РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F01C17/04 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Известен роторно-поршневой двигатель, содержащий цилиндрический корпус, установленные в нем на соосных валах лопасти, образующие камеры переменного объема, эксцентриковый вал, на опорных шейках которого размещены соосные валы лопастей, и механизм преобразования неравномерного вращения лопастей во вращение эксцентрикового вала, связанный серьгами с поводками соответствующих соосных валов.

Недостатками двигателя являются ненадежность, сложность изготовления и эксплуатации. Лопасти из-за их флажкового исполнения недостаточно прочны. К недостаткам следует также отнести большое количество уплотняющих элементов. Кроме того, механизм преобразования вращения эксцентрикового вала выполнен на кулачках, подводках, серьгах и т.д., что приводит их к интенсивному износу, так как при работе двигателя возникают большие динамические и инерционные нагрузки.

Целью изобретения является повышение мощности и надежности двигателя.

Это достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе, содержащем цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, установленные в нем на соосных валах лопасти, образующие рабочие полости, приводной механизм с обоймой вала привода, механизм синхронизации и поворотную заслонку, валы установлены концентрично с зазором относительно друг друга, лопасти внутреннего вала выполнены на его внешней боковой поверхности, а лопасти внешнего вала - на его внутренней поверхности и направлены радиально в сторону лопастей внутреннего вала, образуя между собой и соответствующими поверхностями валов герметичные полости, причем приводной механизм выполнен в виде муфт свободного хода, соответственно установленных на соосных валах между ними и обоймой вала привода, а механизм синхронизации выполнен в виде муфт обратного хода, установленных на соосных валах между ними и корпусом. В выпускном окне укреплена с возможностью поворота заслонка.

На фиг.1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3-9 изображен разрез А-А на фиг.1 в положении рабочих циклов.

Двигатель содержит полый цилиндрический корпус 1, внутри которого вращаются в подшипниках 2 соосные валы 3 и 4 с жестко закрепленными на них соответственно кольцевой части 5 и цилиндрической 6. С двух сторон корпус закрыт крышками 7 и 8. Кольцевая часть 5 имеет на внутренней поверхности радиальные лопасти 9, а цилиндрическая 6 - наружные лопасти 10, которые при сопряжении с крышкой 8 образуют рабочие камеры 11. В крышках 7 и 8 установлены муфты обратного хода 12 и 13, сопряженные с валами 3 и 4. Муфты свободного хода 14 и 15 установлены между валами 3 и 4 и обоймой 16 приводного вала 17. В крышке 8 установлена свеча 18 зажигания и выполнены окно 19 для выпуска отработанных газов, окно 20 для впуска топливной смеси, окна 21 и 22 продувки и охлаждения камеры сгорания, поворотная заслонка 23 регулировки степени сжатия топливной смеси.

Роторно-поршневой двигатель работает следующим образом.

Пуск двигателя в работу осуществляется вращением вала 4.

При вращении вала 4 с цилиндрической частью 6 соответственно вращается и кольцевая часть 5 с валом 3 (фиг.4), в это время происходит всасывание рабочей смеси. При остановке вращения вала 4 и его фиксации положения (фиг. 4) кольцевая часть 5 с валом 3 за счет сил инерции продолжает вращение (фиг.5) и лопасть 9 внутренней частью всасывает рабочую смесь через впускное окно 20 (фиг.6). При дальнейшем вращении вала 4 с цилиндрической частью 6 (фиг.9) рабочая смесь сжимается между лопастями 10 и 9 и поворачивает кольцевую часть 5 с валом 3 в положение начало рабочего хода (фиг.2).

При воспламенении рабочей смеси с помощью свечи зажигания 18 сила давления расширяющихся газов стремится раздвинуть лопасти 9 и 10 (фиг.2), но лопасть 10 цилиндрической частью 6 и валом 4 не имеет возможности повернуться в обратную сторону (против стрелки), так как вал 4 с цилиндрической частью 6 жестко соединен с муфтой обратного хода 13, а муфта - с крышкой 8 и корпусом 1. Лопасть 9 силой давления газов поворачивает кольцевую часть 5 вместе с валом по стрелке (фиг.3) и через муфту свободного хода 14 передает вращение на обойму 16 и вал 17, закрепленный на торце обоймы.

При дальнейшем вращении (фиг.3) лопасть 9 вытесняет ранее отработанные газы предыдущего цикла через окно 19, через окно 20 всасывает порцию рабочей смеси, а через окно 21 атмосферного воздуха и продувку камеры через окно 22, сжимает топливную смесь (фиг.6) и поворачивает вал 4 с цилиндрической частью 6 в положение начало рабочего цикла (фиг.7).

При воспламенении рабочей смеси с помощью свечи зажигания 18 давлением расширяющихся газов лопасть 10 с цилиндрической частью 6 и валом 4 поворачивается по стрелке (фиг.8), а кольцевая часть 5 с валом 3 остается неподвижной и вал 3 не имеет возможности повернуться обратно (против стрелки), так как он соединен с муфтой обратного хода 12, а муфта - с крышкой 7 и корпусом 1 и передает вращение через муфту свободного хода 15, жестко посаженную на вал 4, обойму 16 и вал 17.

При дальнейшем вращении рабочие циклы повторяются.

При первоначальном цикле работы двигателя рабочая смесь не полностью сжимается, но при возникновении искры рабочая смесь (а это смесь легковоспламеняющихся газов с воздухом) воспламеняется и поворачивает лопасть 9 по стрелке (фиг.3), а противоположная лопасть сжимает рабочую смесь до рабочей степени сжатия для последующего рабочего цикла.

В двигателе за один оборот вала осуществляется 6 рабочих циклов, т.е. при малой весовой характеристике двигатель развивает большую мощность, а также регулируемую степень сжатия рабочей смеси, достигаемую изменением положения выпускного окна 19 с помощью поворотной заслонки 23, что позволяет использовать различные сорта топлива.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Цель изобретения: повышение надежности и мощности. При работе двигателя попеременно происходит сжатие в камере сгорания топлива за счет перемещения лопастей 10 к лопастям 9 или лопастей 9 к лопастям 10. За счет использования муфт свободного хода и муфт обратного хода обеспечивается равномерное вращение выходного вала. Регулирование степени сжатия топлива в камере сгорания осуществляется поворотной заслонкой 23. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, установленные в нем на соосных валах лопасти, образующие рабочие полости, приводной механизм с обоймой вала привода, механизм синхронизации и поворотную заслонку, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и надежности, валы установлены концентрично с зазором друг относительно друга, лопасти внутреннего вала выполнены на его внешней боковой поверхности, а лопасти внешнего вала - на его внутренней поверхности и направлены радиально в сторону лопастей внутреннего вала, образуя между собой и соответствующими поверхностями валов герметичные полости, причем приводной механизм выполнен в виде муфт свободного хода, соответственно установленных на соосных валах между ними и обоймой вала привода, а механизм синхронизации выполнен в виде муфт обратного хода, установленных на соосных валах между ними и корпусом. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в выпускном окне закреплена с возможностью поворота заслонка.