РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ВСЕЯДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателестроению и может применяться в авиации, автомобильной промышленности, а также на всех видах транспортных средств.

В настоящее время существует большая проблема создания простого, экономичного и не загрязняющего атмосферу двигателя внутреннего сгорания.

Известны устройства роторных двигателей Изобретатель и рационализатор, 1961, N 7 к недостаткам которых относится сложная конструкция, сложность передаточного механизма между рабочим органом и рабочим валом, высокий коэффициент трения между уплотнительными пластинами ротора.

Известен роторный двигатель (журнал Техника молодежи, авт. св. N 297830, 1973), состоящий из корпуса и ротора, выполненного в виде большого цилиндра с лопастями, в котором расположен малый цилиндр с лопастями; оба цилиндра имеют механизм связи, расположенный отдельно от ротора, имеющий два криволинейных рычага скользящих по элипссовидной поверхности внутри отдельного корпуса.

Криволинейные рычаги, в свою очередь, связаны с двумя вращающимися валами и двумя роторами, которые во время вращения ротора с постоянной скоростью сообщают цилиндрам переменную угловую скорость.

Таким образом, малый цилиндр совершает колебательное движение относительно большого цилиндра во время его вращения и этим достигается образование переменных объемов.

Недостатками этих двигателей являются большие габариты, ненадежность механизма связи, расположенного отдельно от ротора.

Наиболее близким к изобретению является роторный двигатель (авт. св. N 1778334), состоящий из ротора выполненного в виде большого цилиндра с лопастями с расположенным в нем малым цилиндром с лопастями; оба цилиндра имеют механизм связи, расположенный внутри ротора и имеющий вид четырехзвенника с роликовыми подшипниками, обкатываемыми по элипссовидной поверхности неподвижного вала, также имеющего конструктивные недостатки, а именно: четырехзвенник не имеет жесткой связи с элипссовидными направляющими, не достаточен объем сжатия в камерах сгорания между лопастями из-за элипсоовидных направляющих, большое количество трущихся деталей и механизмов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что на неподвижном пустотелом валу на подшипниках качения установлен ротор, а с внутренних сторон подшипников в поперечном сечении закреплены полупальцы с роликовыми подшипниками под девяносто градусов друг от друга по радиусу, между которыми свободно расположен полый поршень с криволинейными торцевыми плоскостями, в полом поршне имеются два радиальнопрямоугольных со сдвигом по оси канала и два прямоугольных осевых направлений канала на полом поршне снаружи установлен внутренний цилиндр с наружными по радиусу поршнями, в промежутках которых по радиусу цилиндра посередине имеются два радиальнопрямоугольных канала для свободного хода двух штокфиксаторов, жестко закрепленных в радиальных поршнях наружного цилиндра по центру вертикально относительно оси двигателя, а относительно внутреннего цилиндра в наружных радиальных поршнях тоже жестко закреплены два штокфиксатора, внутренние части которых могут свободно перемещаться по прямоугольным осевым направлениям каналов полого поршня.

Ротор, состоящий из двух цилиндров и двух пар реконструированных лопастей-радиальных поршней, находящихся на наружном цилиндре, внутренняя одна пара радиальных поршней и на внутреннем цилиндре, наружная одна пара радиальных поршней, которые при угловом перемещении образуют полости рабочих камер переменного объема при содействии свободно установленного на неподвижном пустотелом валу с зазором осевого возвратнопоступательного перемещения полого поршня с криволинейными торцевыми плоскостями, по которым свободно обкатываются роликовые подшипники перепуская полый поршень между собой при вращении ротора.

Применение вращающегося полого поршня и одновременного его перемещения вдоль оси пустотелого неподвижного вала свободно при помощи радиальных каналов и криволинейных плоскостей с обеих торцевых сторон полого поршня возможное сближение между собой радиальных поршней до минимума объема в камерах сгорания, чем и объясняется самовоспламенение горючих продуктов за счет сжатого воздуха по принципу Дизеля.

Для подачи горючих продуктов внутри пустотелого вала установлен центральный подпружиненный трубопровод, по торцовому конусу которого топливо стремится по проходным каналам свободно при вращении ротора создавать давление за счет центробежной силы и через открытые отверстия золотников под давлением впрыскиваться в камеры сгорания, в которых происходит самовоспламенение.

Предусмотрено для воспламенения горючих продуктов в камерах сгорания также и от высоковольтной искры через свечи.

На фиг. 1 изображен двигатель общего вида; на фиг. 2 полый поршень в разрезе, в повернутом и развернутом виде; на фиг. 3 двигатель в продольном разрезе; на фиг. 4 двигатель в поперечном сечении; на фиг. 5 второй вариант полого поршня, в разрезе, в повернутом и развернутом виде; здесь отсутствуют одна пара роликовых подшипников с полупальцами; на фиг. 6 - расположение форсунок, золотники, свечи зажигания, трубопровод для подачи горючих продуктов.

Роторно поршневой всеядный двигатель устроен следующим образом.

В неподвижном пустотелом валу 1 закреплен четыре полупальца 2 с роликовыми подшипниками 3 между которыми свободно в горизонтальном положении расположен цилиндрический полый поршень 4 с торцевыми криволинейными направляющими 5.

На неподвижном пустотелом валу на подшипниках 6 качения установлен наружный цилиндр с внутренними радиальными поршнями 7 скрепленные между собой крышкой 8, собственно ротор.

Внутри наружного цилиндра размещен внутренний цилиндр с наружными радиальными поршнями 9.

В радиальном поршнях цилиндров закреплены четыре прямоугольных штокфиксатора, два штокфиксатора 10 наружного цилиндра и два штокфиксатора 11 внутреннего цилиндра.

Для штокфиксаторов 10 во внутреннем цилиндре имеются два продольных по радиусу канала 12 для свободного хода радиальных поршней по радиусу между собой, а на концах этих штокфиксаторов к центру двигатели размещены два ползунка 13 имеющих возможность перемещения по радиальным каналам 14 и два канала 15 по которым скользят штокфиксаторы 11 при перемещении цилиндрического полого поршня 4 по горизонту.

В крышке 8 имеется два отверстия 16 для закрепления свечей.

Ротор 17 имеет винтовые направляющие ребра для наилучшего захвата воздуха, тем самым обеспечивается принудительное охлаждение двигателя.

Камеры сгорания 18 устанавливаются любого объема за счет горизонтального полого поршня 4, а именно изменение формы криволинейных направляющих 5 и изменением каналов 12, 14 и 15, следовательно, в камерах сгорания может происходить самовоспламенение горючих продуктов при изготовлении двигателя.

Угловое перемещение радиальных поршней образует рабочие камеры 19, в которые всасывается воздух через окна 20, а также и впуск отработанных газов через окна 21.

Позицией 22 показаны уплотнительные пластины; позицией 23 рабочий вал.

На фиг. 5 показано устройство второго варианта цилиндрического полого поршня 4 для обеспечения удвоенного количества оборотов вращения ротора, но с уменьшением рабочих ходов, за один оборот 4 рабочих хода.

На фиг. 6 показано расположение форсунки 24, золотников 25, свечи 26 зажигания, трубопровод 27 для подачи горючих продуктов, изолятор 28 для высокого напряжения и центральный подпружиненный трубопровод 29 для подачи всеядных горючих продуктов.

Роторно-поршневой всеядный двигатель работает следующим образом.

Первый цикл вращения ротора. Происходит рабочий ход в камерах сгорания 18, естественно, радиальные поршни наружного и внутреннего цилиндра отталкиваются друг от друга.

В это время одновременно штокфиксаторы 10 своими ползунками 13, двигаясь вниз (фиг. 2) по каналам 14, двигают полый поршень 4 по горизонту вправо, соответственно правые роликовые подшипники 3 вкатываются в углубленные плоскости 5 криволинейного полого поршня 4, в это же время левые роликовые подшипники 3 движутся на возвышенную торцевую 5 часть полого поршня 4, совместно движется штокфиксатор 10 по каналам 12 и 14 вниз и влево, штокфиксатор 11 пропускает полый поршень 4 по каналу 15 вправо.

В рабочих камерах 19 произошел выпуск отработанных газов через окна 21 и впуск свежего воздуха через окна 20, а в камерах сгорания 18 опять произошло сжатие воздуха, только уже с противоположных сторон радиальных поршней 7 и 9.

Ротор повернулся на одну четверть оборота вправо, произошло два рабочих хода.

Сейчас горизонтальный полый поршень 4 находится в правом положении, правые роликовые подшипники 3 в углубленной плоскости полого поршня, а левые подшипники 3 в возвышенной части плоскости полого поршня 4, штокфиксатор 10 находится в нижней части каналов 12 и 14, соответственно штокфиксаторы 11 тоже образовались в левой части каналов 15 полого поршня.

Лист фиг. 2 повернуть по плоскости на 180^o)7
Второй цикл вращения ротора. Произошел рабочий ход, в камерах сгорания 18, следовательно, радиальные поршни наружного и внутреннего цилиндра отталкиваются друг от друга.

В это время одновременно штокфиксаторы 10 своими ползунками 13 двигаясь вверх (фиг. 2) по каналам 14 двигают полый поршень 4 по горизонту влево, соответственно правые роликовые подшипники движутся на возвышенную торцевую часть полого поршня, а левые роликовые подшипники вкатываются в углубленные плоскости криволинейного полого поршня, совместно движется штокфиксатор 10 по каналам 12 и 14 вверх и вправо, штокфиксатор 11 пропускает полый поршень 4 по каналу 15 влево.

Поршень, пройдя четверть радиуса, два рабочих хода.

В рабочих камерах 19 произошел выпуск отработанных газов через окна 21 и впуск свежего воздуха через окна 20, а в камерах сгорания 18 снова произошло сжатие воздуха, полый поршень 4 находится в левом положении.

Лист фиг. 2 повернуть в исходное положение).

За два цикла, т.е. за полоборота вращения ротора, произошло 4 рабочих хода, в дальнейшем процесс повторения.

За один оборот ротора произойдет 8 рабочих ходов.

Двигатель работает как по дизельному принципу самовоспламенения от сжатия, так и от зажигания свечи, искрой высокого напряжения, зажигание от свечи, т. е. искрой, осуществляется за счет сближения радиальных поршней к электродам находящихся в изоляторах 28.

Смазка движущихся частей через тавотницы в определенное время.

Для наилучшего уплотнения рабочих камер в торцевых плоскостях радиальных поршней с той и с другой стороны установлены дополнительные уплотнительные пластины 22.

Для скрепления ротора крышкой 8 свечами 26 резьбовым соединением осуществляется крепление всего ротора.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: в двигателе на неподвижном пустотелом валу, в поперечном сечении, закреплены четыре полупальца с подшипниками качения по одной паре соосно через девяносто градусов по радиусу, между парами которых свободно на пустотелом валу расположен полый поршень с криволинейными торцевыми плоскостями с образованием посередине его двух прямоугольных осевых направлений каналов с находящимися в них свободно двух пар прямоугольных штокфиксаторов, жестко скрепленных в теле наружных радиальных поршней внутреннего с двумя щелями по центральному кругу цилиндра, по которым образовано свободное перемещение двух прямоугольных штокфиксаторов, внутренние торцы их с ползунками свободно вставлены в радиально-прямоугольные со скосом по оси каналы в середине полого поршня, а наружные концы штокфиксаторов жестко скреплены в радиальных поршнях наружного цилиндра, образуя ротор с двумя парами радиальных поршней с одной из сторон, закрепленных двух форсунок с золотниками с саморегулированием подачи топлива, поступающего по трубопроводам за счет центробежной силы из центрального подпружиненного трубопровода, установленного в неподвижном пустотелом воду; кроме того, полый поршень может иметь кососрезные торцевые плоскости. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Роторный двигатель, состоящий из неподвижного вала с эллипсовидной поверхностью посредине, где установлены четыре подшипника качения на пальцах, связанных четырехзвенником, центры которых сочленены с лопастями наружного и внутреннего цилиндров при помощи торцевых стенок ротора, находящихся на подшипниках, образуя между лопастями по радиусу рабочие камеры сгорания, отличающийся тем, что в устройстве двигателя на неподвижном пустотелом валу в поперечном сечении закреплены четыре полупальца с подшипниками качения по одной паре соосно через девяносто градусов по радиусу, между парами которых свободно на пустотелом валу расположен полый поршень с криволинейными торцевыми плоскостями с образованием посредине его двух прямоугольных осевых направлений каналов с находящимися в них свободно двух пар прямоугольных штокфиксаторов, жестко скрепленных в теле наружных радиальных поршней внутреннего с двумя щелями по центральному кругу цилиндра, по которым образовано свободное перемещение двух прямоугольных штокфиксаторов, внутренние торцы их с ползунками свободно вставлены в радиально-прямоугольные со скосом по оси каналы в средине полого поршня, а наружные концы штокфиксаторов жестко скреплены в радиальных поршнях наружного цилиндра, образуя ротор с двумя парами радиальных поршней с одной из сторон, закрепленных двух форсунок с золотниками с саморегулированием подачи топлива поступающего по трубопроводам за счет центробежной силы из центрального подпружиненного трубопровода, установленного в неподвижном пустотелом валу. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что полый поршень имеет кососрезные торцевые плоскости и установлен между двух подшипников качения с полупальцами на неподвижном пустотелом валу.