ДИСКОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F02B53/00 F01C1/344 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к роторному двигателю внутреннего сгорания, используемого в транспортных средствах и других силовых агрегатах.

Известен роторно-поршневой двигатель (см. журнал "За рулем", N 12, 1990 г), содержащий корпус, треугольный ротор, эксцентриковый вал и шестерни, размещенный внутри ротора.

Недостатком известного двигателя является сложность конструкции. Внутренний контур корпуса выполнен в виде сложной кривой-эпитрохоиды, по которой осуществляется вращательное движение ротора, а также выполнение вала эксцентричным.

Известен также роторный двигатель внутреннего сгорания (см. патент США N 2583633, кл. F 01 C 1/34, 1949), включающий корпус, рабочее колесо, на ободке которого выполнены два соосных колесу обособленных блока: первый блок всасывания и сжатия, второй блок расширения и выпуска, заслонки-лопатки и камеры сгорания с установленными в них свечами зажигания (прототип).

Недостатком его является неудачная клапанно-ступенчатая конструкция камер сгорания и соединение блоков с коаксиальными каналами, что приводит к потере значительной части горючей смеси в каналах и ухудшает работоспособность двигателя, увеличивает габаритные размеры.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат достигается описываемым дисковым двигателем, содержащим корпус, рабочее колесо, на ободке которого выполнены два соосных колесу обособленных блока: первый блок всасывания и сжатия, второй блок расширения и выпуска, заслонки-лопатки и камеры сгорания с установленными в них свечами зажигания.

Новым является то, что он содержит четыре камеры сгорания общие для блоков, выполненных за одно целое с колесом и валом, при этом колесо имеет форму диска, в корпусе расположены рабочие полости, постоянно открытые впускные и выпускные окна и продувочные каналы, заслонок-лопаток выполнено по четыре на каждый блок, а рабочих полостей - по две на каждый блок. Кроме того, в одном из вариантов (фиг. 5) дисковый двигатель дополнительно снабжен блоком расширения и выпуска, при этом блок всасывания и сжатия расположен между блоками расширения и выпуска. Отличием другого варианта (фиг. 6) является то, что здесь дисковый двигатель дополнительно снабжен двумя камерами сгорания и рабочими полостями по одной на каждый блок.

Вышеприведенные отличительные признаки предложения, по нашему мнению, удовлетворяют критерию "существенные отличия" изобретения, поскольку на дату подачи заявки в технической литературе, а также патентной документации аналогичные технические решения не обнаружены, а его отличительные признаки не идентичны и не эквивалентны в сравнении со сходными признаками известных двигателей.

Технический результат достигается тем, то в предлагаемом двигателе есть ряд существенных оригинальных новшеств и целесообразных технических решений, а именно, у дискового двигателя гибкая и компактная конструкция, где блок всасывания и сжатия, блок расширения и выпуска, камер сгорания и заслонки-лопатки скомпанованы в одном рабочем колесе в форме диска. Это уменьшает габаритные размеры и массу двигателя. Ободок рабочего колеса позволяет расположить камеры сгорания на блоках так, как целесообразно для надежной работы двигателя.

Двигатель имеет каналы для продувки камер сгорания после каждого выпуска отработанных газов. Конструкция позволяет установить начало продувки в стадии разработки, а после продувки каналы автоматически закрываются ободком колеса. Продувка улучшит заполнение рабочей полости чистым горючим зарядом и способствует более полному сгоранию.

Рабочие полости, расположенные в теле корпуса, просты в изготовлении и отличаются более плавными очертаниями внутреннего контура корпуса в начале и конце рабочих полостей.

Конструкция дискового двигателя позволяет, увеличив объем рабочих полостей второго блока по сравнению с объемами рабочих полостей первого блока, довести давление в конце процесса расширения до атмосферного и уменьшить температуру.

На фиг. 1 изображен продольный разрез дискового двигателя по В-В фиг. 3.

На фиг. 2 - продольный разрез рабочего колеса по В-В фиг. 3.

