close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13191

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13191
(13) C1
(19)
F 02B 53/00
РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20070043
(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 2175720 C2, 2001.
RU 2031248 C1, 1995.
US 4590761, 1986.
BY 13191 C1 2010.06.30
(57)
1. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий общий вал, на
котором установлен роторно-поршневой компрессор, включающий в себя жестко посаженный на общий вал ротор в виде плоского цилиндра с двумя симметрично расположенными лопастями на его цилиндрической части, помещенный в статор, состоящий из двух
боковин, на которых через 180 градусов по окружности выполнено по два перепускных
Фиг. 1
BY 13191 C1 2010.06.30
окна, при этом пары перепускных окон одной боковины смещены относительно пары на
другой боковине на 90 градусов, и цилиндрической части, на которой через 90 градусов по
окружности установлены четыре выдвижных лопасти, каждая из которых содержит механизм вывода лопасти из рабочей камеры в виде коромысла, возвратной пружины и двух
роликов, один из которых предназначен для вывода лопасти из рабочей камеры, а другой для гарантированного возврата выдвижной лопасти совместно с возвратной пружиной в
рабочую камеру; выполненный по оси общего вала впускной канал для впуска горючей
смеси в рабочие камеры, сопряженный с двумя каналами в роторе, ведущими в рабочие
камеры, образующиеся за лопастями роторов от направления его вращения; два роторнопоршневых силовых агрегата, размещенных на общем валу по обе стороны от роторнопоршневого компрессора, каждый из которых включает в себя ротор в виде плоского цилиндра с двумя лопастями, симметрично расположенными на его цилиндрической части,
заключенной между двумя боковинами, одна из которых своей плоскостью прилегает к
боковине статора силового агрегата, а другая - к боковине статора компрессора, которая
содержит два выполненных через 180 градусов по окружности перепускных окна, с возможностью их сопряжения с перепускными окнами на боковинах компрессора; статор,
состоящий из боковины с посадочным местом для общего вала и цилиндрической части,
на которой через 180 градусов по окружности размещены две выдвижные лопасти с механизмами их вывода из рабочих камер в виде коромысла, возвратной пружины и двух роликов, один из которых предназначен для вывода выдвижной лопасти из рабочей камеры,
а другой - для гарантированного возврата совместно с возвратной пружиной лопасти в рабочую камеру, две камеры сгорания со свечами зажигания в виде полостей в цилиндрической части статора, сообщаемых с рабочими камерами, образующимися за выдвижными
лопастями от направления вращения ротора, с возможностью через каждые 90 градусов
поворота общего вала одновременного отсечения двух камер сгорания от этих рабочих
камер цилиндрическими поверхностями лопастей ротора, поочередно, в одном или другом
роторно-поршневом силовом агрегате, в ходе закачки сжатой рабочей смеси в камеры
сгорания из рабочих камер компрессора через два перепускных окна на одной или другой
боковине компрессора, имеющих возможность сопряжения в период закачки сжатой рабочей смеси через перепускные окна на боковине ротора с камерами сгорания и отсечки
по окончании закачки; два выпускных окна для выпуска отработанных газов, сообщаемых
с рабочими камерами, образующимися перед выдвижными лопастями, при этом две выдвижные лопасти, две камеры сгорания и два выпускных окна одного роторно-поршневого силового агрегата смещены относительно однотипных узлов другого силового агрегата на
90 градусов; масляный насос, выполненный на роторах роторно-поршневых силовых агрегатов и включающий в себя полый перфорированный цилиндр, внутренней частью жестко посаженный на цилиндрическую часть боковины ротора, прилегающей к боковине
компрессора, и снабженный на внутренней части двумя кулачками для взаимодействия с
механизмами вывода выдвижных лопастей компрессора и двумя кулачками для взаимодействия с механизмами вывода выдвижных лопастей силового агрегата при прохождении
под ними лопастей роторов, на внешней части полого перфорированного цилиндра выполнены рабочие лопасти масляного насоса, прилегающие к внутренним цилиндрическим
поверхностям статоров компрессора и силового агрегата для обеспечения выкачивания
масла из полостей статоров через каналы для выхода масла, выполненные на половинах
статоров силовых агрегатов, которые соединены по окружности со статором роторнопоршневого компрессора стяжными болтами с пружинами, с уплотнением между собой
эластичной прокладкой.
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.
