РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 1999 года по МПК F01C1/00 

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, а именно роторно-поршневым и ротационным двигателям внутреннего сгорания, в которых переменный объем внутренней камеры образуется при вращении ротора.

Известна конструкция лопастного двигателя, в котором эксцентричный ротор размещен в полости цилиндрического корпуса, оба конца которого закрыты боковыми пластинками. В пазах эксцентричного ротора свободно скользят лопасти. От каждой боковой пластины выступает в центральную часть дискообразный толкающий кулачок, расположенный концентрично относительно оси корпуса. Передняя и задняя по ширине части каждой лопасти находятся между внешней периферийной поверхностью кулачка и внутренней периферийной поверхностью корпуса /заявка Японии N 62-170701, кл. F 01 C 1/344, 27.07.87/.

Недостатком известной конструкции является повышенный износ лопаток.

Наиболее близкой по технической сущности, взятая в качестве прототипа, является конструкция роторной машины, которая содержит корпус, установленный в корпусе вал, кольцевую полость, в которой расположены два ротора, плотно прилегающих к ее стенкам, и отверстия, для впуска и выпуска рабочей среды, в стенках полости. При этом, оба ротора расположены коаксиально, причем их лопасти взаимодействуют так, что лопасть одного ротора входит в пространство между двумя лопастями другого ротора. Предусмотрен кулачок, с помощью которого при вращении вала оба ротора совершают вращение с циклическими изменениями частоты и расстояний между лопастями /заявка ФРГ N 3624842, кл. F 01 C 1/067, 28.01.88/.

Недостатками известной конструкции являются повышенный износ лопаток и управление ротором посредством кулачкового механизма, что делает конструкцию неэкономичной.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков и от его использования может быть получен следующий технический результат; повышение экономичности и долговечности в результате отсутствия трения лопаток и упрощения конструкции.

Указанный технический результат достигается за счет того, что роторная машина содержит корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленный в нем рабочий вал, статор, два ротора с четырьмя лопатками каждый, механизм для поочередного торможения роторов, при этом лопатки одного ротора расположены между лопатками другого с образованием восьми камер, снабжена дифференциальным механизмом, установленным по центру корпуса и связанным с рабочим валом для создания поочередного движения роторов при постоянном вращении вала, роторы образованы полуцилиндрами, составляющими вращающийся цилиндр, в котором расположены лопатки, не соприкасающиеся со статором, а механизм торможения закреплен на валу с наружной стороны.

На фиг. 1 представлена роторная машина, общий вид в разрезе; на фиг. 2 вид ротора в разрезе; на фиг. 3 и 4 - механизм торможения роторов с окнами, механический и электромагнитный, соответственно; на фиг. 5 - схема непрерывной работы двух-четырехтактных циклов с размещением под углом 180^o; на фиг. 6 - двухсторонняя муфта, разрез; на фиг. 7 - схема компрессора, на фиг. 8 - схема работы компрессора.

Позиции на чертежах обозначают:
Корпус неподвижный 1, боковые крышки - 2, окна для подачи горючей смеси - 3, статор - 4, ротор - 5, статорный механизм /фиг. 3 и 4/ - 6, привод - 7, рабочий вал - 8, механизм торможения - 9, полуцилиндр 10, лопатки /фиг. 5/ - 11, цилиндр - 12, камера - 13, дифференциальный механизм 14, муфта ротора /фиг. 6/ - 15; пружинная муфта - 16, электродвигатель - 17.

Роторная машина состоит из неподвижного корпуса 1, на котором установлены боковые крышки 2 с выполненными окнами 3 для подачи горючей смеси /всасывания/ и выпуска отработанных /выпуск/, а так же установлен рабочий вал 8 с дифференциалом 14 по центру корпуса 1; статорного механизма 6, который может быть выполнен механическим /фиг. 3/ или электромагнитным /фиг. 4/. В крышке 2 по центру статора 4 установлен привод 7 с двумя /левым и правым/ роторами 5. На валу 8 с наружной стороны закреплен роторный механизм торможения 9, с внутренней стороны расположен полуцилиндр 10 ротора 5, разделенный четырьмя лопатками 11, которые с одной части ротора 5 закреплены неподвижно, а вторая часть перемещается во втором роторе 5, что делит цилиндр 12 /образующийся из двух полуцилиндров 10/ на восемь камер 13 и создает при вращении вала 8 и поочередном движении роторов 5 перемещенный объем 4. Вал 8 привода 7 соединен с роторами 5 через ось дифференциала 14, для создания поочередного движения ротора при постоянном вращении вала 8. Количество камер 13 вращающегося цилиндра 12 позволяет произвести два четырехтактных цикла, расположенных под углом 180^o, что обеспечивает непрерывно передачу рабочего хода на вращение вала 8.

Возможность замены механизма дифференциала 14 на двухсторонние муфты 15 /фиг. 6/, например роликовые или шестеренчатые, расположенные на валу 8 ротора 5, у которых наружная часть закреплена неподвижно в крышке статора 4, дает роторам 5 возможность вращения в одну сторону /нет обратного хода/. Внутренняя часть муфты 15 роторов 5 поочередно передает вращение на вал 8.

Дальнейшая разработка конструкции при управлении поочередном торможении роторов 5 на оборотах производится в один или несколько циклов.

В качестве компрессора конструкция выполнена из двух роторов 5, которые соединены возвратной пружинной муфтой 16 /фиг. 7/, установленной между роторами 5. Ведущий первый ротор 5 вращается от электродвигателя 17, второй ротор 5 в зоне торможения замедляет ход и после выпуска сжатия ускоряется возвратной пружиной, тем самым обеспечивая переменный объем между роторами 5.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий процесс в устройстве происходит одинаково в двух его половинах. В исходном положении один из роторов 5 фиксируется в неподвижном положении его тормозящим устройством. При вращении второго ротора 5 изменяются объемы камер 13 между движущимися и неподвижными лопатками роторов. В камере 13 с увеличивающимся объемом происходит уменьшение давления и в нее подается горючая смесь. В соседней камере 13 объем уменьшается /процесс сжатия смеси/. При достижении заданного объема растормаживается и начинает двигаться заторможенный ранее ротор 5, а двигавшийся фиксируется в том же месте, где первый. Производится воспламенение сжатой горючей смеси, увеличение объема этой камеры 13 из-за дальнейшего движения лопатки 11, по другую сторону которой происходит сжатие продуктов сгорания предыдущего цикла и выпуск их через окно статора.

При этом, при поочередном торможении и растормаживании обоих роторов четыре такта двигателя повторяются в обеих половинах устройства. Благодаря дифференциальной передаче 14 вращения роторов 5 на рабочий вал 8 последний вращается с постоянной скоростью, совершая полезную работу.

Предлагаемая роторная машина может работать как ДВС, насос или компрессор и представляет собой устройство с вращающимися камерами и механизмом управления циклов с сохранением вращения, как маховика.

Роторная машина предназначена для использования как в качестве ДВС, так и насоса и компрессора. Роторная машина содержит корпус, рабочий вал, два ротора с четырьмя лопатками, дифференциальный механизм и механизм торможения. Лопатки одного ротора расположены между лопатками другого с образованием восьми камер. Дифференциальный механизм установлен по центру корпуса и связан с рабочим валом для создания поочередного движения роторов при постоянном вращении вала. Механизм торможения закреплен на валу с наружной стороны. Лопатки не соприкасаются со статором. Снижается износ лопаток за счет ликвидации трения. 8 ил.

Роторная машина, содержащая корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленный в нем рабочий вал, статор, два ротора с четырьмя лопатками каждый, механизм для поочередного торможения роторов, при этом лопатки одного ротора расположены между лопатками другого с образованием восьми камер, отличающаяся тем, что машина снабжена дифференциальным механизмом, установленным по центру корпуса и связанным с рабочим валом для создания поочередного движения роторов при постоянном вращении вала, роторы образованы полуцилиндрами, составляющими вращающийся цилиндр, в котором расположены лопатки, не соприкасающиеся со статором, а механизм торможения закреплен на валу с наружной стороны.