На фиг. 3 - поперечный разрез первого блока двигателя по А-А фиг. 1.

На фиг. 4 - поперечный разрез первого блока двигателя по Б-Б фиг. 1.

На фиг. 5 - продольный разрез дискового двигателя с дополнительно снабженным блоком расширения и выпуска, где первый блок всасывания и сжатия расположен между двумя блоками расширения и выпуска (вариант).

На фиг. 6 - поперечный разрез второго блока дискового двигателя, дополнительно снабженного двумя камерами сгорания и по одной на каждый блок рабочими полостями (вариант).

Дисковый двигатель содержит корпус 1 и размещенное внутри него рабочее колесо 2 (см. фиг. 1), выполненное в виде диска. На ободке рабочего колеса 2 выполнены два соосных колесу обособленных блока (см. фиг. 2): первый блок 3 всасывания и сжатия, второй блок 4 расширения и выпуска. Упомянутые блоки 3 и 4 между собой соединены с четырьмя камерами сгорания 5, удаленными друг от друга на 90 градусов по верхнему кругу колеса 2 (см. фиг. 3). В центре рабочего колеса установлен вал 6. Рабочее колесо 2, блоки 3 и 4, а также вал 6 выполнены за одно целое.

В каждом блоке, между корпусом и рабочим колесом /в теле корпуса/, имеются по две рабочие полости 7 (фиг. 3, 4) в виде сегмента и расположены в противоположных точках внутреннего круга корпуса. Каждая полость 7 занимает одну четвертую часть этого круга (90 градусов).

По блокам рабочие полости расположены ассиметрично (см. фиг. 3 и 4).

В корпусе первого блока (см. фиг. 3) в самом начале рабочей полости (рабочих полостях 7) расположены постоянно открытые впускные окна 8 и продувные каналы 9 для продувки камеры сгорания после каждого выпуска перед началом впуска.

В корпусе второго блока (фиг. 4) в конце рабочих полостей 7 выполнены постоянно открытые выпускные окна 10 и установлены свечи зажигания 11.

Радиальное расстояние AB (фиг. 1 и 3) между двумя плоскостями корпуса блоков одинаковые по всему кругу и равны высоте сквозной возвратно-поступательной заслонке-лопатке 12. Поэтому заслонки-лопатки постоянно прижаты к рабочей поверхности корпуса. Заслонки-лопатки 12 имеются в каждом блоке по четыре штуки. При этом в первом блоке заслонки-лопатки 12 расположены за камерой сгорания (см. фиг. 3) по ходу движения рабочего колеса по часовой стрелке, а во втором блоке - впереди камеры сгорания (см. фиг. 4).

Описанная конструкция относится к дисковому двигателю, когда он снабжен двумя блоками, с четырьмя камерами сгорания и двумя рабочими полостями на каждый блок.

Конструкция двигателя допускает использование и трех блоков (см. фиг. 5), т.е. снабдив двигатель дополнительным блоком 4 расширения и выпуска, при этом блок 3 всасывания и сжатия расположен между двумя блоками 4 расширения и выпуска. В другом варианте (см. фиг. 6) дисковый двигатель дополнительно снабжен двумя камерами сгорания 5 и рабочими полостями 7 по одной на каждый блок.

Дисковый двигатель работает следующим образом.

По мере вращения рабочего колеса 2 (см. фиг. 2 и 3) /по часовой стрелке/, как только очередная заслонка-лопатка 12 достигнет правой кромки впускного окна 8 первого блока 3, с одной стороны заслонки-лопатки начинается всасывание, а с другой стороны - сжатие. Эти процессы происходят одновременно в каждой из двух рабочих полостей 7 (фиг. 3). Когда рабочее колесо с валом совершат одну четверть оборота (90^o), к впускному окну 8 подходит следующая заслонка-лопатка 12 и процесс повторяется.

Когда завершается сжатие, камера сгорания 5 (фиг. 3) закрывается кромкой корпуса и уплотнителями заслонки-лопатки 12. Какое-то время камеры сгорания 5 остаются закрытыми и со стороны второго блока. Когда очередная заслонка-лопатка 12 (см. фиг. 4) во втором блоке перешагнет зоны свечи зажигания, свеча зажигания 11 воспламенит сжатый заряд горючей смеси. В рабочих полостях 7 второго блока начинаются расширение и выпуск, с одной стороны заслонки-лопатки 12 расширение, с другой стороны - выпуск. Давление расширяющихся газов на заслонке-лопатке одновременно в двух рабочих полостях 7, т.е. в двух противоположных точках колеса, создают парную вращательную силу. Продолжительность расширения составляет 90 градусов поворота рабочего колеса. Затем все процессы будут последовательно повторяться. За один оборот колеса совершится восемь рабочих ходов.

Описанная конструкция относится к двигателю, когда он снабжен двумя блоками.

В дисковом двигателе с тремя блоками (фиг. 5) первый блок 3 всасывания и сжатия расположен между двумя блоками 4 расширения и выпуска. Поэтому рабочие ходы (расширения) в процессе работы двигателя будут происходить одновременно в четырех точках, и за один оборот колеса совершится шестнадцать рабочих ходов.

Такой двигатель будет мощнее и более уравновешенным.

В дисковом двигателе с шестью камерами сгорания 5 (см. фиг. 6) и тремя рабочими полостями 7 процесс расширения и выпуска происходит одновременно в трех точках рабочего колеса отдаленных друг от друга на 120 градусов, а продолжительность расширения составляет 60 градусов поворота рабочего колеса. За один оборот колеса совершится восемнадцать рабочих ходов.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем. У него достаточно жесткая и компактная конструкция, что гарантирует равномерную работу и значительно уменьшает габаритные размеры и массу двигателя.

Наиболее важным преимуществом являются надежные, компактные и технологичные камеры сгорания, удобно соединяющие два блока, практически без потерь горючей смеси. Устройство продувки камер сгорания, улучшающее полноту сгорания, обеспечивает надежную работу двигателя.

Вышеперечисленные положительные качества обеспечивают двигателю повышенную мощность, коэффициент полезного действия, экономичность и экологичность.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к роторным двигателям, используемым в транспортных средствах, а также других силовых агрегатах, и направлено на повышение его мощности, КПД, и экономичности. Он содержит корпус, рабочее колесо, выполненное в виде диска, на ободке которого выполнены два соосных с колесом обособленных блока: первый блок - всасывания и сжатия, второй блок - расширения и выпуска, заслонки-лопатки по четыре на каждый блок и четыре камеры сгорания с установленными в них свечами зажигания. При этом камеры сгорания, общие для блоков, выполненных за одно целое с колесом и валом. В корпусе расположены рабочие полости, по две на каждый блок, постоянно открытые впускные и выпускные окна и продувочные каналы. В другом варианте двигатель дополнительно снабжен блоком расширения и выпуска, при этом блок всасывания и сжатия расположен между блоками расширения и выпуска. В третьем варианте он снабжен двумя камерами сгорания и рабочими полостями по одной на каждый блок. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Дисковый двигатель, содержащий корпус, рабочее колесо, на ободке которого выполнены два соосных с колесом обособленных блока: первый блок-всасывания и сжатия, второй блок-расширения и выпуска, заслонки-лопатки и камеры сгорания с установленными в нем свечами зажигания, отличающийся тем, что он содержит четыре камеры сгорания, общие для блоков, выполненных за одно целое с колесом и валом, при этом колесо имеет форму диска, в корпусе расположены рабочие полости, постоянно открытые впускные и выпускные окна и продувочные каналы, заслонок-лопаток выполнено по четыре на каждый блок, а рабочих полостей - по две на каждый блок. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком расширения и выпуска, при этом блок всасывания и сжатия расположен между блоками расширения и выпуска. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя камерами сгорания и рабочими полостями, по одной на каждый блок.