2
BY 13191 C1 2010.06.30
3. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий общий вал, на
котором установлен роторно-поршневой компрессор, включающий жестко посаженный
на общий вал двухлопастный ротор, цилиндрические поверхности лопастей которого,
контактирующие с внутренними поверхностями статоров, переходят в криволинейную
поверхность в виде убывающей одновитковой спирали Архимеда с уменьшением радиуса
до определенного от оси общего вала размера для обеспечения вывода выдвижных лопастей из рабочих камер при взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей, при этом на цилиндрических частях роторы
содержат подпружиненные и прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям
статоров уплотнительные пластины с сечением в форме параллелограмма, установленные
в пазах с таким же сечением для исключения западания торцевой части выдвижной лопасти в паз уплотнительной пластины при прохождении роторов под выдвижными лопастями; статор, на цилиндрической части которого через 90 градусов установлены четыре
подпружиненных к ротору выдвижных лопасти, четыре выполненных за выдвижными лопастями от направления вращения ротора впускных окна, перепускные каналы, выходящие из рабочих камер перед выдвижными лопастями для перекачки сжатой рабочей смеси
одновременно в две камеры сгорания одного или второго роторно-поршневого силового
агрегата, которые размещены на общем валу по обе стороны от роторно-поршневого компрессора и каждый включает в себя ротор в виде плоского цилиндра с двумя симметрично
расположенными лопастями на его цилиндрической части, статор, на цилиндрической
части которого через 180 градусов установлены две выдвижных лопасти, каждая снабженная механизмом ее вывода из рабочей камеры в виде коромысла и двух роликов, один
из которых предназначен для вывода из рабочей камеры, а другой - для гарантированного
возврата совместно с возвратной пружиной в рабочую камеру; две камеры сгорания со
свечами зажигания, выполненных за выдвижными лопастями от направления вращения
ротора, 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 одновременной закачки в две камеры
сгорания одного или другого силового агрегата сжатой рабочей смеси через окна в стаканах и через перепускные каналы от рабочих камер компрессора при их сопряжении, для
обеспечения сопряжения окон в стаканах с рабочими камерами силового агрегата в ходе
рабочего хода и для обеспечения сопряжения окон в стаканах с выпускными окнами для
выпуска отработанных газов из камер сгорания, при этом внешняя часть стаканов камер
сгорания выполнена конусной и подпружиненной к конусным посадочным частям на статоре для исключения их заклинивания при температурном расширении, а на соосных с
камерами сгорания валах выполнен механизм с кулачками для взаимодействия с роликами
для вывода и гарантированного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры, на статоре силового агрегата выполнены два выпускных окна перед выдвижными лопастями для
выпуска отработанных газов из рабочих камер, при этом две выдвижных лопасти, две камеры сгорания и два выпускных окна одного роторно-поршневого силового агрегата смещены относительно однотипных узлов другого силового агрегата на 90 градусов.
4. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что роторно-поршневые силовые агрегаты
включают в себя двухлопастные роторы, цилиндрические поверхности лопастей которых,
контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят в
криволинейную поверхность в виде убывающей одновитковой спирали Архимеда с
уменьшением радиуса до определенного размера от оси вала для обеспечения вывода выдвижных лопастей из рабочих камер при взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей; на цилиндрических частях роторы
содержат подпружиненные и прилегающие к внутренним цилиндрическим поверхностям
статоров уплотнительные пластины с сечением в форме параллелограмма, установленные
в пазах с таким же сечением для исключения западания торцевой части выдвижной лопа3
BY 13191 C1 2010.06.30
сти в паз уплотнительной пластины при прохождении роторов под выдвижными лопастями, при этом выдвижные лопасти на статорах снабжены роликами для гарантированного
возврата выдвижных лопастей.
5. 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.
6. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что между 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. 3, 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 изобретением по конструкции составных частей двигателя является роторный двигатель пат. № 1831576 A3, МПК F 01C 1/06, 1/356, Германия (автор не назван),
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 пат. RU 2027883 С1, авторы Каверин И.В. и Коробов С.П. Двигатель содержит роторпоршень, 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 патент BY № 8504, 2006.06.12, автор Потис В.М., 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 компрес4
BY 13191 C1 2010.06.30
сора 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. Такая конструкция также порождает в
ходе такта сжатия в компрессоре и в течение рабочего хода силового агрегата создание
несимметричных динамических нагрузок на вал двигателя, обусловленных силой давления рабочих газов между цилиндрической поверхностью статоров и цилиндрической поверхностью роторов, размещенных на валу двигателя, что вызывает износ в ходе работы
двигателя посадочных мест вала на боковинах статоров. Также данная конструкция требует выполнения балансировки роторов двигателя.
Задачей предлагаемого изобретения является создание на базе указанного изобретения
компактной конструкции роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с несколькими рабочими ходами, обеспечивающими непрерывность общего рабочего хода на валу
двигателя, обеспечивающие симметричные нагрузки на вал двигателя и балансировку его
роторной части.
Задачей изобретения также является построение на базе роторных и статорных частях
двигателя масляных насосов для перекачки жидкой смазки из полостей статоров к элементам двигателя.
Это достигается (вариант 1) построением роторно-поршневого двигателя внутреннего
сгорания, который содержит на общем валу двигателя один общий роторно-поршневой
компрессор и два роторно-поршневых силовых агрегата, размещенных по обе стороны от
компрессора. Роторно-поршневой компрессор двигателя включает в себя жестко посаженный на общий вал двигателя ротор в виде плоского цилиндра с двумя симметрично
расположенными лопастями на его цилиндрической части, что обеспечивает его балансировку, и статор, состоящий из цилиндрической части, заключенной между двумя боковинами. На каждой боковине статора выполнено по два перепускных окна через 180
градусов по окружности боковин, а пары окон одной боковины смещены относительно
другой пары на другой боковине на 90 градусов. На цилиндрической части статора установлено четыре выдвижные лопасти через 90 градусов по окружности статора. Каждая
выдвижная лопасть снабжена механизмом вывода лопасти из рабочей камеры в виде коромысла и двух роликов, один из которых предназначен для вывода лопасти из рабочей
камеры, а другой - для гарантированного возврата совместно с возвратной пружиной выдвижной лопасти в рабочую камеру. Впускной канал, для впуска горючей смеси в рабочие
камеры, выполнен в виде канала по оси вала двигателя, сопряженного с двумя каналами в
роторе, ведущими в рабочие камеры, образующиеся за лопастями роторов от направления
его вращения. Каждый роторно-поршневой силовой агрегат состоит из размещенного на
общем валу двигателя, ротора в виде плоского цилиндра с двумя боковинами и с двумя
симметрично расположенными лопастями на цилиндрической части плоского цилиндра.
Одна из боковин своей плоскостью примыкает к боковине статора силового агрегата, а
другая боковина примыкает к боковине статора компрессора и содержит два перепускных
окна, через 180 градусов по ее окружности. Эти перепускные окна имеют возможность
сопряжения, в ходе закачки сжатой рабочей смеси, с двумя перепускными окнами на боковинах компрессора и двумя камерами сгорания. Статор силового агрегата состоит из
боковины с посадочным местом для вала и цилиндрической части. На цилиндрической
части статора размещены две выдвижные лопасти с механизмами вывода их из рабочих
камер в виде коромысла с двумя роликами, один из которых предназначен для вывода выдвижной лопасти из рабочей камеры, а другой для гарантированного возврата совместно с
возвратной пружиной лопасти в рабочую камеру. В цилиндрической части статора выполнены две камеры сгорания со свечами зажигания в виде полостей в цилиндрической части
статора, сообщаемые с рабочими камерами, образующимися за выдвижными лопастями
5
BY 13191 C1 2010.06.30
от направления вращения ротора. Две камеры сгорания одного или другого роторнопоршневого силового агрегата имеют возможность через каждые 90 градусов оборота вала
одновременно отсекаться от этих рабочих камер цилиндрическими поверхностями лопастей ротора, в ходе закачки сжатой рабочей смеси в камеры сгорания из рабочих камер
компрессора через два перепускных окна на боковине компрессора и через два перепускных окна на боковине ротора силового агрегата, прилегающей к боковине компрессора,
имеющих возможность сопрягаться в период закачки сжатой рабочей смеси и отсекаться
по окончании закачки. На статоре выполнены два выпускных окна для выпуска отработанных газов, сообщаемых с рабочими камерами, образующимися перед выдвижными лопастями. Две выдвижные лопасти, две камеры сгорания и два выпускных окна одного
роторно-поршневого силового агрегата, смещены относительно однотипных узлов другого силового агрегата на 90 градусов. Масляный насос, выполнен на роторной части каждого роторно-поршневого силового агрегата. Каждый масляный насос включает в себя
роторную часть в виде полого перфорированного цилиндра, внутренней частью жестко
посаженного на цилиндрическую часть боковины ротора, прилегающей к боковине компрессора, и снабженного двумя кулачками для обеспечения возможности взаимодействия
с механизмами вывода выдвижных лопастей компрессора и двумя кулачками для обеспечения возможности взаимодействия с механизмами 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 статора компрессора и силового агрегата, для обеспечения
выкачивания масла из полостей статора через канал для выхода масла, выполненный на
половинах статоров силовых агрегатов. Два статора роторно-поршневых силовых агрегатов и статор роторно-поршневого компрессора соединяются между собой по окружности
в общий корпус двигателя стяжными болтами с пружинами, с уплотнением между собой
при помощи эластичной прокладки для герметизации двигателя.
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, по обе стороны от которого установлены два роторно-поршневых силовых агрегата для выполнения тактов
рабочего хода и выпуска двигателя. Роторно-поршневой компрессор включает в себя, жестко установленный на общем валу двигателя двухлопастный ротор, цилиндрические поверхности лопастей которого, контактирующие с внутренними поверхностями статоров,
переходят в криволинейную поверхность с уменьшением радиуса до определенного размера от оси вала, 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, при этом на цилиндрических частях 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. Статор
компрессора состоит из цилиндрической части, заключенной между двумя боковинами.
На цилиндрической части установлены через 90 градусов между собой четыре выдвижные
лопасти, подпружиненные к ротору. На статоре выполнены четыре впускных окна за выдвижными лопастями от направления вращения ротора и перепускные каналы, выходящие
из рабочих камер перед выдвижными лопастями, для перекачки сжатой рабочей смеси од6
BY 13191 C1 2010.06.30
новременно в две камеры сгорания одного или другого роторно-поршневого силового агрегата. Каждый роторно-поршневой силовой агрегат включает в себя двухлопастный ротор в виде плоского цилиндра с двумя симметрично расположенными лопастями на его
цилиндрической части и статор, состоящий из цилиндрической части, заключенной между
двумя боковинами. На цилиндрических частях статоров установлено по две выдвижные
лопасти через 180 градусов по их окружностям, каждая снабженная механизмом вывода
лопасти из рабочей камеры в виде коромысла и двух роликов, один из которых предназначен для вывода лопасти из рабочей камеры, а другой - для гарантированного возврата
совместно с возвратной пружиной выдвижной лопасти в рабочую камеру. Две камеры
сгорания со свечами зажигания установлены за выдвижными лопастями от направления
вращения ротора, каждая 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 одновременной закачки в две камеры сгорания одного или другого силового агрегата сжатой
рабочей смеси через окна в стаканах и через перепускные каналы от рабочих камер компрессора при их сопряжении, для обеспечения сопряжения окон в стаканах с рабочими
камерами силового агрегата в ходе рабочего хода и для обеспечения сопряжения окон в
стаканах с выпускными окнами для выпуска отработанных газов из камер сгорания.
Внешняя часть стаканов камер сгорания выполняется конусной и подпружиненной к конусным посадочным частям на статоре для исключения заклинивания при температурном
расширении вращающихся камер сгорания. На валах, соосных с камерами сгорания, выполнен механизм с кулачками для взаимодействия с роликами для вывода и гарантированного возврата выдвижных лопастей в рабочие камеры. На статоре силового агрегата
выполнены два выпускных окна перед выдвижными лопастями для выпуска отработанных
газов из рабочих камер. Две выдвижные лопасти, две камеры сгорания и два выпускных
окна одного роторно-поршневого силового агрегата смещены относительно однотипных
узлов другого силового агрегата на 90 градусов.
В роторно-поршневых силовых агрегатах возможен вариант с двухлопастными роторами,
цилиндрические поверхности лопастей которых, контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят в криволинейную поверхность с уменьшением радиуса до определенного размера от оси вала, 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 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. При этом выдвижные лопасти на статорах силовых агрегатов могут
быть снабжены только роликами для гарантированного возврата выдвижных лопастей.
Для зажигания рабочей смеси в роторно-поршневом силовом агрегате возможно использование свечей 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.
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
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.
7
BY 13191 C1 2010.06.30
На базе шестерен, соосных с вращающимися камерами сгорания, и шестерни на общем валу, двигатель возможно снабдить шестеренчатым масляным насосом.
Для пояснения конструкции двигателя прилагаются следующие графические материалы:
Фиг. 1. Роторно-поршневой компрессор, поперечный разрез.
Фиг. 2. Роторно-поршневой силовой агрегат, левый от компрессора, поперечный разрез (1РПСА).
Фиг. 3. Роторно-поршневой силовой агрегат, правый от компрессора, поперечный разрез (2РПСА).
Фиг. 4. Продольный разрез двигателя согласно разрезов на фиг. 1-3, А-А, Б-Б, В-В.
Фиг. 5. Разрез двигателя по радиусу расположения рабочих камер, развернутый в
плоскость.
Фиг. 6. Вариант роторов двигателя с лопастями, подпружиненными к цилиндрической
внутренней поверхности статора.
Фиг. 7. Вариант роторов двигателя с подпружиненными пластинами на лопастях роторов.
Фиг. 8. Роторно-поршневой компрессор (вариант 2) с ротором в виде эллипса, поперечный разрез.
Фиг. 9. Роторно-поршневой компрессор (вариант 2) с лопастями ротора в форме частей одновитковой спирали Архимеда, поперечный разрез.
Фиг. 10. Роторно-поршневой силовой агрегат (вариант 2), левый от компрессора
(1РПСА).
Фиг. 11. Роторно-поршневой силовой агрегат (вариант 2), правый от компрессора
(2РПСА).
Фиг. 12. Роторно-поршневой силовой агрегат (вариант 2) с лопастями ротора в форме
частей одновитковой спирали Архимеда, поперечный разрез.
Фиг. 13. Продольный разрез двигателя (вариант 2).
Фиг. 14. Вид сверху на подпружиненные пластины в форме параллелограмма на цилиндрических частях лопастей роторов.
Фиг. 15. Роторы двигателя с подпружиненными уплотнительными пластинами к боковинам статоров.
Фиг. 16. Статоры двигателя с подпружиненными уплотнительными пластинами к выдвижным лопастям и к боковинам роторов.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 1) состоит из одного
общего вала, на котором устанавливается один общий роторно-поршневой компрессор
(РПК), к боковинам статора которого примыкает по одному роторно-поршневому силовому агрегату (1РПСА, 2РПСА).
Роторно-поршневой компрессор (фиг. 1, 4, 5), размещенный на валу 1 двигателя, состоит из ротора 2, выполненного в виде плоского цилиндра с двумя лопастями, симметрично расположенными на его цилиндрической части, что обеспечивает его балансировку.
Статор 3 компрессора состоит из цилиндрической части, заключенной между двумя боковинами и корпуса, закрывающего механизмы, расположенные на его цилиндрической части.
На цилиндрической части статора, через каждые 90 градусов по окружности, размещены
четыре выдвижные лопасти 4 с механизмами вывода этих лопастей из рабочих камер, в
виде коромысел 5 с роликами 6, для вывода выдвижных лопастей из рабочих камер, и роликами 7, для гарантированного возврата совместно с возвратными пружинами лопастей в
рабочие камеры, что обеспечивает уменьшение мощности пружин и, при этом, уменьшение сил трения между трущимися деталями. На каждой боковине статора выполнено по
два симметрично расположенных относительно вала двигателя перепускных окна 8 (9)
для перекачки сжатой рабочей смеси в камеру сгорания. Перепускные окна размещены
перед выдвижными лопастями и сообщаются с рабочими камерами, образующимися перед выдвижными лопастями. Пары окон 8 одной боковины смещены на 90 градусов отно8
BY 13191 C1 2010.06.30
сительно другой пары перепускных окон 9 на другой боковине (на фиг. 1 невидимые окна 9
условно показаны тонкой линией). Впускной канал для рабочей смеси в рабочие камеры
компрессора выполнен в виде канала 10 по оси вала, сопряженный с каналами 11 в роторе,
ведущими в две рабочие камеры 12, 15, образующимися за лопастями роторов от направления вращения вала двигателя. Лопасти роторов и выдвижные лопасти делят объем тороидальной формы компрессора, образованный между цилиндрическими частями статора
и ротора, боковинами статора, на отдельные рабочие камеры. В фазе расположения узлов
двигателя на фиг. 1 - рабочие камеры 12-17.
Каждый роторно-поршневой силовой агрегат (фиг. 2, 3, 4, 5) включает в себя ротор,
состоящий из цилиндрической части 20, заключенной между двумя боковинами 21, 22. На
цилиндрической части ротора симметрично расположены две лопасти, что обеспечивает
балансировку ротора. Боковиной 21 ротор примыкает к боковине статора компрессора, а
боковиной 22 - к боковине статора силового агрегата. Статоры силовых агрегатов 23 включает в себя цилиндрическую часть, одну боковину с посадочным местом для вала двигателя и корпус, закрывающий механизмы на его цилиндрической части. На цилиндрической
части статора установлено по две выдвижные лопасти 24, размещенные по окружности статора через 180 градусов. Выдвижные лопасти снабжены механизмами вывода этих лопастей из рабочих камер в виде коромысел 25, роликов 26, для вывода выдвижных лопастей
из рабочих камер, и роликов 27, для гарантированного возврата совместно с возвратными
пружинами выдвижных лопастей в рабочие камеры. Лопасти роторов и выдвижные лопасти делят объем тороидальной формы, образованный между цилиндрическими поверхностями ротора и статора, боковинами ротора, на рабочие камеры 28-31(1РПСА), (39-42)
(2РПСА). На статоре имеется два окна 32 для выпуска отработанных газов, сообщаемых с
рабочими камерами, расположенными перед выдвижными лопастями от направления
вращения вала двигателя. В цилиндрической части статора исполнены в виде полостей
две камеры сгорания 33, каждая со свечой зажигания, размещенные по окружности статора
через 180 градусов между собой. Камеры сгорания сообщаются с рабочими камерами 28, 30
(40, 42), расположенными за выдвижными лопастями. На боковинах 21 роторов выполнено по два перепускных окна 34 (невидимые на фиг. 1-4 окна условно обозначены тонкой
линией), с возможностью сопряжения их с перепускными окнами 8, 9 на боковинах статора
компрессора и камерами сгорания 33 в ходе закачки в них сжатой рабочей смеси.
