РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2001 года по МПК F01C1/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в компрессоростроении и насосостроении.

Известна роторная машина, содержащая корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленные в нем два ротора, образованные полуцилиндрами, составляющими вращающийся цилиндр, в каждом роторе расположены четыре лопатки, при этом лопатки одного ротора расположены между лопатками другого ротора с образованием восьми камер; механизм для поочередного торможения роторов; дифференциальный механизм, установленный по центру корпуса и связанный с рабочим валом для создания поочередного движения роторов при постоянном вращении вала (RU 2131042 C1, F 01 С 1/00, 27.05.1999).

Недостатками известной конструкции являются энергетические потери и снижение КПД за счет поочередного торможения и потери мощности.

Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков известного, и от его использования может быть получен следующий технический результат: расширение выполнения процессов в замкнутом контуре при низких давлениях, то есть двигатель с переходом в камеру насос-вакуум, в результате чего предлагаемая роторная машина может работать как ДВС, компрессор, насос.

Указанный технический результат достигается за счет того, что роторная машина содержит корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленные в нем ведущий и ведомый роторы с четырьмя лопатками каждый, при этом лопатки ротора расположены между лопатками другого ротора с образованием восьми камер, и дифференциал. В корпусе машина снабжена возвратно-поступательным механизмом, ведущий ротор выполнен в виде вращающего цилиндра, ведомый ротор выполнен из двух роторов, установленных на валу ведущего ротора, на котором также установлена перегородка, разделяющая цилиндр на два цилиндра, причем один из ведомых роторов установлен между перегородкой и диском возвратно-поступательного механизма и связан с ним, в дифференциале выполнен канал для воспламенения рабочей среды, в лопатках ведомых роторов выполнены каналы для впуска, а в лопатках ведущего ротора - для выпуска рабочей среды.

На фиг. 1 - роторная машина, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - возвратно-поступательный механизм; на фиг. 3 - схема движения рабочей среды через каналы в лопатках и камерах; на фиг. 4 - расположение каналов в лопатках для всасывания и выпуска рабочей среды; на фиг. 5 - роторная машина с двумя цилиндрами по восемь камер в каждом, общий вид в разрезе; на фиг. 6 - схема движения газов в камерах; на фиг. 7 - ведущий ротор и ведомые роторы, в разрезе; на фиг. 8 - обгонная муфта; на фиг. 9 - установка в ведущем роторе; на фиг. 10 - ведущий ротор; на фиг. 11 - схема расположения окон всасывания/выпуск; на фиг. 12 - схема совмещения камер компрессора и двигателя и окон для каждой камеры.

Роторная машина состоит из неподвижного корпуса 1 (фиг. 5) с выполненными окнами 4 для выпуска отработанных газов. В корпусе 1 установлены боковые крышки 2 (левая и правая) с выполненными окнами 3 для подачи горючей смеси (всасывания). В крышке 2 корпуса 1 с правой стороны установлен вал ведущего ротора 6, содержащий цилиндр с четырьмя лопатками, разделенный перегородкой 11 с установкой дифференциала 18, образуя два цилиндра (фиг. 7), для выполнения непрерывного действия работы: в одном цилиндре она закачивается, во втором начинается. Ведомые роторы 8, 9 с четырьмя лопатками каждый свободно перемещаются без трения в цилиндрах между лопатками ведущего ротора 6 и расположены между перегородкой 11. Лопатки роторов разделяют цилиндры, образуя по восемь камер в каждом, камеры (всас-сжатие) 24, (работа-выпуск) 22. В перегородке 11 установлен дифференциал 18 для подачи движения на второй ведомый ротор 9. В крышке 2 корпуса 1 с левой стороны установлен вал 7 с закрепленной на нем шестерней 12, которая воздействует на возвратно-поступательный механизм через зацепление с шестерней 13, установленной на оси 14, закрепленной в диске 10, который закреплен с валом ведущего ротора 6. На шестерне 13 эксцентрично установлена ось 15 для соединения шатуна 16 с осью 17, установленного в ведомом роторе 8 для неравномерного движения ведомых роторов 8, 9 при постоянном движении ведущего ротора 6. Переменный объем создается перемещением лопатками ведомых роторов 8, 9 в цилиндрах между лопатками ведущего ротора 6. Для распределения механических нагрузок в возвратно-поступательном механизме установлены три шатунные шестерни 13. В перегородке 11 установлен дифференциал 18, в котором выполнены каналы 19 для воспламенения горючей смеси. В лопатках ведомых роторов выполнены каналы 20 для впуска в камеру (всас-сжатие) 24. В лопатках ведущего ротора выполнены каналы 21 для перепуска сжатия смеси в камеру 22 (работа-выпуск) горения горючей смеси, а также выполнены каналы 23 для выпуска (фиг. 4, 6).

Роторная машина работает следующим образом (фиг. 5).

При вращении ведущего ротора 6 движение поступает на возвратно-поступательный механизм при неподвижном вале 7, воздействуя на ведомый ротор 8 с передачей через дифференциал 18 на второй ведомый ротор 9. Для выполнения движения лопаток ведомых роторов в одном цилиндре оно возвратное, а во втором - поступательное в переходящей последовательности. Для выполнения непрерывного действия работа в одном цилиндре заканчивается, во втором - начинается. Установлены камеры с действием в цилиндрах всас-сжатие, работа-выпуск. Горючая смесь поступает через окна 3 крышки корпуса. Всасывание происходит во впускные каналы 20 в лопатках ведомых роторов, в камеры увеличения объема всасывания с последующим уменьшением объема сжатия, и через лопатки ведущего ротора 6 в перепускные каналы 21 и в камеру 22, где происходит расширение газов между лопатками ведомых роторов 8, 9 последовательно, которые соединены с механизмом и вращаются в том же направлении, передавая расширение газов на лопатки ведущего ротора 6, совершая полезную работу с последующим действием через выпускные каналы 23 в лопатках и через цилиндр ведущего ротора с последующим выпуском через окна 4 корпуса. При этом от действия работы в одном цилиндре через перегородку 11 с дифференциалом 18 происходит воздействие на возвратный ход ведомого ротора во втором цилиндре, совмещая действие с механизмом. В одной камере происходит выпуск рабочей среды, во второй - ее горение, при этом часть ее вдувается в канал 19, воспламеняя рабочую среду в начальный момент работы в камерах второго цилиндра, сохраняя переходящее горение из одной камеры цилиндра во вторую.

Первоначальное воспламенение осуществляется от запальной свечи во всех вращающихся камерах. На один оборот ведущего ротора 6 производятся четыре по два хода "работа" в одном цилиндре, при двух цилиндрах умноженное на два, при восьми камерах и кратном отношении передач между шестернями 12-13 один к двум.

Установленный вал 7 с шестерней 12 воздействует на производство переменного объема. При равных вращениях ведущего ротора и вала 7 действие механизма приостанавливается и переменный объем не производится, сохраняя при этом вращение, а от разности их вращения зависит число действий механизма. Так при переходе в неподвижное состояние камер ведущего ротора перемещение лопаток ведомых роторов 8, 9 переходит на шатун 16, вращается шестерня 13, входящая в зацепление с шестерней 12, и вращается вал 7, совершая действия как обычный ДВС.

Возвратно-поступательный механизм воздействует на динамику разности движения роторов и создает между лопатками переменный объем в камерах, а также позволяет переводить ведущий ротор в неподвижное состояние при сохранении действий "работа", вращая вал 7, для сохранения вращательного момента и плавного перехода начального вращения ведущего ротора. Для всасывания и выпуска через окна корпуса, независимости нахождения и скорости вращения камер в лопатках роторов выполнены радиальные каналы. Достигается полное наполнение камер с использованием вращательного момента на рабочую среду, как в газовых турбинах.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении, в частности в роторных двигателях, а также в компрессоростроении и насосостроении. Роторная машина содержит корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленные в нем ведущий и ведомый роторы с четырьмя лопатками каждый и дифференциал. Лопатки одного ротора расположены между лопатками другого ротора с образованием восьми камер. Машина снабжена возвратно-поступательным механизмом. Ведущий ротор выполнен в виде вращающегося цилиндра. Ведомый ротор выполнен из двух роторов, установленных на валу ведущего ротора, на котором также установлена перегородка, разделяющая цилиндр на два цилиндра. Один из ведомых роторов установлен между перегородкой и диском возвратно-поступательного механизма и связан с ним. В дифференциале выполнен канал для воспламенения рабочей среды. В лопатках ведомых роторов выполнены каналы для впуска, а в лопатках ведущего ротора для выпуска рабочей среды. Снижаются энергетические потери, повышается КПД. 12 ил.

Роторная машина, содержащая корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленные в нем ведущий и ведомый роторы с четырьмя лопатками каждый, при этом лопатки одного ротора расположены между лопатками другого ротора с образованием восьми камер, и дифференциал, отличающаяся тем, что машина снабжена возвратно-поступательным механизмом, ведущий ротор выполнен в виде вращающегося цилиндра, ведомый ротор выполнен из двух роторов, установленных на валу ведущего ротора, на котором также установлена перегородка, разделяющая цилиндр на два цилиндра, причем один из ведомых роторов установлен между перегородкой и диском возвратно-поступательного механизма и связан с ним, в дифференциале выполнен канал для воспламенения рабочей среды, в лопатках ведомых роторов выполнены каналы для впуска, а в лопатках ведущего ротора - для выпуска рабочей среды.