ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к области двигателестроения.

Из патентной литературы известен четырехтактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (RU, патент 2023184 C1, кл. F 02 B 53/00, 1994 г. ), содержащий неподвижный цилиндр (статор), внутри которого установлена неподвижная трубчатая ось. На ось установлен ротор, состоящий из внутренней и внешней частей. Каждая часть ротора содержит пару лопастей. При работе двигателя внешняя и внутренняя части ротора неравномерно вращаются относительно друг друга, при этом их движение согласуется кулисным механизмом. Рабочее пространство двигателя разделено на четыре сектора двумя парами лопастей. Ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку, которая делит внутреннее пространство оси на две полости, а именно полость впуска смеси и полость выпуска отработавших газов.

При использовании в качестве согласующего кулисного механизма неизбежны потери на разгон и торможение кулисы и повышенный износ подшипников скольжения кулисы. Размещение рабочих лопастей в неподвижном корпусе также имеет принципиальный недостаток: рабочие такты, поочередно происходящие в каждом из секторов, образуемых лопастями, привязаны к определенным частям неподвижного корпуса, а именно воспламенение и горение за тем местом, где расположена свеча зажигания (или форсунка). Из-за неравномерного нагрева корпус двигателя подвергается деформации и поэтому необходимо сильное охлаждение, что снижает КПД двигателя. Кроме того, наличие неподвижного корпуса является причиной более быстрого износа лопастей и цилиндра, так как лопасти по отношению к цилиндру движутся быстрее, чем по отношению друг к другу. Это снижает экономичность двигателя. Задачей является повышение КПД и экономичности двигателя.

Технический результат достигается тем, что четырехтактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, состоящий из внутренней и внешней частей, установленных на неподвижную трубчатую ось с возможностью неравномерного вращения относительно друг друга, при этом ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку, при этом внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси и двух дисков, между которыми закреплена пара лопастей, а внешняя часть - цилиндра с закрепленной на нем парой лопастей.

Движение внутренней и внешней частей ротора согласуется механизмом, состоящим из двух пар цилиндрических шестерен и трех эллиптических шестерен.

Перечень фигур графических изображений.

Фиг. 1-3 - ротор и согласующий механизм в прямоугольных координатах.

Фиг. 4 -Ротор и согласующий механизм в аксонометрии.

Фиг. 5 -6 - ротор в прямоугольных координатах, разрез.

Фиг. 7 -ротор в аксонометрии, разрез.

Фиг. 8 - внешняя часть ротора.

Фиг. 9 -внутренняя часть ротора.

Фиг. 10-13 - схематическое изображение положения деталей ротора и согласующего механизма за время работы ротора.

Фиг. 14 - схематическое изображение ротора, внутренняя и внешняя части которого сдержат по 4 лопасти.

Внешняя часть ротора выполнена в виде цилиндра (1) с закрепленной на нем парой рабочих лопастей (4, 4a). Внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси (8) и двух дисков (6, 6а), между которыми закреплена вторая пара лопастей (7, 7а) Цилиндр внешней части ротора с обеих сторон закрыт крышками (2, 2а).

Крышка 2 имеет зубчатый венец и служит шестерней, соединяющей внешнюю часть ротора с согласующим механизмом. Через середины крышек (2, 2а) проходит неподвижная трубчатая ось (3), во внутренней полости которой имеется перемычка (5), которая делит внутреннюю полость на две полости, а именно полость впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов.

Трубчатая ось (8) и два диска (6,6а) внутренней части ротора закреплены между собой. Трубчатая ось (8) установлена на неподвижной трубчатой оси (3), проходит через крышку (2) и содержит шестерню (9), соединяющую внутреннюю часть ротора с согласующим механизмом. Шестерни (2) и (9) выполнены одинакового диаметра и с одинаковым числом зубцов.

Согласующий механизм состоит из двух шестерен (10, 10а) с диаметром и числом зубцов вдвое меньшим, чем у шестерен (2) и (9), и трех эллиптических шестерен (11, 11а, 11Ь), оси которых расположены в одном из фокусов эллипса. Средняя эллиптическая шестерня (11b) зацеплена на валу отбора мощности (12). На вспомогательной оси (13) закреплены цилиндрическая шестерня (10), находящаяся в сцеплении с шестерней (2), и эллиптическая шестерня (11), находящаяся в сцеплении с эллиптической шестерней (11b). На вспомогательной оси (13a) закреплены цилиндрическая шестерня (10a), находящаяся в зацеплении с цилиндрической шестерней (9), и эллиптическая шестерня (11a), находящаяся в зацеплении также с эллиптической шестерней (11b).

На схематических рисунках (фиг. 10-13) представлено взаимодействие внешней и внутренней частей ротора и деталей согласующего механизма за время одного оборота эллиптической шестерни (11b), т.е. полуоборота ротора. На фиг. 10 в секторе 1 между лопастями (7 и 4а) закончилось всасывание, в секторе II закончилось сжатие, в секторе III закончился рабочий ход, в секторе IV закончен выпуск отработавших газов. Эллиптические шестерни находятся в нейтральном положении, газы, возникающие при воспламенении в секторе II, оказывают одинаковое давление на лопасть (4) и лопасть (7), которые передают его через шестерни (10) и (10a) и эллиптические шестерни (11) и (11a) на шестерню (11b).

Двигаясь по инерции, части ротора выводят шестерни из нейтрального положения. Теперь расстояние от оси (13) до зубцов шестерни (11b) меньше, чем от оси (13а) до зубцов шестерни (11b), а расстояние от оси (12) до зубцов шестерни (11) больше, чем от оси (12) до зубцов шестерни (11a), т.е. сумма рычагов при передаче усилия такова, что давление газов в секторе II в состоянии поворачивать всю систему в нужном направлении и осуществить рабочий ход. На фиг. 12 детали двигателя представлены в положении половины рабочего хода в секторе II. В секторе III происходит выпуск отработавших газов, в секторе IV - всасывание рабочей смеси, в секторе I - сжатие. Разность величины действующих рычагов наибольшая, скорость движения внешней части ротора наибольшая, внутренней части ротора - наименьшая.

Дальнейшее движение приводит к положению, изображенному на фиг. 12, где эллиптическая шестерня совершила половину оборота и снова находится в положении равновесия. В секторе I закончено сжатие, предстоит рабочий ход. Движение по инерции выводит систему из равновесия, но теперь перевес у усилия, передаваемого с лопасти внутренней части ротора. По окончании рабочего хода в секторе I ротор завершил половину оборота, эллиптическая шестерня (11b) - полный оборот, на месте, где была лопасть (4), теперь лопасть (4a), а эллиптические шестерни в том же положении, что и на фиг. 10. Итак, за один оборот ротора происходит 4 рабочих хода поочередно в четырех секторах. Эллиптические шестерни за это время совершают два оборота, поочередно ускоряя и замедляя движение частей ротора, поочередно передавая усилие на вал отбора мощности. Количество лопастей в роторе может быть 8 или 16.

Изобретение относится к области двигателестроения. Двигатель содержит ротор, состоящий из внутренней и внешней частей, установленных на неподвижную трубчатую ось с возможностью неравномерного вращения относительно друг друга. Внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси и двух дисков, между которыми закреплена пара лопастей, а внешняя часть выполнена в виде цилиндра с закрепленной на нем парой лопастей. Ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку. Предложенная конструкция позволяет повысить КПД и экономичность двигателя. 14 ил.

Четырехтактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий ротор, состоящий из внутренней и внешней частей, установленных на неподвижную трубчатую ось с возможностью неравномерного вращения относительно друг друга, при этом ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку, отличающийся тем, что внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси и двух дисков, между которыми закреплена пара лопастей, а внешняя часть - цилиндра с закрепленной на нем парой лопастей.