close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13190

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13190
(13) C1
(19)
F 02B 53/00
РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20070041
(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 158550 A1, 1989.
RU 2027883 C1, 1995.
RU 2128290 C1, 1999.
GB 2074652 A, 1981.
BY 13190 C1 2010.06.30
(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, а также роторно-поршневой силовой агрегат для выполнения тактов
рабочего хода и выпуска отработанных газов, имеющие единый ротор, который включает
в себя соосные с осью общего вала платформу в виде плоского цилиндра, однолопастный
ротор компрессора с боковиной в виде плоского цилиндра и однолопастный ротор силового агрегата с боковиной в виде плоского цилиндра, общий статор в виде двух соединенных половин статоров компрессора и силового агрегата, включающих в себя по одной
Фиг. 1
BY 13190 C1 2010.06.30
боковине с посадочным местом для общего вала, по одной цилиндрической части, на которых размещено по одной выдвижной лопасти, подпружиненной рычагом с пружиной к
ротору, и закрывающие цилиндрические части 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 выполнена камера сгорания в
виде полости со свечой зажигания или форсункой, сообщенная с рабочей камерой, образованной за выдвижной лопастью относительно направления вращения ротора с возможностью отсечения камеры сгорания от рабочей камеры цилиндрической поверхностью
лопасти ротора в ходе закачки сжатой рабочей смеси из рабочей камеры компрессора,
имеющей возможность соединения в период закачки сжатой рабочей смеси через перепускное окно на платформе единого ротора с камерой сгорания и отсечки по окончании закачки; на статоре силового агрегата выполнено окно для выпуска отработанных газов,
выходящее из образованной перед выдвижной лопастью относительно направления вращения ротора рабочей камеры в рабочую камеру компрессора, образованную за выдвижной лопастью от направления вращения ротора; впускной канал для горючей смеси
выполнен на статоре или по оси общего вала и сопряжен с каналом в роторе, ведущим в
рабочую камеру компрессора, отличающийся тем, что цилиндрические поверхности лопастей роторов компрессора и силового агрегата, контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят в криволинейную поверхность с уменьшением
радиуса до определенного от оси общего вала размера, в виде убывающей одновитковой
спирали Архимеда, для обеспечения вывода выдвижных лопастей из рабочих камер при
взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей, при этом для беспрепятственного прохождения лопасти ротора компрессора
под выдвижной лопастью компрессора в пазу на цилиндрической части ротора компрессора установлена подпружиненная и прилегающая к внутренней цилиндрической поверхности
статора компрессора уплотнительная пластина, в сечении имеющая форму параллелограмма;
на цилиндрической части ротора силового агрегата, сечение которой представляет собой
часть окружности, выполнена уплотнительная пластина, в сечении имеющая форму прямоугольника и отсекающая камеру сгорания от рабочей камеры силового агрегата в период закачки сжатой рабочей смеси, подпружиненная и прилегающая к цилиндрической
внутренней поверхности статора пружинами, мощность которых больше мощности пружины выдвижной лопасти; сектор пластины больше сектора паза выдвижной лопасти для
обеспечения беспрепятственного прохождения ротора силового агрегата под выдвижной
лопастью; 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.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что для изменения степени сжатия закачиваемой в камеру сгорания рабочей смеси содержит регулируемый ограничитель опускания выдвижной лопасти в рабочую камеру компрессора.
3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что для гарантированного и своевременного
возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры к выдвижным лопастям на подпружиненных рычагах установлено по одному ролику, а на внутренней цилиндрической части
масляного насоса установлено с возможностью воздействия на ролики по одному кулачку.
4. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, состоящий из общего вала, на
котором размещены роторно-поршневой компрессор для выполнения тактов впуска и
2
BY 13190 C1 2010.06.30
сжатия, включающий в себя размещенный на общем валу однолопастный ротор, помещенный в статор, содержащий цилиндрическую часть, заключенную между двумя боковинами с посадочным местом для общего вала на одной из них и с перепускным каналом
на другой боковине для перекачки сжатой рабочей смеси, на цилиндрической части
имеющий выдвижную лопасть, подпружиненную рычагом с пружиной к ротору компрессора, впускной канал в рабочую камеру компрессора за выдвижной лопастью ротора компрессора относительно направления его вращения выполнен в статоре или по оси общего
вала и сопряжен с каналом в роторе компрессора; роторно-поршневой силовой агрегат для
выполнения тактов рабочего хода и выпуска, включающий в себя размещенный на общем
валу однолопастный ротор, помещенный в статор, содержащий две боковины с посадочным местом для общего вала на одной из них, с перепускным каналом на другой боковине
для перекачки сжатой рабочей смеси, и цилиндрическую часть, на которой выполнены
подпружиненная к ротору силового агрегата выдвижная лопасть, выпускное окно для выпуска отработанных газов и камера сгорания со свечой зажигания, отличающийся тем,
что цилиндрические поверхности лопастей роторов компрессора и силового агрегата, контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят в криволинейную поверхность с уменьшением радиуса до определенного от оси общего вала
размера, в виде убывающей одновитковой спирали Архимеда, для обеспечения вывода
выдвижных лопастей из рабочих камер при взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей, при этом на цилиндрических
частях роторов выполнены уплотнительные пластины, подпружиненные и прилегающие к
внутренним цилиндрическим поверхностям статоров компрессора и силового агрегата, в
сечении имеющие форму параллелограмма и установленные в пазах роторов с таким же
сечением для обеспечения беспрепятственного прохождения роторов под выдвижными
лопастями; на статоре силового агрегата выполнена камера сгорания, размещенная за выдвижной лопастью от направления вращения ротора силового агрегата в виде стакана, соосно соединенного с шестерней, кинематически связанной с соосной с общим валом такой
же шестерней с возможностью вращения камеры сгорания для обеспечения закачки в нее
сжатой рабочей смеси через окно в стакане при сопряжении его с перепускным каналом,
идущим из рабочей камеры компрессора, для обеспечения сопряжения окна в стакане с
рабочей камерой силового агрегата при рабочем ходе 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.
5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что для уменьшения мощности пружин и
сил трения между роторами и выдвижными лопастями, для гарантированного и своевременного принудительного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры содержит механизмы возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры, состоящие из кулачков, кинематически связанных с роторами, и кулачков или роликов на подпружиненных рычагах к
выдвижным лопастям.
6. Двигатель по п. 4, 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
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.
7. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что свеча зажигания выполнена с нитью накаливания и установлена в посадочной части статора для стакана камеры сгорания с возможностью контакта при вращении камеры сгорания нити накаливания со сжатой рабочей
смесью после окончания закачки в камеру сгорания.
3
BY 13190 C1 2010.06.30
8. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что для изменения степени сжатия закачиваемой в камеру сгорания рабочей смеси подпружиненный рычаг выдвижной лопасти роторно-поршневого компрессора содержит регулируемый ограничитель ее опускания в
рабочую камеру компрессора.
9. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что шестерня, соосная с вращающимися камерами сгорания, и шестерня, расположенная на общем валу, выполнены в виде шестеренчатого масляного насоса.
Изобретение относится к двигателестроению и может использоваться в качестве силовой установки.
Известным аналогом является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания [1].
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 [2], 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 роторно-поршневым
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.
Задачей предлагаемого изобретения является создание новых двух вариантов роторнопоршневого двигателя внутреннего сгорания (далее - двигателя) по принципу вышеизложенного аналога, построение на роторной части двигателя масляного насоса для нагнетания масла из полостей статоров к местам смазки и охлаждения, улучшение уплотнения
между роторами и статорами при помощи уплотнительных пластин.
