения возможности взаимодействия с роликами механизмов вывода выдвижных лопастей силового агрегата при
прохождении под ними лопастей роторов. На внешней части перфорированного полого
цилиндра выполнены рабочие лопасти насоса, прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям половин корпусов статоров компрессора и силового агрегата для
5
BY 12665 C1 2009.12.30
обеспечения выкачивания масла из полостей статоров через каналы для выхода масла,
выполненные на половинах корпусов статоров компрессора и силового агрегата.
Для лучшего уплотнения между цилиндрическими частями статоров и роторов лопасти роторов выполняются подпружиненными к цилиндрическим частям статоров или лопасти роторов снабжены уплотнительными пластинами на их цилиндрических частях,
подпружиненными к цилиндрическим частям статоров.
Это достигается (вариант 2) построением роторно-поршневого двигателя внутреннего
сгорания, состоящего из общего вала, на котором размещены роторно-поршневой компрессор, для выполнения тактов впуска и сжатия работы двигателя, и роторно-поршневой
силовой агрегат, для выполнения тактов рабочего хода и выпуска двигателя. Компрессор и
силовой агрегат включают в себя размещенные на общем валу двигателя двухлопастные
роторы с размещением лопастей через 180 градусов, помещенные в статоры. Цилиндрические
поверхности лопастей роторов роторно-поршневого компрессора и роторно-поршневого
силового агрегата, контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят в криволинейную поверхность с уменьшением радиуса до определенного
от оси вала размера, в виде убывающей одновитковой спирали Архимеда, или другой криволинейной поверхности, для обеспечения вывода выдвижных лопастей из рабочих камер
при взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей. На цилиндрических частях роторов, имеющих в сечении форму частей
окружности, прилегающих к внутренним цилиндрическим поверхностям статоров, роторы
снабжены уплотнительными пластинами, подпружиненными и прилегающими к внутренним цилиндрическим поверхностям статоров, с сечением в форме параллелограмма, установленными в пазах с таким же сечением, для исключения западания торцевой части
выдвижной лопасти в паз уплотнительной пластины при прохождении роторов под выдвижными лопастями. Статоры РПК и РПСА содержат цилиндрические части, заключенные
между двумя боковинами с посадочными местами для вала. На цилиндрических частях
статоров выполнено по три выдвижных лопасти через 120 градусов по их окружностям,
подпружиненные к поверхностям роторов. Впускные каналы в рабочие камеры компрессора выполнены в статоре, которые ведут в рабочие камеры, образующиеся за выдвижными лопастями, или впускной канал по оси вала двигателя, сопряженный с каналами в
роторе, ведущими в рабочие камеры, образующиеся за лопастями роторов. На статоре
компрессора выполнены три перепускных канала для перекачки сжатой рабочей смеси,
сообщаемые с рабочими камерами, расположенными перед выдвижными лопастями от
направления вращения ротора, и ведущие в три камеры сгорания силового агрегата. Камеры
сгорания размещены в цилиндрической части статора силового агрегата за выдвижными
лопастями от направления вращения ротора. Каждая камера сгорания выполнена в виде
стакана, соосно соединенного с шестерней, зацепленной со второй шестерней, соосной с
валом двигателя и по диаметру больше первой в два раза. Камеры сгорания имеют возможность вращения: для обеспечения закачки в них сжатой рабочей смеси через окно в
стакане и через перепускной канал от рабочей камеры компрессора при их сопряжении,
для обеспечения сопряжения окна в стакане с рабочей камерой силового агрегата в ходе
рабочего хода и для обеспечения сопряжения окна в стакане с выпускным окном для выпуска отработанных газов из камеры сгорания. При этом внешняя часть стакана камеры
сгорания выполняется конусной и подпружиненной к конусной посадочной части на статоре для исключения заклинивания при температурном расширении вращающейся камеры
сгорания. На статоре силового агрегата выполнены три выпускных окна для выпуска отработанных газов из рабочих камер силового агрегата, образующихся перед выдвижными
лопастями.
Для уменьшения мощности пружин и уменьшения при этом сил трения между роторами и выдвижными лопастями, для гарантированного и своевременного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры выдвижные лопасти снабжены механизмами возвра6
BY 12665 C1 2009.12.30
та их в рабочие камеры, состоящими из кулачков, кинетически связанных с роторной частью двигателя, и кулачков или роликов на подпружиненных рычагах к выдвижным лопастям, при взаимодействии которых происходит принудительный возврат выдвижных
лопастей.
Для лучшего уплотнения роторов и статоров двигателя на каждой боковине роторов
устанавливаются уплотнительные пластины между уплотнительной пластиной на цилиндрической части ротора и валом двигателя, каждая скошенной торцевой поверхностью
сопряжена со скошенной торцевой поверхностью пластины на цилиндрической части ротора, подпружинена к этой торцевой поверхности и к боковине статора, а на боковинах
статоров устанавливаются уплотнительные пластины, подпружиненные к боковинам выдвижных лопастей, к боковинам роторов и к валу двигателя.
Для зажигания рабочей смеси в роторно-поршневом силовом агрегате используются
свечи зажигания с нитью накаливания, которые устанавливаются в посадочных частях
статора для стаканов камер сгорания, с возможностью контактирования нити накаливания, при вращении камеры сгорания, со сжатой рабочей смесью после окончания закачки
в камеры сгорания.
На базе шестерен, соосных с вращающимися камерами сгорания, и шестерни на общем валу двигатель снабжен шестеренчатым масляным насосом.
Для пояснения устройства и работы двигателя прилагаются следующие графические
материалы:
фиг. 1. Роторно-поршневой компрессор. Поперечный разрез.
фиг. 2. Роторно-поршневой силовой агрегат. Поперечный разрез.
фиг. 3. Продольный разрез двигателя.
фиг. 4. Разрез двигателя по радиусу расположения рабочих камер, развернутый в плоскость.
фиг. 5. Вариант роторов двигателя с лопастями, подпружиненными к цилиндрической
внутренней поверхности статора.
фиг. 6. Вариант роторов двигателя с подпружиненными пластинами на лопастях роторов.
фиг. 7. Роторно-поршневой компрессор (вариант 2). Поперечный разрез.
фиг. 8. Роторно-поршневой силовой агрегат (вариант 2). Поперечный разрез.
фиг. 9. Продольный разрез двигателя (вариант 2).
фиг. 10. Роторы двигателя с подпружиненными пластинами к боковинам статоров.
фиг. 11. Вид сверху на подпружиненные пластины в форме параллелограмма на цилиндрических частях лопастей роторов.
фиг. 12. Статор с подпружиненными пластинами к боковинам выдвижных лопастей и
к боковинам ротора.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 1) состоит из роторнопоршневого компрессора, роторно-поршневого силового агрегата, включающих в себя
жестко посаженный на общий вал в полости общего статора единый ротор, состоящий из
ротора компрессора, ротора силового агрегата и платформы.
Роторно-поршневой компрессор (фиг. 1, 3) состоит из общего вала 1, на котором установлен ротор 2, как часть единого ротора, выполненного конструктивно в виде плоского
цилиндра с боковиной, прилегающей своей плоскостью к боковине статора компрессора 3.
На роторе выполнены две лопасти, симметрично расположенные на его цилиндрической
части, что обеспечивает его балансировку. Статор компрессора 3, составляющий одну половину статора двигателя, включает в себя цилиндрическую часть, боковину с посадочным местом для вала и корпус, закрывающий механизмы на цилиндрической части
статора. На цилиндрической части статора установлены три выдвижные лопасти 4 с интервалом в 120 градусов по его окружности. Выдвижные лопасти снабжены механизмами
вывода этих лопастей из рабочих камер в виде коромысла 5, ролика 6, для вывода выдвижной лопасти из рабочей камеры, и ролика 7, для обеспечения гарантированного и
7
BY 12665 C1 2009.12.30
своевременного возврата совместно с возвратной пружиной лопасти в рабочую камеру.
Впускной канал 8 для впуска горючей смеси в компрессор выполнен по оси вала двигателя, сопряженный с каналами 9 в роторе, ведущими в рабочие камеры, образующиеся за
лопастями ротора от направления его вращения (вариант), или окна 10 на статоре компрессора, сообщаемые с рабочими камерами компрессора, образованными за выдвижными
лопастями (на фиг. 1 окна 10 условно показаны тонкой линией). Рабочие камеры тороидальной формы в компрессоре образуются между цилиндрической поверхностью статора,
цилиндрической поверхностью ротора, боковиной ротора, боковиной прилегающей к ротору платформы и делятся лопастями ротора и выдвижными лопастями на отдельные рабочие камеры (в фазе расположения узлов двигателя на фиг. 1 - рабочие камеры 11-15).
Роторно-поршневой силовой агрегат (фиг. 2, 3) состоит из ротора 21, как части единого ротора, выполненный конструктивно в виде плоского цилиндра с боковиной, прилегающей своей плоскостью к боковине статора 22 силового агрегата. На роторе выполнены
две лопасти, симметрично расположенные на его цилиндрической части, что обеспечивает
его балансировку. Статор 22 силового агрегата, составляющий вторую половину статора
двигателя, состоит из цилиндрической части, боковины с посадочным местом для вала и
корпуса, закрывающего механизмы на цилиндрической части статора. На цилиндрической
части статора установлены три выдвижные лопасти 23 через 120 градусов по окружности
между собой. Выдвижные лопасти снабжены механизмами вывода этих лопастей из рабочих камер в виде коромысел 24, роликов 25 для вывода выдвижной лопасти из рабочих
камер и роликов 26 для обеспечения гарантированного и своевременного возврата совместно с возвратной пружиной лопастей в рабочие камеры. В цилиндрической части статора
выполнены три камеры сгорания 27, размещенные по окружности статора через 120 градусов между собой, в виде полостей в цилиндрической части статора со свечами зажигания
или форсунками. Камеры сгорания сообщаются с рабочими камерами, образующимися за
выдвижными лопастями от направления вращения ротора. Камеры сгорания имеют возможность поочередно отсекаться от рабочих камер цилиндрическими поверхностями лопастей ротора в ходе закачки сжатой рабочей смеси из компрессора в камеры сгорания. На
статоре выполнены три выпускных окна 28 перед выдвижными лопастями для выпуска
отработанных газов. Лопасти ротора и выдвижные лопасти делят объем тороидальный
формы в силовом агрегате на рабочие камеры 29-32.
Платформа двигателя 33 (фиг. 2, 3, 4) выполнена в виде плоского цилиндра и включает
в себя два перепускных окна 19, расположенных по окружности через 180 градусов, которые сообщаются с рабочими камерами компрессора, образующимися перед его выдвижными лопастями, и имеют возможность сопряжения с камерами сгорания при закачке
сжатой рабочей смеси и отсекаться по окончании закачки.
Платформа 33, ротор компрессора 2 с боковиной, примыкающий к платформе с одной
стороны, и ротор 21 с боковиной силового агрегата, примыкающий к платформе с другой
стороны, исполнены как единое целое в виде одной детали, жестко посаженной на вал 1
двигателя.
На платформе 33 выполнена роторная часть масляного насоса двигателя (фиг. 1, 2, 3),
состоящая из перфорированного полого цилиндра 16, имеющего на наружной части рабочие лопасти насоса 17, прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям корпусов статоров компрессора и силового агрегата. Полый цилиндр жестко устанавливается
своей внутренней поверхностью на цилиндрическую часть платформы и снабжен на внутренней части двумя кулачками 20 (фиг. 1), через 180 градусов между собой по окружности, для обеспечения возможности взаимодействия с механизмами вывода выдвижных
лопастей компрессора и двумя кулачками 34 (фиг. 2), через 180 градусов между собой по
окружности, для обеспечения возможности взаимодействия с механизмами вывода выдвижных лопастей силового агрегата при прохождении под ними лопастей роторов. Корпуса статоров снабжены по одному выпускному каналу 18 для выхода масла.
8
BY 12665 C1 2009.12.30
Половины корпусов статоров двигателя уплотнены между собой посредством эластичной прокладки и стянуты расположенными по их окружности стяжными болтами с
пружинами для обеспечения герметичности двигателя.
Для лучшего понимания конструкции и работы двигателя предлагается разрез двигателя по радиусу расположения рабочих камер, развернутый в плоскость (фиг. 4).
Для лучшего уплотнения между цилиндрическими частями статоров и роторов лопасти роторов могут выполняться подпружиненными к цилиндрическим частям статоров
(фиг. 5) или лопасти роторов могут быть снабжены уплотнительными пластинами на их
цилиндрических частях, подпружиненными к цилиндрическим частям статоров (фиг. 6).
Двигатель работает следующим образом. При вращении вала двигателя между лопастями на роторе и выдвижными лопастями в компрессоре создается разряжение, что способствует засасыванию рабочей смеси из карбюратора в рабочие камеры (РК) компрессора.
На фиг. 1 в рабочей камере 13 - начало закачки, в РК 15 - окончание закачки. В рабочей камере 12 произведена закачка рабочей смеси в предыдущем такте. Одновременно происходит
сжатие рабочей смеси, закаченной от предыдущих тактов. В РК 14 - начало сжатия, в рабочей камере 11 - окончание сжатия. В конце такта сжатия, из рабочей камеры 11 компрессора, через перепускное окно 19 платформы, сопряженной к этому времени с камерой
сгорания 27 силового агрегата, происходит закачка сжатой рабочей смеси в камеру сгорания. К этому моменту одна из двух лопастей ротора 21 силового агрегата своей цилиндрической частью отсекает камеру сгорания от рабочей камеры 29 силового агрегата. По
окончании закачки перепускное окно 19 отсекается вращающейся платформой от камеры
сгорания, свечой зажигания поджигается рабочая смесь, а лопасть ротора силового агрегата открывает камеру сгорания в рабочую камеру 29, где начинается рабочий ход двигателя. В РК 30, 32 производится выпуск отработанных газов, а в РК 31 - начало выпуска.
Через каждые 60 градусов оборота вала, что составляет один такт работы двигателя, цикл
повторяется, поочередно, с другой камерой сгорания и с рабочим ходом в другой рабочей
камере. После каждого такта в РПК и РПСА ролики 6, 25 механизмов вывода выдвижных
лопастей, взаимодействуя с кулачками 20, 34 на масляном насосе, выводят выдвижные
лопасти из рабочих камер для прохождения под ними лопастей роторов, а взаимодействие
кулачков с роликами 7, 26 обеспечивает совместно с возвратными пружинами гарантированный и своевременный возврат этих лопастей в рабочие камеры.
Сектор одного рабочего хода двигателя зависит от выбора размеров элементов двигателя и может составлять 60 градусов и более. При этом за один оборот вала двигателя
происходит 6 рабочих ходов, обеспечивающих непрерывность общего рабочего хода двигателя.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 2) состоит из роторнопоршневого компрессора и роторно-поршневого силового агрегата (фиг. 7-12).
Роторно-поршневой компрессор (фиг. 7, 9) состоит из общего вала 1 двигателя, на котором установлен двухлопастный ротор 2. Цилиндрические поверхности лопастей роторов, контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят
в криволинейную поверхность с уменьшением радиуса до определенного от оси вала размера, в виде убывающей одновитковой спирали Архимеда, или другой криволинейной
поверхности, для обеспечения вывода выдвижных лопастей из рабочих камер при взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных
лопастей. На цилиндрических частях ротор снабжен уплотнительными пластинами 3,
подпружиненными и прилегающими к внутренней цилиндрической поверхности статора.
Пластины в сечении имеют форму параллелограмма и установлены в пазах с таким же сечением для исключения западания торцевых частей выдвижных лопастей в пазы подпружиненных пластин при прохождении лопастей роторов под выдвижными лопастями (на
фиг. 11 показан вид сверху на подпружиненные пластины). Статор 4 компрессора состоит
из двух боковин, цилиндрической части и корпуса, закрывающего механизмы на его ци9
BY 12665 C1 2009.12.30
линдрической части. На цилиндрической части статора выполнены три выдвижные лопасти 5 через 120 градусов по его окружности, подпружиненные рычагами 6 с пружинами 7
к поверхностям ротора. На статоре выполнены впускные каналы 8, ведущие в рабочие камеры, образующиеся за выдвижными лопастями (вариант), или впускной канал 9, выполненный по оси вала двигателя, сопряженный с каналами 10 в роторе, ведущими в рабочие
камеры, образующиеся за лопастями ротора от направления его вращения (впускные каналы 9, 10 на фиг. 7 условно выполнены тонкой линией). Рабочие камеры, образующиеся
перед выдвижными лопастями от направления вращения ротора, снабжены перепускными
каналами 11 для перекачки сжатой рабочей смеси в камеры сгорания силовых агрегатов.
Выдвижные лопасти и лопасти ротора делят внутренний объем в компрессоре на рабочие
камеры 12-15.
Роторно-поршневой силовой агрегат (фиг. 8, 9) состоит из двухлопастного ротора 16,
размещенного на общем валу 1 двигателя. Цилиндрические поверхности лопастей роторов,
контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят в
криволинейную поверхность с уменьшением радиуса до определенного от оси вала
размера, в виде убывающей одновитковой спирали Архимеда, или другой криволинейной
поверхности, для обеспечения вывода выдвижных лопастей из рабочих камер при взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей. На цилиндрических частях ротор снабжен уплотнительными пластинами 17,
подпружиненными и прилегающими к внутренней цилиндрической поверхности статора.
Пластины в сечении имеют форму параллелограмма и установлены в пазах с таким же сечением для беспрепятственного прохождения роторов под выдвижными лопастями (на
фиг. 11 показан вид сверху на подпружиненные пластины). Статор 18 силового агрегата
состоит из двух боковин, цилиндрической части и корпуса, закрывающего механизмы на
его цилиндрической части. На цилиндрической части статора выполнены три выдвижные
лопасти 19 через 120 градусов по его окружности, подпружиненные рычагами 20 и пружинами 21 к поверхностям ротора торцевыми частями. В цилиндрической части статора
размещены три камеры сгорания 22 за выдвижными лопастями от направления вращения
ротора. Каждая камера сгорания, выполненная в виде стакана, своей осью 23 соединена с
шестерней 24, зацепленной со второй шестерней 25, соосной с валом двигателя и по диаметру больше шестерни 24 в два раза. Камеры сгорания имеют возможность вращения:
для обеспечения закачки в них сжатой рабочей смеси через окно в стакане 26 и через перепускной канал 11 от компрессора, для обеспечения сопряжения окна в стакане с рабочей камерой 29 силового агрегата в ходе рабочего хода и для обеспечения сопряжения
окна в стакане с выпускным окном 27 для выпуска отработанных газов из камеры сгорания. Внешняя часть стакана камеры сгорания выполняется конусной и подпружиненной к
конусной посадочной части на статоре для исключения заклинивания при температурном
расширении вращающейся камеры сгорания. На статоре силового агрегата перед выдвижными лопастями выполнены три выпускных окна 28 для выпуска отработанных газов из
рабочих камер силового агрегата, образующихся перед выдвижными лопастями. Выдвижные лопасти и лопасти ротора делят внутренний объем в силовом агрегате на рабочие камеры 29-32.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 2) работает следующим
образом. Горючая смесь, поступившая в рабочие камеры компрессора, сжимается и в конце такта сжатия закачивается через перепускной канал 11 в одну из трех камер сгорания.
Окно 26 в стакане вращающейся камеры сгорания к этому моменту работы двигателя совмещается с перепускным каналом 11. После окончания закачки окно в стакане отсекается
от перепускного канала 11, свечой зажигания поджигается рабочая смесь, после чего окно
в стакане открывает камеру сгорания в рабочую камеру силового агрегата, в которой происходит рабочий ход двигателя. В конце рабочего хода окно в камере сгорания отсекается
от рабочей камеры, где производится рабочий ход, и совмещается с окном для выпуска
10
BY 12665 C1 2009.12.30
отработанных газов 27. После выпуска остаточных газов камера сгорания вновь подготовлена к закачке в нее сжатой горючей смеси. Выпуск отработанных газов из рабочих камер
производится через выпускное окно 28. Через 60 градусов оборота вала, что составляет
один такт работы двигателя, цикл повторяется, поочередно, с другой камерой сгорания и с
рабочим ходом в другой рабочей камере. Выдвижные лопасти из рабочих камер компрессора и силового агрегата выводятся за счет воздействия на эти лопасти поверхностей роторов при их вращении. Возврат выдвижных лопастей производится при помощи
возвратных пружин 7, 21.
Сектор одного рабочего хода двигателя зависит от выбора размеров элементов двигателя и может составлять 60 градусов и более. При этом за один оборот вала двигателя
происходит 6 рабочих ходов, обеспечивающих непрерывность общего рабочего хода двигателя.
Для уменьшения мощности пружин и уменьшения при этом сил трения между роторами и выдвижными лопастями, для гарантированного и своевременного возврата
выдвижных лопастей в рабочие камеры, выдвижные лопасти могут быть снабжены механизмами возврата их в рабочие камеры, состоящими из кулачков 33 (фиг. 8), кинетически
связанных с роторной часть двигателя, с возможностью их вращения для взаимодействия
с кулачками или роликами 34 на подпружиненных рычагах к выдвижным лопастям для
принудительного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры.
Для лучшего уплотнения роторов и статоров на каждой боковине роторов могут устанавливаться уплотнительные пластины 35 (фиг. 10) между уплотнительной пластиной на
цилиндрической части ротора и валом двигателя. Каждая пластина скошенной торцевой
поверхностью сопряжена со скошенной торцевой поверхностью пластины на цилиндрической части ротора, подпружиненной к этой торцевой поверхности и к боковине статора.
На боковинах статоров могут устанавливаться уплотнительные пластины 36 (фиг. 12),
подпружиненные к боковинам выдвижных лопастей, к боковинам роторов и к валу двигателя.
Для зажигания рабочей смеси в роторно-поршневом силовом агрегате возможно использование свечи зажигания с нитью накаливания 37 (фиг. 8), которая устанавливается в
посадочных частях статора для стаканов камер сгорания, с возможностью контактирования нити накаливания, при вращении камеры сгорания, со сжатой рабочей смесью после
окончания закачки в камеры сгорания. Свеча зажигания может быть активной, при разогреве ее электрическим током, пассивной, когда разогрев происходит за счет сгорания рабочей смеси, или комбинированной.
В данном двигателе имеется возможность выполнения шестеренчатого масляного насоса на базе шестерен 24 (фиг. 9), соосных с вращающимися камерами сгорания, и шестерни 25 на общем валу двигателя. На корпусе, закрывающем шестерни, выполняются
окна 38 масляного насоса для перекачки масла.
Источники информации:
1. Патент Германии 1831576 A3, МПК F 01C, 1/06, 1/356.
2. Патент России 2027883, МПК F 02В 53/00.
3. Патент BY 8504, МПК F 02B 53/00.
11
BY 12665 C1 2009.12.30
Фиг. 1
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
12
BY 12665 C1 2009.12.30
Фиг. 7
Фиг. 9
Фиг. 10
Фиг. 11
Фиг. 12
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
13
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
2 883 Кб
Теги
by12665, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа