РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F01C1/77 

Изобретение может быть использовано при создании роторно-лопастных двигателей, насосов, компрессоров, гидроприводов. В двигателе имеется неподвижная кольцевая рабочая камера с впускным и выпускным отверстием, внутри которой вращаются лопастные роторы с периодически изменяющейся скоростью, создавая одновременно все циклы рабочего процесса между двумя парами лопастных роторов. Каждая из пар лопастных роторов жестко крепится с одной из двух шестеренок внутреннего зацепления эллиптической формы, которые входят в зацепление с одной из двух шестеренок-эксцентриков, крепящихся на выходном валу, который расположен внутри внутреннего цилиндра кольцевой рабочей камеры и имеет ось вращения, смещенную относительно неподвижной оси рабочей камеры.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании роторно-лопастных двигателей, насосов, компрессоров, гидроприводов.

Известна роторная машина, имеющая неподвижный корпус, внутри которого вращаются лопастные роторы с изменяющейся скоростью, так что объемы, на которые разделен корпус роторами, изменяются циклически. Роторы закреплены на соосных валах, имеющих на свободных концах водила.

Механизм периодического изменения скоростей и синхронизации вращения роторов и выходного вала выполнен в виде установленного на внутреннем конце выходного вала со свободно вращающимися на полуосях зубчатыми колесами, на дисках которых установлены полуоси, и неподвижного зубчатого колеса, входящего в зацепление с этими зубчатыми колесами. Водила на концах валов с роторами имеют радиальный паз, сквозь который проходит полуось, установленная на диске зубчатого колеса. Данный механизм имеет неуравновешенные водила, закрепленные на соосных валах со смещенным центром тяжести, что сопровождается вибрацией механизма (RU 2175720 С2, МПК F 01 С 1/00, F 04 С 2/00, 10.11.2001).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности и простоте конструкции является роторно-лопастная машина, содержащая корпус с впускным и выпускным отверстием, два лопастных ротора с закрепленными на них парой овальных шестерен, ведущий вал с парой закрепленных на нем овальных шестерен.

Данных механизм обладает большой инерционной массой, так как размеры овальных шестеренок должны соответствовать размерам диаметра рабочей камеры. Общие размеры применяемого в данной роторной машине механизма периодического изменения скоростей сопоставимы с размерами рабочей камеры и занимают дополнительный объем вне конструкции машины, что увеличивает размеры конструкции (патент США №3112062, 418-36, 1963 г.).

Задача изобретения - избавиться от вибрации и снизить затраты на трение, упростить конструкцию механизма периодического изменения скоростей.

Данная задача решается в двигателе, содержащем кольцевую рабочую камеру с впускным и выпускным отверстиями, торцовые крышки, выходной вал и лопастные роторы, разделяющие внутренний объем камеры на изолированные друг от друга полости, свечу зажигания и механизм периодического изменения скоростей, который выполнен внутри внутреннего цилиндра кольцевой рабочей камеры и имеет выходной вал со смещенной относительно центральной оси осью вращения, на котором закреплены две шестеренки-эксцентрики, каждая из которых входит в зацепление с шестеренкой внутреннего зацепления эллиптической формы, жестко связанной с одной из пар лопастных роторов.

Для обеспечения работоспособности механизма в четырехтактном цикле необходимо, чтобы соотношение числа зубьев шестеренки эллиптической формы внутреннего зацепления к числу зубьев шестеренки-эксцентрика равнялось двум, а максимальные радиусы шестеренок-эксцентриков находятся с противоположных сторон центрального вала.

Двигатель лишен вибрации, так как в его конструкции не используются неуравновешенные детали.

На чертеже изображен двигатель в разрезе в момент, когда одна из пар лопастей имеет максимальную угловую скорость, а другая минимальную.

Двигатель содержит неподвижную кольцевую рабочую камеру 1 с впускным 11 и выпускным 12 отверстием, внутри которой установлены две пары лопастных роторов 7 и 8. Каждая из пар лопастных роторов 7 и 8 жестко крепится с одной из двух шестеренок внутреннего зацепления 5 и 6 эллиптической формы, которые входят в зацепление с одной из двух шестеренок-эксцентриков 3 и 4, крепящихся на выходном валу 2. Выходной вал 2 расположен внутри внутреннего цилиндра кольцевой рабочей камеры 1 и имеет ось вращения 14, смещенную относительно неподвижной оси рабочей камеры 15. Выходной вал 2 опирается на подшипники 9, закрепленные на боковых стенках корпуса. На втулках 16 и 17, которые опираются на подшипники 10, с внешней стороны крепятся лопастные роторы 7 и 8, а с внутренней - шестеренки внутреннего зацепления эллиптической формы 5 и 6. На корпусе двигателя имеется впускное отверстие 11 и выпускное 12, а также свеча зажигания 13.

Отношение числа зубьев шестеренок внутреннего зацепления 5 и 6 к числу зубьев шестеренок-эксцентриков 3 и 4 равно двум, а максимальные радиусы шестеренок-эксцентриков 3 и 4 находятся с противоположных сторон выходного вала 2.

Двигатель работает следующим образом. При вращении выходного вала 2 с равномерной скоростью шестеренка-эксцентрик 4 вращает шестеренку внутреннего зацепления 6 с минимальной угловой скоростью (см. чертеж сечение А-А), в тот же момент шестеренка-эксцентрик 4 вращает шестеренку внутреннего зацепления 5 с максимальной угловой скоростью (см. чертеж сечение В-В), в мертвой точке происходит плавная смена скоростей, шестеренка внутреннего зацепления 5 замедляет угловую скорость до минимальной, шестеренка внутреннего зацепления 6 ускоряется до максимальной. Вследствие этого в двигателе происходит одновременно впуск горючей смеси через отверстие 11, сжатие, зажигание, расширение газов и выпуск сгоревших газов через отверстие 12 между двумя парами лопастных роторов.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям с неравномерным движением лопастей. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит кольцевую рабочую камеру с лопастными роторами, разделяющими ее внутренний объем на изолированные друг от друга полости, а также механизм периодического изменения скоростей роторов. Согласно изобретению механизм периодического изменения скоростей выполнен внутри внутреннего цилиндра кольцевой рабочей камеры и имеет выходной вал, ось вращения которого смещена относительно центральной оси. На валу закреплены две шестерни - эксцентрики, каждая из которых входит в зацепление с шестерней внутреннего зацепления эллиптической формы, жестко связанной с одной из пар лопастных роторов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий кольцевую рабочую камеру с впускным и выпускным отверстиями, торцевые крышки, выходной вал и лопастные роторы, разделяющие внутренний объем камеры на изолированные друг от друга полости, свечу зажигания и механизм периодического изменения скоростей, отличающийся тем, что механизм периодического изменения скоростей выполнен внутри внутреннего цилиндра кольцевой рабочей камеры и имеет выходной вал со смещенной относительно центральной оси осью вращения, на котором закреплены две шестеренки-эксцентрики, каждая из которых входит в зацепление с шестеренкой внутреннего зацепления эллиптической формы, жестко связанной с одной из пар лопастных роторов.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шестеренки-эксцентрики могут иметь форму круга, эллипса, овала, полукруга.