ЛОПАСТНЫЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к роторным двигателям.

Известны двигатели, содержащие корпус, эксцентричный вал, входной и выхлопной трубопроводы, свечи зажигания, шестерни внутреннего и внешнего зацепления, системы охлаждения и смазки.

Недостатки этих двигателей - сложность конструкции, сравнительно большие значения расхода горючего, а также габаритов и массы.

Известна конструкция, содержащая корпус, ротор, коленвал, зубчатое колесо и зубчатый венец ротора, фигурный паз, уплотнительные пластины, пружины впускной и выхлопной канал, свечу зажигания.

С целью повышения КПД образующая внутренней полосы корпуса и паз в стенке корпуса выполнены по сложным кривым, описываемым многозвенными системами уравнений.

Недостатки - сложность конструкции, большие значения габаритов массы и расхода горючего, сложность технологического изготовления.

В качестве прототипа выбрано устройство, содержащее корпус, образующая которого выполнена на конхоиде, эксцентрично установленный ротор со сквозными пазами, в которых размещены лопатки, связанные с коленчатым валом, синхронизирующий механизм, включающий зубчатые колеса жестко установленные на шейках коленчатых валов и связанные с центральным зубчатым колесом, установленным на корпусе.

Недостатки прототипа - сравнительно низкий КПД, сложность конструкции и низкая надежность.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности и КПД.

Указанная цель достигается тем, что в лопастном роторном двигателе, содержащем цилиндр, боковые крышки, вал, ось которого параллельна оси цилиндра и смещена относительно нее, барабан, жестко закрепленный на валу с направляющими для лопаток, в плоскостях которых находится ось вала, свечи, отверстия для подачи топлива и выхода отработанных газов, на кромке каждой из лопаток или вблизи ее со стороны вала закреплены по ее бокам пальцы с роликами, входящими в кольцевые пазы на боковых крышках с центром этих кольцевых пазов на оси цилиндра.

Средняя линия паза, соответствующая траектории движения оси пальца, описывается уравнением
ζ= C ·cosα- a+ , где ζ - расстояние от оси вала до средней линии паза в направлении под углом α от вертикальной плоскости;
R - радиус цилиндра;
С - смещение оси вала относительно оси цилиндра;
а - расстояние между осью пальца и стенкой цилиндра в направлении под углом α.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что изобретение отличается тем, что на кромке каждой из лопаток или вблизи ее со стороны вала закреплены по ее бокам пальцы с роликами, входящими в кольцевые пазы на боковых крышках с центром этих кольцевых пазов на оси цилиндра. Таким образом заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизна".

Сравнение изобретения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не выявило в них признаки, отличающие его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - лопатка.

Устройство содержит цилиндр 1 с крышками 2 и 3, вал 4, барабан 5 с направляющими 6, в которые входят лопатки 7, имеющие пальцы 8 с роликами 9 и с подпружиненными вкладышами 10. Имеются отверстия 11 и 12 для подачи топлива и воздуха под давлением и свеча 13, а также отверстия 14 в крышках 2 и 3 для вала 4. На каждой крышке 2 и 3 имеется кольцевой паз 15 для вхождения в него пальцев 8 с роликами 9, при этом центр кольцевого паза находится на оси цилиндра. Для выхлопа газов имеется отверстие 16. Для обеспечения более полного сгорания смеси свечи 13 могут быть дополнительно поставлены и в соседней камере по ходу движения вала 4. Через каналы 12 и 11 в камеру подаются соответственно воздух под давлением и газ (или пары бензина, керосина и др. ). При повороте вала 4 против часовой стрелки происходит сжатие и в дальнейшем сжатая смесь зажигается свечой 13. Ввиду разности площадей лопаток 7, ограничивающих камеру, где находится свеча 13, вал 4 с барабаном 5 под давлением вспыхнувших газов будут продолжать вращение против часовой стрелки с дальнейшим выхлопом отработанных газов через канал 16 с последующей подачей воздуха и горючей смеси соответственно через каналы 12 и 11. После этого цикл повторяется.

Исключение многочисленных сложных элементов, уменьшение числа деталей и простота их взаимодействия приводят к упрощению конструкции, снижению металлоемкости и габаритов, а также к повышению надежности. Расход горючего уменьшается за счет более полного сгорания смеси в соседних камерах по мере поворота вала 4. Повышение надежности и КПД обеспечивается также и за счет того, что при выполнении кольцевого паза в соответствии с приведенной зависимостью, движение каждой лопатки будет происходить с постоянным заранее заданным минимально допустимым зазором δ между нею и цилиндром.

При выполнении профиля кольцевого паза по любому другому закону, устанавливающему связь между параметрами ζ, R, a, C, α, отличающемуся от указанного в данном техническом решении, приводит к большим значениям зазора δ, которые могут достигать до 10 мм и более, что повлечет за собой не только нарушение работоспособности или поломку устройства, но и снижение безопасности его применения.

Лопастный роторный двигатель содержит корпус, цилиндр, боковые крышки, вал, ось которого параллельна оси цилиндра и смещена относительно нее, барабан, жестко закрепленный на валу и имеющий направляющие для лопаток, плоскости расположения которых пересекают ось вала, и свечи зажигания. В корпусе выполнены отверстия для подачи топлива и выхода отработавших газов. На боковой крышке каждой из лопаток со стороны, близкой к оси вала, закреплены пальцы с роликами, кинематически связанными с кольцеобразными пазами на крышках, центры которых соосны цилиндру. Средняя линия кольцеобразного паза, соответствующая траектории движения оси пальца каждой лопатки, описывается кривой линией, обеспечивающей постоянное касание лопатки с внутренней поверхностью цилиндра. 4 ил.

ЛОПАСТНОЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, цилиндр, боковые крышки, вал, ось которого параллельна оси цилиндра и смещена относительно нее, барабан, жестко закрепленный на валу и имеющий направляющие для лопаток, плоскости расположения которых пересекают ось вала, и свечи, а в корпусе выполнены отверстия для подачи топлива и выхода отработавших газов, на боковой кромке каждой из лопаток со стороны ее, близкой к оси вала, закреплены пальцы с роликами, кинематически связанными с кольцеобразными пазами на крышках, центры которых соосны с цилиндром, отличающийся тем, что средняя линия кольцеобразного паза, соответствующая траектории движения оси пальца каждой лопатки, описывается уравнением
ζ = C·cosα-a+,
где ζ - расстояние от оси вала до средней линии паза в направлении под углом α от вертикальной плоскости;
R - радиус цилиндра;
C - смещение оси вала относительно оси цилиндра;
a - расстояние между осью пальца и стенкой цилиндра в направлении под углом α.