На боковине 21 каждого ротора РПСА (фиг. 4) выполнена роторная часть масляных
насосов. Каждый ротор насоса включает в себя полый перфорированный цилиндр 35,
внутренней своей цилиндрической частью жестко посаженный на цилиндрическую часть
боковины 21 ротора. На внутренних цилиндрических частях полых цилиндров масляных
насосов выполнено по два кулачка 18 (фиг. 1) для взаимодействия с механизмами вывода
выдвижных лопастей из рабочих камер компрессора и по два кулачка 19 (фиг. 2, 3) для
взаимодействия с механизмами выдвижных лопастей силовых агрегатов. На внешних цилиндрических частях масляных насосов выполнены рабочие лопасти 36 насосов. Статором
для насосов является внутренние цилиндрические части корпусов статоров силовых агрегатов и компрессора. На статорах силовых агрегатов выполнены выпускные каналы 37 для
выкачивания масла из полостей компрессора и силовых агрегатов.
Выдвижные лопасти с механизмами вывода их из рабочих камер, окна для выпуска
отработанных газов, камеры сгорания со свечами одного силового агрегата смещены относительно таких же деталей другого силового агрегата на 90 градусов. Это обеспечивает разницу
начал на 90 градусов одной пары синхронно протекающих рабочих ходов в одном силовом агрегате по отношению к другой паре синхронно протекающих рабочих ходов другого силового агрегата. На фиг. 5 показан разрез по радиусу расположения рабочих камер,
развернутый в плоскость, в фазе расположения элементов двигателя согласно фиг. 1-4.
Два корпуса статоров 23 силовых агрегатов и корпус статора 3 компрессора соединены между собой по окружности стяжными болтами с пружинами. Между корпусами ста9
BY 13191 C1 2010.06.30
торов установлены эластичные прокладки для герметизации двигателя. Такая конструкция
обеспечивает самоуплотнение между трущимися боковыми поверхностями роторов силовых агрегатов с боковинами статоров компрессора и силовых агрегатов при их износе.
Для лучшего уплотнения цилиндрических поверхностей роторов с внутренними цилиндрическими поверхностями статоров лопасти роторов могут быть подпружиненными к поверхностям статоров (фиг. 6) или лопасти роторов могут снабжаться уплотнительными
пластинами, подпружиненными к внутренним цилиндрическим поверхностям статоров
(фиг. 7).
Двигатель работает следующим образом. При вращении вала 1 двигателя в роторнопоршневом компрессоре (фиг. 1) за один такт, что равно 90 градусов оборота вала, между
лопастью ротора и выдвижной лопастью 4 создается разряжение, что способствует засасыванию рабочей смеси от карбюратора через каналы 10, 11 в две рабочие камеры 12, 15.
В двух камерах 13, 16 компрессора в это же время происходит сжатие рабочей смеси, поступившей от предыдущего такта. В конце такта сжатия два перепускных окна 34, вращающейся боковины ротора 21 силового агрегата, совмещается с окнами 8, например, на
боковине статора РПК и двумя камерами сгорания 33 первого силового агрегата. Это способствует закачке сжатой рабочей смеси в эти камеры сгорания, которые к этому моменту
работы отсекается от рабочих камер 28, 30 цилиндрическими поверхностями лопастей ротора. По окончании закачки смеси в камеры сгорания, вращающаяся боковина ротора отсекает окна 34 от окон 8 на боковине статора компрессора и от камер сгорания 33.
Свечами зажигания поджигается рабочая смесь, после чего вращающиеся лопасти ротора
силового агрегата открывают камеры сгорания, и в рабочих камерах 28, 30 рабочие газы
начинают производить два синхронных рабочих хода, что обеспечивает симметричную
нагрузку на вал двигателя. В двух рабочих камерах 29, 31 силового агрегата происходит
выпуск отработанных газов от предыдущих тактов работы через выпускные окна 32. Следующий такт компрессора в 90 градусов обеспечивает аналогичную работу второго силового агрегата. Один такт в силовом агрегате составляет 180 градусов. Сектор рабочего
хода может быть 90 и более градусов, что определяется конструкцией элементов двигателя. Такая конструкция обеспечивает перекрытие нерабочих секторов рабочими секторами
друг друга, обеспечивая непрерывность общего рабочего хода на валу двигателя. По
окончании такта в компрессоре одна пара кулачков 18, воздействуя на ролики 6 механизмов вывода, выводят выдвижные лопасти 4 из рабочих камер компрессора, для прохождения под ними лопастей роторов. При взаимодействии роликов 7 с этой парой кулачков, и с
помощью возвратных пружин, выдвижные лопасти устанавливаются в исходное состояние и удерживаются в этом положении пружинами. В ходе следующего такта для вывода
и возврата двух других противоположных выдвижных лопастей используется другая пара
кулачков, расположенная на втором масляном насосе, которая взаимодействует с роликами
механизмов вывода этих выдвижных лопастей. В силовых агрегатах выдвижные лопасти
выводятся кулачками 19 при взаимодействии с роликами 26 для вывода выдвижных лопастей и роликов 27 для возврата в исходное состояние совместно с возвратной пружиной.
Масляный насос работает следующим образом. В нерабочем двигателе в полости статоров имеется некоторый объем масла, доходящий до определенного уровня. В ходе работы двигателя этот объем масла вытесняется из полостей статоров лопастями насоса через
каналы 37 в другую емкость (например, в радиатор), откуда может направляться к трущимся деталям двигателя через каналы по оси двигателя по радиальной схеме или по другим
каналам для смазки или охлаждения узлов двигателя. Прошедшее процесс смазки или охлаждения масло стекается в полость статоров насосов, что обеспечивает его циркуляцию.
Такая конструкция двигателя имеет сбалансированную роторную часть, обеспечивает
симметричную нагрузку на вал двигателя, благодаря синхронно протекающим рабочим
ходам в двух симметричных от вала рабочих камерах в каждом силовом агрегате, в которых
сектора рабочих ходов одного силового агрегата перекрывают нерабочие сектора другого,
10
BY 13191 C1 2010.06.30
обеспечивая непрерывность общего рабочего хода на валу двигателя. Масляный насос
обеспечивает смазку и охлаждение узлов двигателя.
Для лучшего уплотнения лопастей роторов с внутренней цилиндрической поверхностью статора лопасти роторов могут снабжаться уплотнительными пластинами (фиг. 7),
или лопасти роторов могут быть подпружинены к внутренней цилиндрической поверхности статора (фиг. 6).
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 2) состоит из общего
вала, на котором размещается роторно-порщневой компрессор, по обе стороны от которого устанавливаются по одному роторно-поршневому силовому агрегату.
Роторно-поршневой компрессор (фиг. 8, 9, 13) состоит из вала 1 двигателя, на котором
жестко устанавливается двухлопастный ротор 2, цилиндрические поверхности лопастей
которого, контактирующие с внутренними поверхностями статоров, переходят в криволинейную поверхность с уменьшением радиуса до определенного размера от оси вала. На
фиг. 8 показан ротор в виде эллипса. На фиг. 9 показан другой вариант, где цилиндрические поверхности лопастей ротора переходят в поверхности убывающей одновитковой
спирали Архимеда. При таких конструкциях лопастей ротора обеспечивается вывод выдвижных лопастей из рабочих камер при взаимодействии этих криволинейных поверхностей с торцевыми поверхностями выдвижных лопастей. На цилиндрических частях лопастей
ротора выполняются уплотнительные пластины 3, подпружиненные к внутренней поверхности статора. Пластины выполнены с сечением в форме параллелограмма (фиг. 14), установленными в пазах с таким же сечением для исключения западания торцевой части
выдвижной лопасти в паз уплотнительной пластины при прохождении роторов под выдвижными лопастями. Статор 4 компрессора состоит из цилиндрической части, заключенной между двумя половинами. На цилиндрической части статора выполнены четыре
выдвижные лопасти 5 через 90 градусов по его окружности, подпружиненные рычагами 6
к ротору. Лопасти роторов и выдвижные лопасти делят внутренний объем компрессора на
отдельные рабочие камеры 7-10. За выдвижными лопастями от направления вращения ротора выполнены впускные каналы 11 для горючей смеси, которые сообщаются с рабочими
камерами, образующимися за выдвижными лопастями. Возможен вариант впускного канала 12, выполненного по оси вала двигателя, сопряженного с каналами 13 в роторе, ведущими в рабочие камеры, образующиеся за лопастями ротора (вариант впускного канала 12,
13 условно показан тонкой линией). Перед выдвижными лопастями выполнены перепускные каналы 14, сообщаемые с рабочими камерами перед выдвижными лопастями, которые
ведут к камерам сгорания роторно-поршневых силовых агрегатов. При этом два противоположных перепускных канала 14 ведут к камерам сгорания одного силового агрегата, а
два другие - к камерам сгорания другого РПСА.
Каждый роторно-поршневой силовой агрегат (фиг. 10, 11, 13) включает в себя двухлопастный ротор 15, размещенный на общем валу 1 двигателя. Статор 16 состоит из цилиндрической части, заключенной между двумя боковинами. На цилиндрической части
статора выполнены две выдвижные лопасти 17, размещенные через 180 градусов по его
окружности. Выдвижные лопасти снабжены механизмами вывода лопастей из рабочих
камер, состоящих из коромысла 18, ролика 19 для вывода выдвижной лопасти из рабочей
камеры и ролика 20 для возврата лопасти в рабочую камеру совместно с возвратной пружиной. Невидимые на фиг. 10-12 ролики 19, 20 условно показаны тонкой линией. Лопасти
роторов и выдвижные лопасти делят внутренние объемы в силовых агрегатах на отдельные рабочие камеры 21-24 (1РПСА), 25-28 (2РПСА). На цилиндрических частях статоров,
через 180 градусов по его окружности, за выдвижными лопастями, выполнены по две камеры сгорания 29 со свечами зажигания. Каждая камера сгорания исполняется в виде стакана, соосно соединенного валом 30 с шестерней 31, зацепленной со второй шестерней 32,
соосной с валом 1 двигателя и по диаметру больше первой в два раза. Камеры сгорания
11
BY 13191 C1 2010.06.30
имеют возможность вращения: для обеспечения одновременной закачки в две камеры сгорания одного или другого силового агрегата сжатой рабочей смеси через окна 33 в стаканах
(на фиг. 13 окна 33 условно показаны тонкой линией) и через перепускные каналы 14 от
рабочих камер компрессора при их сопряжении; для обеспечения сопряжения окон 33 в
стаканах с рабочими камерами силового агрегата в ходе рабочего хода; и для обеспечения
сопряжения окон в стаканах с выпускными каналами 34 для выпуска отработанных газов
из камер сгорания. Внешняя часть стаканов камер сгорания выполняется конусной и подпружиненной к конусным посадочным частям на статоре для исключения заклинивания
при температурном расширении вращающихся камер сгорания. Перед выдвижными лопастями выполнены выпускные каналы 35 для выпуска отработанных газов из рабочих камер, образующихся перед выдвижными лопастями. Кулачковый механизм 36 для вывода
и возврата выдвижных лопастей из рабочих камер выполнен на оси 30, соосной с валом
камеры сгорания. На его внутренней поверхности выполнены кулачки 37 для взаимодействия с роликами 19, 20 механизмов вывода (невидимые на фиг. 10-13 кулачки 37 и ролики 19, 20 условно показаны тонкой линией).
В роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания для зажигания рабочей смеси
могут использоваться свечи зажигания 38 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.
В данной конструкции двигателя возможно на базе шестерен, соосных с вращающимися камерами сгорания и шестерни на общем валу, выполнение шестеренчатого масляного насоса. Впускные и выпускные окна 39, 40 выполняются на корпусах, закрывающих
шестерни.
В конструкции роторно-поршневых силовых агрегатов (фиг. 12) возможно применение
двухлопастных роторов, цилиндрические поверхности лопастей которых, контактирующие с внутренними поверхностями статоров, с одной стороны переходят в криволинейные
поверхности с уменьшением радиуса до определенного размера от оси вала, 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 роторы снабжены уплотнительными пластинами 41 (фиг. 14), подпружиненными и прилегающими к внутренним цилиндрическим поверхностям статоров.
Пластины выполнены 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. Выдвижные лопасти на статорах силовых агрегатов при этом могут быть снабжены только
роликами для гарантированного возврата выдвижных лопастей.
Для лучшего уплотнения роторов и статоров на каждой боковине роторов могут устанавливаться уплотнительные пластины 42 (фиг. 15) 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, подпружиненная к этой торцевой поверхности и к боковине статора.
На боковинах статоров могут устанавливаться уплотнительные пластины 43 (фиг. 16), подпружиненные к боковинам выдвижных лопастей, к боковинам роторов и к валу двигателя.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (вариант 2) работает следующим
образом. Принцип впуска и сжатия рабочей смеси в роторно-поршневом компрессоре не
отличается от предыдущего варианта. В конце такта сжатия в компрессоре горючая смесь
закачивается одновременно в две камеры сгорания первого, например, роторно-поршневого силового агрегата. К началу закачки окна 33 камер сгорания сопрягаются с перепуск12
BY 13191 C1 2010.06.30
ными каналами 14. По окончании закачки окна 33 вращающихся камер сгорания отсекаются от каналов 14, после чего происходит зажигание рабочей смеси. Далее окна 33 сопрягаются с рабочими камерами, где происходит два синхронно протекающих рабочих
хода. В конце рабочего хода камеры сгорания сопрягаются с каналами 34 для выпуска отработанных газов из камер сгорания, после чего камеры сгорания подготовлены к новому
циклу работы. Следующий такт происходит во втором силовом агрегате. Как и в предыдущем варианте, рабочий такт в компрессоре составляет 90 градусов, а в силовом агрегате
180 градусов. Сектор рабочего хода может быть 90 и более градусов, что определяется
конструкцией элементов двигателя. Такая конструкция обеспечивает перекрытие нерабочих секторов рабочими секторами друг друга, обеспечивая непрерывность общего рабочего хода на валу двигателя.
Источники информации:
1. Патент Германии 1831576 A3, МПК F 01C, 1/06, 1/356.
2. Патент России 2027883 RU, МПК F 02В 53/00.
3. Патент BY 8504, МПК F 02B 53/00.
Фиг. 2
Фиг. 3
13
BY 13191 C1 2010.06.30
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
14
BY 13191 C1 2010.06.30
Фиг. 8
Фиг. 9
Фиг. 10
Фиг. 11
15
BY 13191 C1 2010.06.30
Фиг. 12
Фиг. 14
Фиг. 13
Фиг. 15
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
16
Фиг. 16
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 076 Кб
Теги
патент, by13191
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа