РОТАТИВНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Д.С.ПОТАПОВА Российский патент 2001 года по МПК F02B57/00 

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно - к двигателестроению, и может быть использовано в пневмо- и гидромоторах.

Известен двигатель внутреннего сгорания [1], содержащий корпус с внутренней криволинейной поверхностью, выходной вал, ротор с по меньшей мере парой цилиндров, закрепленных на выходном валу, по меньшей мере пару поршней со штоками, установленных в цилиндрах, ролики, кинематически связанные со штоками поршней и установленные с возможностью взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью, и по меньшей мере двумя кронштейнами, закрепленными на выходном валу, по меньшей мере одним двуплечим и одним одноплечим рычагами, шарнирно установленными на концах кронштейнов, элементом зубчатой передачи, причем первое плечо двуплечего рычага выполнено в виде зубчатого сектора, входящего в зацепление с элементом зубчатой передачи, последний кинематически связан с одноплечим рычагом, шток одного поршня жестко связан со вторым плечом двуплечего рычага, шток второго поршня жестко связан с одноплечим рычагом, а штоки, поршни и цилиндры выполнены дугообразными.

Известен также двигатель внутреннего сгорания [2], содержащий корпус, прямолинейный рабочий вал, шатуны, поршни, цилиндры с впускными и выпускными окнами, укрепленные оппозитно по касательной к окружности на противоположных концах промежуточного звена с возможностью одновременного вращения, топливные насосы, дополнительно размещенные на корпусе эксцентрики с установленными на них тягами, выполненными из двух рычагов с возможностью поворота и соединенными через ось вращения с кулисой (двуплечий рычаг), причем один конец кулисы связан через ось вращения с шатуном, а другой - с опорой, укрепленной на промежуточном звене, при этом рабочий вал выполнен ступенчатым и установлен в эксцентриках со смещением относительно их центров, а промежуточное звено укреплено на рабочем валу, и цилиндры снабжены воздухозаборными направляющими.

Недостатком выше описанных технических решений является сложность их конструкций и низкий КПД.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение КПД.

Указанная задача достигается тем, что корпус выполнен с профилированной внутренней поверхностью, а двуплечий рычаг - криволинейным и средней частью шарнирно закреплен на диаметрально противоположной цилиндру половине промежуточного звена с возможностью постоянного контакта второго плеча с внутренней профилированной поверхностью корпуса, причем цилиндр торцем закреплен на радиально направленной плоскости плиты промежуточного звена, кроме того на рабочем валу выполнены осевые, а в промежуточном звене - радиальные отверстия для отвода выхлопных газов и подвода охлаждающей среды.

Промежуточное звено может быть выполнено в виде диска.

Цилиндр может быть снабжен клапанно-распределительным устройством.

Криволинейный двуплечий рычаг может быть подпружинен.

Плечо двуплечего рычага, контактирующее с корпусом, может быть снабжено роликом качения.

Поршень может быть выполнен в виде стакана с внутренней рабочей поверхностью, а цилиндр - с наружной и внутренними герметичными полостями, кроме того наружная поверхность поршня может быть снабжена опорными роликами, взаимодействующими с направляющими промежуточного звена, и цапфами для шарнирного крепления его с шатуном, который изготовлен из двух частей в виде пластин, а плечо двуплечевого рычага на конце выполнено вилкообразным.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен поперечный разрез предлагаемого двигателя внутреннего сгорания с поршнем, установленным внутри цилиндра;
на фиг. 2 изображен поперечный разрез предлагаемого двигателя с цилиндром, установленным внутри поршня;
на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2;
на фиг. 4 - вариант исполнения расположения цилиндров, поршней и двуплечих рычагов на промежуточном звене по фиг. 2.

Предлагаемый ротативно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит корпус 1 с внутренней профилированной поверхностью 2, прямолинейный рабочий вал 3 с осевыми каналами 4, промежуточное звено 5 с радиальными каналами 6, цилиндр 7, установленный на плоскости плиты 8 промежуточного звена, поршень 9, шатун 10, шарнирно связанный с одним плечом 11 двуплечего рычага 12, который, в свою очередь, средней частью через ось шарнира 13 закреплен на диаметрально противоположной цилиндр 7 половине промежуточного звена 5 с возможностью постоянного контакта второго плеча 14, с установленным на нем роликом качения 15, с внутренней профилированной поверхностью 2, клапанно-распределительное устройство 16, установленное в цилиндре 7 и плите 8, взаимодействующее с толкателями 17, пружина 18, соединяющая двуплечий рычаг с промежуточным звеном 5, к тому же цилиндр содержит форсунку или свечу зажигания 19 (см. фиг. 3), а корпус и промежуточное звено - токопроводящие элементы 20 и 21 к свече зажигания.

В предлагаемом двигателе внутреннего сгорания цилиндр 7 может быть выполнен (см. фиг. 2, 3 и 4) с наружной рабочей поверхностью 22, и снабжен внутренними герметичными полостями 23, 24 и 25 (фиг. 3), поршень 9, выполненный в виде стакана с внутренней рабочей поверхностью 26, а наружная - снабжена цапфами 27 и 28 для шарнирного соединения с пластинами 29 и 30, которые свободными концами шарнирно соединены с вилкообразным концом 31 двуплечего рычага 12, кроме того наружная поверхность снабжена опорными роликами 32, 33 и 34, контактирующими с направляющими 35 и 36 промежуточного звена, а каналы 37 подвода охлаждающей среды соединены с герметичной полостью 25 цилиндра.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Вращая выходной вал 3 по стрелке, указанной на промежуточном звене (см. фиг. 1, 2 и 4), ролик 15 двуплечего рычага 12 обкатывает профилированную внутреннюю поверхность 2 корпуса, заставляя поршень 9 через криволинейный двуплечий рычаг 12, шатун 10 (фиг. 1) или пластины 29 и 30 (фиг. 2, 3 и 4) совершать возвратно-поступательные движения вдоль оси цилиндра 7, образуя камеры переменного объема. При набегании ролика 15 на вершину профилированной поверхности 2, расположенной на минимальном радиусе от оси вращения выходного вала 3, в цилиндре происходит сжатие горючей смеси при закрытых клапанах 16. Рабочая смесь подается по каналу 4 выходного вала, сообщающемуся с ним радиальному каналу 6 промежуточного звена, и выходит к клапанно-распределительному устройству 16, взаимодействующему с толкателями 17, которые, в свою очередь, контактируют с выступающими неподвижными частями (на фигурах не показаны) корпуса 1. От искры, подаваемой по токопроводящим элементам 20 и 21 к свече зажигания 19 или от впрыска топлива через форсунку (внутреннее смесеобразование), установленной вместо свечи, происходит воспламенение и давление от сгорания топлива воспринимается одновременно цилиндром и поршнем, но вследствие того, что сила, действующая на поршень, компенсируется через двуплечий рычаг 12 и ролик 15 опорными реакциями контакта ролика с профилированной поверхностью 2, осью шарнира 13 и выходным валом 3, установленным на подшипниках качения в корпусе 1, то давление от сгорания топлива, действующее на цилиндр 7, закрепленного на промежуточном звене, одновременно используемого как маховик, заставляет всю систему, установленную на выходном валу, вращаться в заданном направлении вокруг оси вала 3. Конструкция предлагаемого ротативно-поршневого двигателя внутреннего сгорания позволяет совершать рабочий цикл за один, как показано на фиг. 1, 2 и 4, или два оборота выходного вала, в зависимости от исполнения профилированной поверхности корпуса. Охлаждающая среда подводится по соответствующим каналам выходного вала 3 и каналу 37 промежуточного звена к герметичной полости 25 цилиндра 7 (фиг. 3) и отводится по параллельным каналам в обратном направлении. Подвод смазки, при необходимости, к поршневым кольцам может быть выполнен аналогично подводу охлаждающей среды.

Предлагаемая конструкция ротативно-поршневого двигателя внутреннего сгорания позволяет значительно упростить известные ДВС, снизить расход потребляемого топлива, существенно повысить КПД и экологичность поршневых машин.

Источники информации
1. Описание изобретения к патенту Российской Федерации N 2038494, F 02 B 57/00 (аналог).

2. Описание изобретения к патенту Российской Федерации N 2038496, F 02 B 57/00 (прототип).

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к ротативным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение КПД. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус с профилированной внутренней поверхностью, вал с центральным отверстием для подвода топлива и с закрепленным на нем промежуточным звеном, цилиндр, торцом закрепленный на радиально направленной плоскости плиты промежуточного звена и установленный по касательной к описываемой окружности его вращения, поршень и шатун, шарнирно связанный с одним плечом криволинейного двуплечего рычага, который закреплен шарнирно на диаметрально противоположной цилиндру половине промежуточного звена с возможностью постоянного контакта второго плеча с внутренней профилированной поверхностью корпуса. Рычаг может быть подпружинен, а поршень выполнен в виде стакана с внутренней рабочей поверхностью и снабжен опорными роликами. 5 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротативно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, прямолинейный рабочий вал с центральным отверстием для подвода топлива и с закрепленным на нем промежуточным звеном, по крайней мере один цилиндр, установленный на промежуточном звене по касательной к описываемой окружности его вращения вокруг рабочего вала, поршень, шатун, шарнирно связанный с одним плечом двуплечего рычага, топливоподающую систему, отличающийся тем, что корпус выполнен с профилированной внутренней поверхностью, а двуплечий рычаг криволинейным и средней частью шарнирно закреплен на диаметрально противоположной цилиндру половине промежуточного звена с возможностью постоянного контакта второго плеча с внутренней профилированной поверхностью корпуса, причем цилиндр торцем закреплен на радиально направленной плоскости плиты промежуточного звена, на рабочем валу выполнены осевые, а в промежуточном звене - радиальные отверстия для отвода выхлопных газов и подвода охлаждающей среды. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что промежуточное звено выполнено в виде диска. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндр снабжен клапанно-распределительным устройством. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что криволинейный двуплечий рычаг подпружинен. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что плечо двуплечего рычага, контактирующее с корпусом, снабжено роликом качения. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен в виде стакана с внутренней рабочей поверхностью, а цилиндр - с наружной и внутренними герметичными полостями, наружная поверхность поршня снабжена опорными роликами, взаимодействующими с направляющими промежуточного звена и цапфами для шарнирного крепления его с шатуном, который изготовлен из двух частей в виде пластин, а плечо двуплечего рычага на конце выполнено вилкообразным.