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 и 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. Ротор включает в себя платформу, исполненную в форме плоского цилиндра, с одной стороны которой выполнен однолопастный ротор компрессора с боковиной в виде плоского цилиндра, соосной с осью двигателя, с
другой стороны - однолопастный ротор силового агрегата с боковиной в виде плоского
цилиндра, соосной с осью двигателя. Цилиндрические поверхности лопастей роторов роторно-поршневого компрессора и роторно-поршневого силового агрегата, контактирующие с
4
BY 13190 C1 2010.06.30
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 цилиндрической
части лопасти ротора компрессора выполнена уплотнительная пластина, подпружиненная
и прилегающая к внутренней цилиндрической поверхности статора компрессора, в сечении имеющая форму параллелограмма, установлена в пазу ротора с таким же сечением
для беспрепятственного прохождения ротора под выдвижной лопастью. На цилиндрической части лопасти ротора силового агрегата выполнена уплотнительная пластина, в сечении имеющая форму прямоугольника. Пластина предназначена, кроме уплотнения, для
отсечения камеры сгорания от рабочей камеры силового агрегата в период закачки сжатой
рабочей смеси, подпружинена к цилиндрической внутренней поверхности статора пружинами, мощность которых больше мощности пружины выдвижной лопасти, для обеспечения
беспрепятственного прохождения лопасти ротора под выдвижной лопастью. Двигатель
содержит общий статор в виде двух соединенных половин статоров компрессора и силового агрегата, включающих в себя по одной боковине с посадочным местом для вала, по
одной цилиндрической части, на которых размещено по одной выдвижной лопасти, подпружиненной рычагом с пружиной к ротору, и корпусов, закрывающих устройства, выполненные на цилиндрических частях статоров. Корпуса статоров уплотнены между
собой посредством эластичной прокладки для герметизации двигателя и стянуты стяжными болтами с пружинами по окружности корпусов. Выдвижные лопасти и лопасти ротора
делят внутренний объем торообразной формы, полученный между цилиндрическими поверхностями статоров, боковинами роторов и платформы и цилиндрическими поверхностями роторов, на отдельные рабочие камеры. В цилиндрической части статора силового
агрегата выполнена камера сгорания в виде полости со свечой зажигания или форсункой,
сообщаемая с рабочей камерой, образующейся за выдвижной лопастью от направления
вращения ротора. Камера сгорания имеет возможность отсечения от рабочей камеры силового агрегата цилиндрической поверхностью лопасти ротора в ходе закачки сжатой рабочей смеси из рабочей камеры компрессора, имеющей возможность сопрягаться в период
закачки сжатой рабочей смеси через перепускное окно на платформе ротора с камерой
сгорания и отсекаться по окончании закачки. На статоре силового агрегата выполнено окно для выпуска отработанных газов, выходящее из рабочей камеры, образующейся перед
выдвижной лопастью от направления вращения ротора. В рабочей камере компрессора,
образующейся за выдвижной лопастью, выполнен на статоре впускной канал для горючей
смеси, или канал по оси вала двигателя, сопряженный с каналом в роторе, ведущий в рабочую камеру, образующуюся за лопастью ротора. Платформа единого ротора снабжена
роторной частью масляного насоса, выполненного в форме полого перфорированного цилиндра, внутренней частью жестко посаженного на цилиндрическую часть платформы, а
на внешней части перфорированного полого цилиндра, имеющего рабочие лопасти насоса, прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям половин корпусов компрессора и силового агрегата, для обеспечения выкачивания масла из полостей статоров
через каналы для выхода масла, выполненные на половинах корпусов статора компрессора и силового агрегата.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет возможность изменения
степени сжатия закачиваемой в камеру сгорания рабочей смеси. Для этого механизм вывода выдвижной лопасти роторно-поршневого компрессора снабжен регулируемым ограничителем опускания выдвижной лопасти в рабочую камеру компрессора, что изменяет
объем сжимаемой рабочей смеси.
Для гарантированного и своевременного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры на подпружиненных рычагах к выдвижным лопастям устанавливается по одному
5
BY 13190 C1 2010.06.30
ролику, а на внутренней цилиндрической части масляного насоса устанавливается по одному кулачку с возможностью воздействия их на ролики для гарантированного и своевременного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры.
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. Роторнопоршневой компрессор включает в себя однолопастный ротор, размещенный на общем
валу двигателя, помещенный в статор, содержащий цилиндрическую часть, заключенную
между двумя боковинами с посадочным местом для вала на одной из них и с перепускным
каналом на другой боковине для перекачки сжатой рабочей смеси. На цилиндрической
части статора выполнена выдвижная лопасть, подпружиненная рычагом с пружиной к ротору. В рабочей камере компрессора, образующейся за выдвижной лопастью, на статоре
выполнен впускной канал, или впускной канал по оси вала двигателя, сопряженный с каналом в роторе, ведущий в рабочую камеру, образующуюся за лопастью ротора от направления его вращения. Роторно-поршневой силовой агрегат включает в себя однолопастный
ротор, размещенный на общем валу двигателя, помещенный в статор, содержащий две боковины, с посадочным местом для вала двигателя на одной из них, с перепускным каналом на другой боковине для перекачки сжатой рабочей смеси, и цилиндрическую часть.
На цилиндрической части выполнены выдвижная лопасть, подпружиненная к ротору, выпускное окно для выпуска отработанных газов и камера сгорания. 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 лопастей роторов выполнены уплотнительные
пластины, подпружиненные и прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям
статоров компрессора и силового агрегата, в сечении имеющие форму параллелограмма,
установленные в пазах ротора с таким же сечением, для беспрепятственного прохождения
роторов под выдвижными лопастями. На статоре силового агрегата выполнена камера
сгорания, размещенная за выдвижной лопастью от направления вращения ротора, выполненная в виде стакана, соосно соединенного с шестерней, зацепленной со второй шестерней,
соосной с валом двигателя и по диаметру одинаковой с первой. Камера сгорания имеет
возможность вращения: для обеспечения закачки в нее сжатой рабочей смеси через окно в
стакане при сопряжении его с перепускным каналом, идущим из рабочей камеры компрессора, 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. Внешняя часть стакана камеры сгорания выполняется конусной и подпружиненной к конусной посадочной части на статоре
для исключения заклинивания при температурном расширении вращающейся камеры сгорания.
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 возврата 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 цилин6
BY 13190 C1 2010.06.30
дрической части ротора и валом двигателя, каждая скошенной торцевой поверхностью
сопряженная со скошенной торцевой поверхностью пластины на цилиндрической части
ротора, подпружиненная 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 возможно использовать свечу зажигания с нитью накаливания, которая устанавливается в посадочной
части статора для стакана камеры сгорания, с возможностью контактирования нити накаливания, при вращении камеры сгорания, со сжатой рабочей смесью после окончания закачки в камеру сгорания.
Для изменения степени сжатия закачиваемой в камеру сгорания рабочей смеси подпружиненный рычаг выдвижных лопастей роторно-поршневого компрессора может быть
снабжен регулируемым ограничителем опускания выдвижной лопасти в рабочую камеру
компрессора, что изменяет объем сжимаемой рабочей смеси.
На базе шестерен, соосных с вращающимися камерами сгорания, и шестерни на общем валу двигатель возможно снабдить 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 в фазе расположения узлов согласно разрезам А-А
(фиг. 1), Б-Б (фиг. 2);
фиг. 4 - вид сверху на подпружиненные пластины на лопастях роторов;
фиг. 5 - роторно-поршневой компрессор (вариант 2), поперечный разрез;
фиг. 6 - роторно-поршневой силовой агрегат (вариант 2), поперечный разрез;
фиг. 7 - продольный разрез двигателя (вариант 2);
фиг. 8 - уплотнение роторов подпружиненными пластинами на его боковинах к статору;
фиг. 9 - вид сверху на уплотнительные пластины на лопастях роторов;
фиг. 10 - уплотнительные пластины на боковинах статора, подпружиненные к боковинам выдвижных лопастей и к боковинам роторов.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 1) состоит из общего
вала, на котором размещаются роторно-поршневой компрессор для выполнения тактов
впуска и сжатия рабочей смеси, роторно-поршневой силовой агрегат для выполнения тактов рабочего хода и выпуска отработанных газов, которые функционально объединены в
одно устройство. Двигатель содержит единый ротор, выполненный в виде одной детали, и
общий статор в виде двух соединенных половин.
Роторно-поршневой компрессор (фиг. 1, 3) состоит из общего вала двигателя 1, на котором установлен однолопастный ротор 2, составляющий часть единого ротора. Цилиндрическая поверхность лопасти ротора, контактирующая с внутренней поверхностью статора,
с одной стороны переходит 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 выдвижной лопасти из рабочей камеры при взаимодействии этой криволинейной поверхности с торцевой поверхностью выдвижной лопасти. На цилиндрической части ротора выполнена уплотнительная
пластина 3, подпружиненная и прилегающая к внутренней цилиндрической поверхности
статора компрессора. Пластина имеет форму параллелограмма и установлена в пазу ротора
с таким же сечением для беспрепятственного прохождения ротора под выдвижной лопастью. На фиг. 4 показан вид сверху на подпружиненную пластину на роторе компрессора.
Ротор с одной стороны снабжен боковиной 4 в виде плоского цилиндра, соосной с валом
двигателя и прилегающей к боковине статора 5 компрессора. С другой стороны ротор
прилегает к боковине платформы. Статор компрессора 5, составляющий одну половину
7
BY 13190 C1 2010.06.30
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 установлена выдвижная лопасть 6, подпружиненная к ротору при помощи рычага 7 и возвратной пружины 8. Ротор и выдвижная лопасть делят
внутренний объем компрессора, полученный между внутренней цилиндрической поверхностью статора, поверхностью ротора, боковиной ротора и боковиной платформы, на рабочие камеры 10, 11. Компрессор снабжен перепускным каналом 12, сообщаемым с рабочей
камерой 11, образующейся перед выдвижной лопастью от направления вращения ротора,
для перекачки сжатой рабочей смеси в камеру сгорания силового агрегата. За выдвижной
лопастью на статоре выполнено окно 13 для впуска горючей смеси, сообщаемое с рабочей
камерой 10, образующейся за выдвижной лопастью (вариант), или канал 14 по оси двигателя, сопряженный с каналом в роторе 15 и ведущим в рабочую камеру 10, образующуюся
за выступом ротора (на фиг. 1, 3 канал 14, 15 условно показан тонкой линией).
Роторно-поршневой силовой агрегат (фиг. 2, 3) состоит из однолопастного ротора 16.
Цилиндрическая поверхность лопасти ротора, контактирующая с внутренней поверхностью статора, с одной стороны переходит в криволинейную поверхность с уменьшением
радиуса до определенного от оси вала размера цилиндрической части ротора, в виде криволинейной поверхности, для обеспечения вывода выдвижной лопасти из рабочей камеры
при взаимодействии этой криволинейной поверхности с торцевой поверхностью выдвижной лопасти. На цилиндрической части лопасти ротора установлена уплотнительная пластина 17. Пластина в сечении имеет форму прямоугольника (фиг. 4), установлена в пазу на
роторе с таким же сечением и предназначена, кроме уплотнения, для отсечения камеры
сгорания от рабочей камеры силового агрегата в период закачки сжатой рабочей смеси.
Пластина выполняется подпружиненной к цилиндрической внутренней поверхности статора пружинами, мощность которых больше мощности пружины выдвижной лопасти, а
сектор пластины больше сектора паза выдвижной лопасти, для обеспечения беспрепятственного прохождения ротора под выдвижной лопастью. Ротор с одной стороны снабжен
боковиной 18 в виде плоского цилиндра, соосной с валом двигателя и прилегающей к боковине статора 19 силового агрегата. С другой стороны ротор прилегает к боковине платформы. Статор 19, составляющий вторую половину статора двигателя, включает в себя
цилиндрическую часть, боковину с посадочным местом для вала и корпус, закрывающий
механизмы на его цилиндрической части. На цилиндрической части статора установлена
выдвижная лопасть 20, подпружиненная к ротору при помощи рычага 21 и возвратной
пружины 22. Ротор и выдвижная лопасть делят внутренний объем силового агрегата, полученный между внутренней цилиндрической поверхностью статора, поверхностью ротора,
боковиной ротора и боковиной платформы, на рабочие камеры 24, 25. В цилиндрической
части статора 19 выполнена камера сгорания 26 в виде полости со свечой зажигания или
форсункой, сообщаемая с рабочей камерой 24, образующейся за выдвижной лопастью от
направления вращения ротора. Камера сгорания имеет возможность отсечения от рабочей
камеры цилиндрической поверхностью лопасти ротора в ходе закачки сжатой рабочей
смеси из рабочей камеры компрессора. На статоре выполнено окно 27 для выпуска отработанных газов, сообщаемое с рабочей камерой 25, образующейся перед выдвижной лопастью.
Платформа 28 (фиг. 3) выполнена в виде плоского цилиндра, соосного с валом двигателя, и вместе с ротором 2 компрессора и его боковиной 4 с одной стороны, ротором 16
силового агрегата с боковиной 18 с другой стороны образует единый ротор, выполненный
в виде одной детали, жестко посаженной на вал двигателя. Платформа снабжена перепускным окном 29 для перекачки сжатой рабочей смеси. Перепускное окно 29 имеет возможность сопрягаться с камерой сгорания и перепускным каналом 12 на статоре
компрессора на период закачки сжатой рабочей смеси и отсекаться по окончании закачки
8
BY 13190 C1 2010.06.30
(невидимое на фиг. 3 перепускное окно 29 условно показано тонкой линией в фазе совпадения).
На платформе 28 выполнена роторная часть масляного насоса двигателя (фиг. 1, 2, 3),
состоящая из перфорированного полого цилиндра 30, имеющего на наружной части рабочие
лопасти насоса 31, прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям половин
корпусов статоров компрессора и силового агрегата. Полый цилиндр жестко устанавливается своей внутренней поверхностью на цилиндрическую часть платформы.
Статоры компрессора и силового агрегата снабжены корпусами 34, 35, закрывающими
механизмы, установленные на их цилиндрических частях, которые уплотнены между собой посредством эластичной прокладки для герметизации двигателя и стянуты по окружности стяжными болтами с пружинами для самоуплотнения трущихся частей ротора и
статоров при их износе. На корпусах 34, 35 выполнены каналы для выхода масла 36, 37
для масляного насоса.
В этом двигателе возможен вариант изменения степени сжатия закачиваемой в камеру
сгорания рабочей смеси. Для этого механизм вывода выдвижной лопасти роторнопоршневого компрессора снабжен регулируемым ограничителем опускания 38 (на фиг. 1
условно показан тонкой линией) выдвижной лопасти в рабочую камеру компрессора, что
изменяет объем сжимаемой рабочей смеси. Регулятор (как вариант) выполнен в виде ролика, эксцентрично посаженного на ось, с возможностью поворота его для выполнения
регулировки.
Для гарантированного и своевременного возврата выдвижных лопастей на подпружиненных рычагах к выдвижным лопастям устанавливается по одному ролику 9, 23, а на
внутренней цилиндрической части масляного насоса устанавливается по одному кулачку 32, 33
с возможностью воздействия их на ролики для гарантированного и своевременного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры.
Двигатель работает следующим образом. При вращении вала двигателя между лопастью на роторе и выдвижной лопастью в рабочей камере 10 компрессора создается разрежение, что способствует засасыванию рабочей смеси из карбюратора в эту рабочую
камеру. Одновременно происходит сжатие рабочей смеси в рабочей камере 11, закачанной
от предыдущего такта. В конце такта сжатия перепускное окно 29 платформы сопрягается
с камерой сгорания 26 силового агрегата и с перепускным каналом 12 компрессора, что
способствует закачке сжатой рабочей смеси от рабочей камеры 11 компрессора в камеру
сгорания. К этому моменту лопасть ротора 16 силового агрегата своей цилиндрической
частью отсекает камеру сгорания от рабочей камеры 24 силового агрегата. По окончании
закачки перепускное окно 29 отсекается вращающейся платформой от камеры сгорания и
перепускного канала 12, свечой зажигания поджигается рабочая смесь, а лопасть ротора
силового агрегата открывает камеру сгорания в рабочую камеру 24, где начинается рабочий ход двигателя. В рабочей камере 25 производится выпуск отработанных газов через
выпускное окно 27. Через каждые 360 градусов оборота вала, что составляет один такт работы двигателя, цикл повторяется. 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 и механизмов принудительного возврата (если таковые устанавливаются). Масляный насос работает по принципу центробежного насоса.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 2) состоит из роторнопоршневого компрессора и роторно-поршневого силового агрегата (фиг. 5-10).
Роторно-поршневой компрессор (фиг. 5, 7) состоит из общего вала 1 двигателя, на котором установлен однолопастный ротор 2. Цилиндрическая часть поверхности лопасти
ротора, контактирующаяся с внутренней поверхностью статора, с одной стороны выполняется криволинейной с уменьшением радиуса до определенного от оси вала размера, в
виде убывающей одновитковой спирали Архимеда или другой криволинейной поверхно9
BY 13190 C1 2010.06.30
сти, для обеспечения вывода выдвижной лопасти из рабочей камеры при взаимодействии
этой криволинейной поверхности с торцевой поверхностью выдвижной лопасти. На цилиндрической части ротора выполнена уплотнительная пластина 3, подпружиненная и
прилегающая к внутренней цилиндрической поверхности статора 4. Пластина в сечении
имеет форму параллелограмма, установлена в пазу ротора с таким же сечением, для беспрепятственного прохождения ротора под выдвижной лопастью (на фиг. 9 показан вид сверху
на подпружиненную пластину). Статор 4 компрессора состоит из двух боковин, цилиндрической части и корпуса, закрывающего механизмы на его цилиндрической части. На
цилиндрической части статора выполнена выдвижная лопасть 5, подпружиненная рычагом 6 и пружиной 7 к поверхности ротора. Ротор и выдвижная лопасть делят внутренний
объем в компрессоре на рабочие камеры 8, 9. На статоре выполнен впускной канал 10, ведущий в рабочую камеру, образующуюся за выдвижной лопастью (вариант), или впускной канал 11, выполненный по оси вала двигателя, сопряженный с каналом 12 в роторе,
ведущим в рабочую камеру, образующуюся за лопастью ротора от направления его вращения (впускной канал 11, 12 на фиг. 4 условно выполнен тонкой линией). Рабочая камера 9 перед выдвижной лопастью снабжена перепускным каналом 13 для перекачки сжатой
рабочей смеси в камеру сгорания силового агрегата.
Роторно-поршневой силовой агрегат (фиг. 6, 7) состоит из однолопастного ротора 14,
размещенного на общем валу 1 двигателя. Цилиндрическая часть поверхности лопасти
ротора, контактирующаяся с внутренней поверхностью статора, с одной стороны выполняется в виде криволинейной поверхности с уменьшением радиуса до определенного от
оси вала размера цилиндрической части ротора, для обеспечения вывода выдвижной лопасти из рабочей камеры при взаимодействии этой криволинейной поверхности с торцевой поверхностью выдвижной лопасти. На цилиндрической части ротора выполнена
уплотнительная пластина 15, подпружиненная и прилегающая к внутренней цилиндрической поверхности статора 16. Пластина в сечении имеет форму параллелограмма, установлена в пазу ротора с таким же сечением для беспрепятственного прохождения ротора
под выдвижной лопастью (на фиг. 9 показан вид сверху на подпружиненную пластину).
Статор 16 состоит из двух боковин, цилиндрической части и корпуса, закрывающего механизмы на его цилиндрической части. На цилиндрической части статора выполнена выдвижная лопасть 17, подпружиненная рычагом 18 и пружиной 19 к поверхности ротора
торцевой частью со скошенной поверхностью для беспрепятственного прохождения под
выдвижной лопастью ротора с подпружиненной пластиной. Ротор и выдвижная лопасть
делят внутренний объем в компрессоре на рабочие камеры 20, 21. В цилиндрической части
статора размещена камера сгорания 22 за выдвижной лопастью от направления вращения
ротора. 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
одинаковой с первой. Камера сгорания имеет возможность вращения: для обеспечения закачки сжатой рабочей смеси через окно в стакане 26 от рабочей камеры компрессора через
его перепускной канал 13, для обеспечения сопряжения окна в стакане с рабочей камерой 20
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 перед выдвижной лопастью выполнено выпускное окно 28 для выпуска отработанных газов из рабочей камеры силового агрегата.
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 29 (фиг. 6), кинетически связанных с роторной частью двигателя, с возможностью их вращения для взаимо10
BY 13190 C1 2010.06.30
действия с кулачками или роликами 30 на подпружиненных рычагах к выдвижным лопастям для принудительного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры.
Для лучшего уплотнения роторов и статоров на каждой боковине роторов возможно
установить уплотнительные пластины 31 (фиг. 8) между уплотнительной пластиной 15 (3)
на цилиндрической части ротора и валом двигателя. Каждая пластина скошенной торцевой поверхностью сопряжена со скошенной торцевой поверхностью пластины на цилиндрической части ротора, подпружинена к этой торцевой поверхности и к боковине статора.
На боковинах статоров устанавливаются уплотнительные пластины 32 (фиг. 10), 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 33 (фиг. 6), которая устанавливается в
посадочной части статора для стакана камеры сгорания с возможностью контактирования
нити накаливания, при вращении камеры сгорания, со сжатой рабочей смесью после окончания закачки в камеру сгорания. При этом свеча с нитью накаливания может быть активной
при накаливании электрическим током, пассивной при разогреве от горящих рабочих газов или комбинированной.
В двигателе возможно изменение степени сжатия закачиваемой в камеру сгорания рабочей смеси. Для этого подпружиненный рычаг выдвижной лопасти роторно-поршневого
компрессора снабжен регулируемым ограничителем опускания 34 (фиг. 5) выдвижной лопасти в рабочую камеру компрессора, что изменяет объем сжимаемой рабочей смеси. Регулятор
выполнен (вариант) в виде ролика, эксцентрично посаженного на ось, с возможностью его
поворота для обеспечения регулировки.
В данном двигателе имеется возможность выполнения шестеренчатого масляного насоса на базе шестерни 24 (фиг. 7), соосной с вращающейся камерой сгорания, и шестерни
25 на общем валу двигателя. На корпусе, закрывающем шестерни, выполняются впускное
и выпускное окна 35.
Двигатель работает следующим образом. При вращении ротора рабочая смесь засасывается в рабочие камеры компрессора. В РК 8 происходит начало закачки, в РК 23 рабочая
смесь закачана в предыдущем такте. В конце такта сжатия окно 26 вращающейся камеры
сгорания совмещается с перепускным каналом 13 и происходит закачка в камеру сгорания
сжатой горючей смеси. При дальнейшем вращении камеры сгорания окно камеры отсекается от перепускного окна, происходит зажигание рабочей смеси в камере сгорания, после
чего окно камеры сгорания открывается в рабочую камеру 20, где происходит рабочий
ход двигателя. В конце рабочего хода окно камеры сгорания отсекается от рабочей камеры, где производился рабочий ход, и совмещается с выпускным окном 27 для выпуска отработанных газов. После выпуска камера сгорания подготовлена к следующему циклу
работы. Выпуск отработанных газов из рабочей камеры силового агрегата производится
через выпускное окно 28. Через каждые 360 градусов оборота вала, что составляет один
такт работы двигателя, цикл повторяется. 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 и механизмов принудительного возврата (если таковые устанавливаются).
Источники информации:
1. Патент RU 2027883 C1, МПК F 02 B 53/00.
2. Патент BY 8504, МПК F 02B 53/00.
11
BY 13190 C1 2010.06.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
12
BY 13190 C1 2010.06.30
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 9
13
BY 13190 C1 2010.06.30
Фиг. 10
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
14
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
281 Кб
Теги
патент, by13190
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа