РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и может использоваться в качестве механического привода скоростных транспортных средств.

Известен РПД Ванкеля (см. Ханин Н.С. "Автомобильные роторно-поршневые двигатели", М. , Машгиз, 1964), в котором трехгранный ротор размещается в эпитрохоидной расточке корпуса, снабжен зубчатым венцом внутреннего зацепления и расположен на эксцентриковом валу с кинематической связью венца ротора с неподвижной шестерней, расположенной на корпусе двигателя. При соотношении зубьев шестерня-венец, равном 2:3, ротор, обкатываясь по неподвижной шестерне, совершает планетарное движение в пространстве, вращаясь вокруг оси двигателя и одновременно вокруг собственной оси. Мощность снимается с эксцентрикового вала, который вращается синхронно с ротором относительно оси двигателя.

Недостатком двигателя Ванкеля является неполное использование кинетической энергии, полученной ротором от рабочих газов, а именно используется только кинетическая энергия вращения ротора вокруг оси двигателя и не используется кинетическая энергия вращения ротора вокруг собственной оси.

Известен роторно-поршневой двигатель, в котором ротор РПД с установленными на нем зубчатыми колесами внешнего зацепления кинематически связан с неподвижным венцом, закрепленным на корпусе, и зубчатым венцом, закрепленным на выходном валу двигателя, образуя планетарную передачу с i > 1 в обоих запатентованных вариантах, и поэтому ошибочным является заявление автора, что трансмиссия может применяться "как повышающая для привода компрессора при относительно высокой скорости". См. В.Н. Кудрявцев "Планетарные передачи". Л-д, "Машиностроение", 1977 г. стр. 13-14 варианты 5 и 6 и также см. В.М Касьянов "Гидромашины и компрессоры", М. "Недра", 1981 г. стр. 125-127, из чего ясно, что в патенте представлено подобие геророторного механизма, в котором ротор, обкатываясь по венцу внутреннего зацепления, сам вращается в противоположную сторону, т.е. никакого ускорения выходного вала решение по патенту обеспечить не может.

Частично указанных недостатков лишен выбранный в качестве прототипа роторно-поршневой двигатель, содержащий корпус с эпитрохоидой расточкой, ротор, установленный эксцентрично оси двигателя в расточке и снабженный зубчатым венцом, кинематически связанным с неподвижной шестерней (см. патент GB 994432). Однако известный двигатель имеет невысокий КПД.

Задачей изобретения является повышение КПД роторно-поршневого двигателя за счет суммирования на выходном валу кинетической энергии вращения ротора вокруг оси двигателя с кинетической энергией вращения ротора вокруг собственной оси.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном роторно-поршневом двигателе, содержащем корпус с эпитрохоидной расточкой, ротор, установленный эксцентрично оси двигателя в расточке и снабженный зубчатым венцом, кинематически связанным с неподвижной шестерней, оборудован дополнительным зубчатым венцом, кинематически связанным через промежуточный сателлит с зубчатым венцом, закрепленным на валу двигателя.

Перечень фигур графических материалов.

На фиг. 1 представлена одна из кинематических схем двигателя из патента GB 994432.

Фиг. 2, - вторая схема двигателя из патента GB 994432.

Фиг. 3 - продольный разрез двигателя.

Фиг. 4 - кинематическая схема заявленного двигателя, где О_д, О_с, О_р - оси двигателя, сателлита, ротора.

Фиг. 3 - схема зацепления через промежуточный сателлит.

Двигатель (фиг. 3) состоит из корпуса 1 с эпитрохоидой расточкой, закрытого крышками 2 и 3, размещенного в расточке корпуса 1 ротора 4 с выполненным на нем зубчатым венцом 5, кинематически связанного с неподвижной шестерней 6, причем ротор 4 установлен с возможностью вращения на эксцентричной втулке 7, которая в свою очередь способна к вращению на валу 8. Ротор 4 также оборудован дополнительным зубчатым венцом 9, кинематически связанным с промежуточным сателлитом 10, размещенным с возможностью вращения на эксцентричной втулке 11, способной вращаться относительно выходного вала 8, причем промежуточный сателлит 10 кинематически связан с зубчатым венцом 12, закрепленным на выходном валу 8 двигателя. Эксцентриситеты втулок 7 и 11 различны, как различно и эксцентричное расположение относительно оси двигателя ротора 4 и промежуточного сателлита 10.

Двигатель работает следующим образом: ротор 4 совершает в пространстве планетарное движение, вращаясь вокруг оси двигателя и вокруг собственной оси одновременно с постоянной кинематической связью дополнительного зубчатого венца 9 через промежуточный сателлит 10 с зубчатым венцом 12, закрепленным на выходном валу 8 двигателя.

Общеизвестно, что зубчатое зацепление передает мощность от ведущей шестерни к ведомой полностью (не считая потерь на трение), поэтому ротор 4, обладая кинетической энергией вращения вокруг оси двигателя и одновременного вращения вокруг собственной оси, передаст через промежуточный сателлит 10 и зубчатый венец 12 выходному валу 8 сумму кинетических энергий ротора; при соотношении зубьев Z5 : Z6 = 3 : 2, Z9 : Z12= 1 : 1, выходной вал 8 будет вращаться в 1,33 раза быстрее, чем ротор 4 вращается вокруг оси двигателя, и вся мощность, развиваемая ротором, полностью будет передаваться выходному валу 8.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве механического привода скоростных транспортных средств. Изобретение позволяет повысить КПД роторно-поршневого двигателя за счет суммирования на выходном валу кинетической энергии вращения ротора вокруг оси двигателя с кинетической энергией вращения ротора вокруг собственной оси. Роторно-поршневой двигатель состоит из корпуса с эпитрохоидной расточкой, ротора, установленного эксцентрично оси двигателя в расточке и снабженного зубчатым венцом, кинематически связанным с неподвижной шестерней. Ротор оборудован дополнительным зубчатым венцом, кинематически связанным через промежуточный сателлит с зубчатым венцом, закрепленным на валу двигателя. 5 ил.

Роторно-поршневой двигатель, состоящий из корпуса с эпитрохоидной расточкой, ротора, установленного эксцентрично оси двигателя в расточке и снабженного зубчатым венцом, кинематически связанным с неподвижной шестерней, отличающийся тем, что ротор оборудован дополнительным зубчатым венцом, кинематически связанным через промежуточный сателлит с зубчатым венцом, закрепленным на валу двигателя.