ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2019 года по МПК F01C9/00 F02B55/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к лопастным двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано при создании объемных насосов и компрессоров.

Известны поршневые кривошипно-шатунные двигатели внутреннего сгорания, в которых возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Недостатком таких двигателей является высокая сложность реализации принципа двойного действия, когда рабочий цикл организуется с обеих сторон одного и того же поршня, и связанное с этим относительное снижение удельных энергетических показателей, что обусловлено необходимостью обеспечения достаточной простоты конструкции и надежной работы КШМ.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (Патент РФ №2474705 «Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания» МПК F02B 55/02 (2006.01), F01C 1/07 (2006.01)), содержащий корпус с рабочей камерой, в которой размещены лопасти, ползун, кривошипы, кинематически связанные с ползуном.

Недостатками этого двигателя являются высокая сложность, низкие технологичность, надежность и удельные энергетические показатели, обусловленные конструкцией.

Известен роторно-лопастный двигатель с параллелограммно-кривошипным преобразователем вращения (Патент РФ №2436964 «Роторно-лопастный двигатель с параллелограммно-кривошипным преобразователем вращения (вариант 1-й)» МПК F01C 9/00 (2006.01), F01C 1/07 (2006.01)), содержащий корпус с рабочей камерой, в которой размещены лопастные рабочие органы, кривошипный вал.

Недостатками этого устройства, наряду со сложной конструкцией, низкими технологичностью, надежностью и удельными энергетическими показателями, является наличие ударных нагрузок в механизме при работе, обусловленное кинематической схемой.

Наиболее близким к заявляемому объекту устройством является роторно-поршневая машина (Патент DE 2808769 А1 «Роторно-поршневая машина» F01C 9/00), содержащая лопастную часть, включающую, как минимум, два лопастных рабочих органа, в одном из вариантов исполнения сопрягаемую с четырехзвенным шарнирным механизмом, который, в свою очередь, может содержать соединительное звено, сочлененное со взаимно-перпендикулярной кулисой, с размещенным в ней ползуном, установленным на кривошипе выходного вала.

Недостатками этой машины являются значительные масса и габариты звеньев механизма и машины в целом, отсутствие конструктивной простоты ввиду наличия большого числа деталей, обладающих сложными геометрией и технологией изготовления, неравномерность качательного движения лопастей, низкие удельные энергетические показатели.

Технической задачей изобретения является создание лопастного двигателя новой конструкции, с механизмом преобразования качательного движения лопастей во вращение выходного вала параллелограммного типа, что позволит упростить конструкцию, обеспечить равномерность циклического качательного движения лопастей, повысить удельные энергетические показатели.

Технический результат достигается тем, что в лопастном двигателе, содержащем корпус с рабочими камерами и размещенными в них лопастными рабочими органами, выполненными заодно с хвостовиками и установленными на полуосях, звено, шарнирно соединяющее лопастные рабочие органы, ползун, кривошип, согласно изобретению, двигатель содержит параллелограммный механизм, образованный хвостовиками лопастных рабочих органов, соединительным звеном и корпусом, размещенный за плоскостью, проходящей через оси лопастных рабочих органов, в котором траверса, соединяющая лопастные рабочие органы, выполнена с продольным пазом для размещения ползуна.

Упрощение конструкции определяется уменьшением числа и снижением геометрической, конструктивной и технологической сложности деталей двигателя.

Выполнение двигателя, включающего параллелограммный механизм, образованный хвостовиками лопастных рабочих органов, соединительным звеном и корпусом, размещенный за плоскостью, проходящей через оси лопастных рабочих органов, в котором траверса, шарнирно связанная с хвостовиками лопастей, всегда оказывается параллельной своим крайним верхнему и нижнему положениям, позволяет обеспечить равномерность циклического качательного движения лопастей за счет одинаковости времени перемещения лопастей из одного крайнего положения в другое и обратно при равномерном вращении кривошипа.

Размещение ползуна, шарнирно укрепленного на кривошипе, в продольном пазу траверсы позволяет обеспечить минимальное число деталей, связывающих лопасти с кривошипом, что обусловливает снижение массы и увеличение удельной мощности двигателя. Повышение удельных энергетических показателей двигателя достигается также за счет снижения геометрической, конструктивной и технологической сложности основных деталей двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема лопастного двигателя с параллелограммным преобразующим механизмом.

Лопастной двигатель с параллелограммным преобразующим механизмом содержит корпус 1 с двумя рабочими камерами, в которых на полуосях 2 размещены лопасти 3, делящие каждую из рабочих камер на два рабочих объема А и Б. Концы хвостовиков 4 лопастей шарнирно связаны с траверсой 5, в продольном пазу 6 которой размещен ползун 7, шарнирно укрепленный на кривошипе 8, установленном в корпусе двигателя.

Лопастной двигатель с параллелограммным преобразующим механизмом работает следующим образом: процессы рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания, осуществляющиеся в рабочих объемах А и Б таким образом, что одноименные процессы, например, расширение рабочего тела, происходят попеременно в каждом из объемов, заставляют лопасти 3, кинематически связанные посредством траверсы 5, совершать циклическое угловое синфазное перемещение, то есть, качательное движение, из одного крайнего положения (например, как показано на фиг., из левого) в другое, за счет чего траверса 5, взаимодействуя с ползуном 7 через продольный паз 6, побуждает кривошип, связанный шарнирно с ползуном 7, к совершению вращательного движения, при этом траверса 5 совершает плоскопараллельное движение, возникающий крутящий момент снимается с оси кривошипа, а равномерность угловой скорости вращения кривошипа обеспечивается конструктивной схемой и маховыми массами двигателя.

Таким образом, создание лопастного двигателя новой конструкции с механизмом преобразования качательного движения лопастей во вращение выходного вала параллелограммным типа позволяет упростить конструкцию, обеспечить равномерность циклического качательного движения лопастей, повысить удельные энергетические показатели.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к лопастным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано при создании объемных насосов и компрессоров. Техническим результатом является упрощение конструкции, обеспечение равномерности циклического качательного движения лопастей, повышение удельных энергетических показателей двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что лопастной двигатель с параллелограммным преобразующим механизмом содержит корпус 1 с рабочими камерами, в которых на полуосях 2 размещены лопасти 3, делящие каждую из рабочих камер на два рабочих объема А и Б. Концы хвостовиков 4 лопастей шарнирно связаны с траверсой 5, в продольном пазу 6 которой размещен ползун 7, шарнирно укрепленный на кривошипе 8, установленном в корпусе двигателя. Механизм двигателя выполнен параллелограммным и размещен за плоскостью, проходящей через полуоси 2. 1 ил.

Лопастной двигатель, содержащий корпус с рабочими камерами и размещенными в них лопастными рабочими органами, выполненными заодно с хвостовиками и установленными на полуосях, звено, шарнирно соединяющее лопастные рабочие органы, ползун, кривошип, отличающийся тем, что двигатель содержит параллелограммный механизм, образованный хвостовиками лопастных рабочих органов, соединительным звеном и корпусом, размещенный за плоскостью, проходящей через оси лопастных рабочих органов, в котором траверса, соединяющая лопастные рабочие органы, выполнена с продольным пазом для размещения ползуна.