ЛОПАСТНАЯ МАШИНА Российский патент 2002 года по МПК F01C11/00 F02B53/14 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к лопастным машинам с качающимися роторами-лопастями, используемым в качестве силовых установок транспортных средств с гидро- или электротрансмиссиями, а также самостоятельно в качестве помп.

Известна силовая установка (см. US 4010716 A, F 02 B 53/04, 08.03.1977), состоящая из двух роторных агрегатов, один из которых двигатель внутреннего сгорания, другой - компрессор или гидронасос с общим силовым механизмом, состоящим из несколько пар овальных шестерен и валов для преобразования качательных движений лопастей двигателя во вращение коленчатого вала.

Недостатками известной установки являются:
- потери мощности двигателя на трение при преобразовании качательных движений лопастей во вращение коленчатого вала;
- ограничение мощности двигателя прочностью зубьев овальных шестерен;
- сложность конструкции и невозможность размещения на силовом валу установки более двух агрегатов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является лопастная машина, выбранная в качестве ближайшего аналога (SU 1523712, F 04 C 2/344, 23.11.1989).

Лопастная машина содержит цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, неподвижными замыкателями и качающимися рабочими лопастями по числу замыкателей, разделенный на рабочие полости, часть из которых работает в режиме двигателя внутреннего сгорания, а другая - в режиме гидронасоса.

При сгорании топливовоздушной смеси в рабочей полости, образованной неподвижным замыкателем и подвижной лопастью, происходит ее проворот на определенный угол, при этом между противоположными лопастью и замыкателем происходит такт сжатия при двухтактном режиме работы двигателя или выброс отработанных газов при четырехтактном режиме работы. При этом лопасти гидронасоса, находящегося внутри лопастного двигателя, производят подачу рабочей жидкости в гидросистему.

Недостатками известной лопастной машины являются:
- ограниченная мощность при установленных ее габаритных размерах из-за совмещения двигателя и гидронасоса в одной секции корпуса машины;
- низкий КПД ввиду отсутствия элементов подогрева топливовоздушной смеси или воздуха;
- сложность изготовления лопастного узла и обеспечения надежного уплотнения между двигателем и гидронасосом;
- сложность запуска двигателя.

Технический результат изобретения состоит в устранении указанных недостатков, а именно в увеличении мощности машин при заданных габаритах, повышении их КПД, упрощении запуска двигателя, упрощении систем охлаждения и подогрева двигателя.

Технический результат достигается тем, что лопастная машина содержит двигатель внутреннего сгорания и гидронасос, имеющие единый силовой вал, согласно изобретению она дополнительно снабжена компрессором, размещенным на едином силовом валу, выполненным полым и закрытым со стороны двигателя и компрессора воздухоприемными колпаками, к одному из которых подсоединена воздушная магистраль высокого давления, в корпусе гидронасоса выполнены отверстия, соединяющие впускные окна насоса и рубашку охлаждения двигателя.

Технический результат достигается также тем, что лопастная машина дополнительно снабжена маятниковым электрогенератором, размещенным на едином полом силовом валу.

Дополнительное снабжение лопастной машины компрессором позволяет обеспечить форсирование двигателя и повысить его КПД за счет наддува, создаваемого компрессором.

Выполнение силового вала полым и закрытым со стороны двигателя и компрессора воздухоприемными колпаками позволяет обеспечить охлаждение двигателя изнутри и повысить его КПД за счет предварительного нагрева рабочей смеси или воздуха.

Присоединение к одному из воздухоприемных колпаков воздушной магистрали высокого давления позволяет производить запуск двигателя, используя баллоны со сжатым воздухом.

Выполнение в корпусе гидронасоса отверстий, соединяющих впускные окна насоса и рубашку охлаждения двигателя, позволяет использовать жидкость, являющуюся рабочим телом для гидронасоса в качестве охлаждающей жидкости.

Установка на едином силовом валу маятникового электрогенератора позволяет автономно обеспечить систему зажигания двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фигуре 1 изображено общее устройство лопастной машины.

На фигуре 2 показаны потоки воздуха и рабочей жидкости гидронасоса.

На фигуре 3 показан лопастной двигатель внутреннего сгорания в разрезе.

На фигуре 4 показан лопастной гидронасос в разрезе.

На фигуре 5 показан лопастной компрессор в разрезе.

Лопастная машина состоит из лопастного двигателя 1, лопастного гидронасоса 2, полого силового вала 3, воздухоприемных колпаков 4 и 4а, внешней рубашки охлаждения 5 лопастного двигателя 1, маятникового электрогенератора 6 (при необходимости), лопастного компрессора 7.

Лопастная машина работает следующим образом.

Через впускные окна 8 компрессора 7 воздух всасывается и под давлением через выпускные окна 9 и обратные клапаны 10 подается в нижний приемный колпак 4. Воздух из нижнего воздухоприемного колпака 4 через силовой вал 3 поступает в верхний воздухоприемный колпак 4а двигателя 1 и далее через впускные окна 11 проходит в рабочие полости лопастного двигателя 1.

Выхлопные газы выбрасываются через выпускные окна 12 двигателя 1, при этом воздух (рабочая смесь) при прохождении через полый силовой вал 3 не только охлаждает внутреннюю часть двигателя 1, но и за счет предварительного нагрева повышает КПД двигателя 1.

Подключение полого силового вала 3 через обратный клапан 10 к воздушной системе высокого давления 16 позволяет производить запуск двигателя воздухом от баллонов со сжатым воздухом.

Рабочая жидкость, используемая лопастным гидронасосом 2, предварительно прогоняется через внешнюю рубашку охлаждения 5 лопастного двигателя 1, обеспечивая его охлаждение. Далее рабочая жидкость через отверстия 17 попадает во впускные окна 14 гидронасоса 2 и выбрасывается через выпускные трубопроводы 15.

Изобретение позволяет по сравнению с ближайшим аналогом упростить конструкцию машины, ее производство, ремонт, систему запуска двигателя, систему охлаждения и подогрева лопастного двигателя, повысить КПД двигателя и расширить функциональные возможности лопастного гидронасоса.

Лопастная машина может использоваться в гидро- и электротрансмиссиях транспортных средств и самостоятельно в качестве помп.

Изобретение относится к лопастным машинам с качающимися роторами-лопастями, используемым в качестве силовых установок транспортных средств с гидро- и электротрансмиссиями, а также самостоятельно в качестве помп. Лопастная машина содержит двигатель внутреннего сгорания и гидронасос, имеющих единый силовой вал. Машина дополнительно снабжена компрессором, размещенным на едином силовом валу, выполненным полым и закрытым со стороны двигателя и компрессора воздухоприемными колпаками, к одному из которых подсоединена воздушная магистраль высокого давления, в корпусе гидронасоса выполнены отверстия, соединяющие впускные окна насоса и рубашки охлаждения двигателя. Машина дополнительно снабжена маятниковым электрогенератором, размещенным на едином полом силовом валу. Увеличивается мощность, повышается КПД. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Лопастная машина, содержащая двигатель внутреннего сгорания и гидронасос, имеющие единый силовой вал, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена компрессором, размещенным на едином силовом валу, выполненным полым и закрытым со стороны двигателя и компрессора воздухоприемными колпаками, к одному из которых подсоединена воздушная магистраль высокого давления, в корпусе гидронасоса выполнены отверстия, соединяющие впускные окна насоса и рубашку охлаждения двигателя. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена маятниковым электрогенератором, размещенным на едином полом силовом валу.