Способ работы роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Российский патент 2020 года по МПК F02B53/14 F02B53/04 F01L9/02 F01C13/00 F04C11/00 F01C1/73 

Предлагаемое изобретение относится к способу работы роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания и устройство для его осуществления и может быть использовано для привода наземных, воздушных, водных транспортных средств, также станков и механизмов.

Анализ патентной литературы позволяет утверждать, что ближайшим аналогом является патент RU 2124643 С1.

К недостаткам способа работы аналога роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания (далее просто двигателя) следует отнести то, что системы впуска смесеобразования, газообменное устройство обладает большой инертностью, приводящей к ограничению скоростного режима работы двигателя, кроме того, техническое решение не содержит систем смазки и зажигания. Зубчатые колеса дифференциального механизма являются коническими их взаимодействие вызывает образование осевых сил, вызывающих нарушение зацепления колес и преждевременный износ опор качения, кроме того сателлиты меняют направление вращения при очередном начальном вращении одного из роторов, что снижает скоростной режим двигателя и срок службы дифференциального механизма, связь ротора со станиной храповым механизмом вызывает деформацию материала станины и преждевременное старение материала.

Задачей представленного технического решения на способ работы роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания и устройство для его осуществления является совершенствование формирования рабочей смеси и, разработка систем газообмена, зажигания, смазки, повышение надежности и срока эксплуатации дифференциального механизма, стартового запуска и скоростного режима двигателя, обеспечить синхронность работы, входящих в него состав систем механизмов.

Этот технический результат в способе работы роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания, содержащего двигатель образованный наружным и внутренним роторами, движением камер относительно неподвижной центральной оси вращения двигателя, при этом движение роторов суммируют и передают на вал мощности, достигается тем, что включает дополнительные операции, впуск рабочего тела и воздуха в камеры производят раздельно одного от другого, для выполнения раздельного впуска каждый компонент подают по автономному каналу, подачу воздуха производят силами давления, формируют рабочую смесь с использованием эффекта эжекции, образуют масляный насос операциями, определяющими синхронность его работы с двигателем, наружным и внутренним роторами, сообщают роторам насоса одну степень свободы - вращение относительно неподвижной оси, производят последовательно чередующимися вращение и останов роторов насоса, движением с остановами роторов образуют в камерах насоса последовательно чередующимися разряжением и сжатием, систему гидравлики формируют камеры насоса и сообщающиеся с ними каналы, образованные емкости заливают маслом двигателя, масляные каналы от камер насоса сообщают с поршневыми камерами, на камеры поочередно передают на торцы поршня в камерах давление и разряжение, используют гидравлическую систему для привода газообменных клапанных механизмов, устанавливают клапанные механизмы в полости лопастей внутреннего ротора, приводят механизмы в движение системами гидравлики, используют клапанный механизм для впуска заряда рабочей смеси в камеру двигателя, выполняют отвод отработавших газов клапанно-поршневым механизмом, размещают механизм в лопастях наружного и внутреннего роторов, работают клапанно-поршневые механизмы на разнице давлений в двух смежных камерах, при этом используют давление от возгорания рабочей смеси, образуют систему зажигания вводом распределительной коробки высокого напряжения и функциональными электроконтактами - приемными наружными и внутренними, промежуточными радиальными и передающими, располагают приемный наружный электроконтакт на внешней стенке распределительной коробки, располагают приемный внутренний контакт на внутренней стенке распределительной коробки, передают напряжение приемному наружному электроконтакту от статически установленного электроконтакта на станине двигателя, передают напряжение на внутренний приемный электроконтакт от приемного наружного электроконтакта, ограничивают зону действия внутреннего контакта 180°, вводят радиальные промежуточные контакты в полость коробки и устанавливают на электроизолятор на внешней поверхности внутреннего ротора насоса, определяют число радиальных электроконтактов целым числом из отношения 360°÷(180°-2ϕ°)=2, где 360° - полный поворот двигателя, (180°-2ϕ°) угол поворота роторов двигателя, промежуточные электроконтакты попеременно находятся в постоянном замыкании с внутренним принимающим электроконтактом, определяют синхронность работы передающих электроконтактов зажигания операции: располагают передающие электроконтакты симметрично к положению осей симметрии лопастей наружного ротора насоса под углом зажигания α°, число передающих электроконтактов соответствует числу камер насоса, электроконтакты поршневыми участками выводят в камеры насоса, сообщают передающим электроконтактам два вида движений - вращательное от наружного ротора двигателя через масляный насос и поступательное от давления в камерах насоса, соединяют передающие электроконтакты со свечами зажигания, вызывают замыкание одного из передающих контактов с радиальным промежуточным электроконтактом поступательным движением и передают напряжение U₁ на свечу зажигания, суммируют движение роторов и ограничивают их движение одной степенью свободы с использованием дифференциального механизма, образуют дифференциальный механизм система зубчатых цилиндрических колес ведущих - солнечных и ведомых - сателлитов, при этом каждый из сателлитов вводят в постоянное зацепления с двумя солнечными колесами, обкатывают солнечное колесо сателлитами при вращении одного из солнечных колес и неподвижном другом солнечном колесе, суммируют движение роторов сменой очередности движения и останова роторов, приводят в движение водило с валом мощности обкатыванием сателлитами неподвижного солнечного колеса, сателлиты ограничивают одним направлением во вращении относительно собственной оси, то есть ограничивают сателлиты одной степенью свободы, ограничение в движении сателлитов одной степенью свободы сообщают на роторы двигателя, выполняют стартовый запуска двигателя поочередным принудительным ходом роторов от диска с зубчатым сегментом, попеременно вступающим в зацепление с зубчатыми колесами, от которых передают движение по кинематической цепочке на роторы двигателя, при этом с ходом первого ротора производят впуск заряда рабочей смеси в камеры двигателя, с ходом второго ротора выполняют процессы впуска заряда, сжатие заряда, сгорание заряда с расширением объема и выводом ранее введенного заряда.

Тот же технический результат в устройстве роторно-лопастного двигателя или машины с внутренним сгоранием топлива, содержит внутренний ротор, сообщает валу мощности дополнительный крутящий момент, роторы связывают со станиной храповым механизмом, а между собой и валом мощности - системой зубчатых колес с водилом, передающим движение на вал мощности, достигается тем, что включает дополнительные устройства, подачу рабочего тела и воздуха производят раздельно по каналам, выполненным из труб в форме тройников, при этом каналы подачи рабочего тела - трубный тройник, размещают внутри тройника воздухопровода, перпендикулярные каналы тройников, по отношению к радиальным каналам установлены соосно с осью вращения двигателя, радиальные соосные каналы соединены с полостями лопастей внутреннего ротора, участки каналов воздуховодов, введенным в полости лопастей, имеют форму конуса, масляный насос, для синхронности работы с двигателем, размещен на двигателе, а роторы выполнены за одно целое с двигателем, от камер масляного насоса отведены каналы для подачи масла двигателя к поверхностям трения роторов, и к механизмам гидропривода, камеры масляного насоса соединены с масляным резервуаром внутреннего ротора двигателя впускными и выпускными клапанами, в устройство газообмена вводят силовую гидравлику и клапанный механизм, конструкцию клапанного механизма образуют двойными клапанами, соединены клапаны между собой по осевому каналу, выполненному в одном из клапанов, привод клапанного механизма производят от поршня гидравлической системы через толкатель, установленный между штоками клапанов, движение поршня приводит к открытию одного из клапанов, возврат клапана в гнездо производят реактивными силами пружины, пружины установлены между упорными штоками клапанов и упорной поверхностью в полости лопасти, в устройство выпуска отработавших газов вводят клапанно-поршневой механизм, состоящий из клапана, соединенного с поршнем, поршень снабжают уплотняющими кольцами, газо отражающей шайбой и пружиной, с одной стороны пружина уперта в поршень, с другой - в газо отражающую шайбу, вывод отработавшего газа происходит от сдвига поршня избыточным давлением в смежной камере, производящим сжатие пружины, открытие клапана и выпуск отработавшего газа, при этом газо отводящая шайба предохраняет поршень от возвратного сдвига отработавшим газом, возврат механизма в исходное положение производят реактивными силами пружины, система зажигания содержит распределительную коробку высокого напряжения, закреплена распределительная коробка на наружном роторе масляного насоса с использованием втулок, внутрь втулок установлены передающие поршневые электроконтакты, контакты имеют форму стержня, с одного конца стержня закреплен сферический электроконтакт, с другого конца на стержень надета пружина и установлен поршень, пружина выполняет возврат электроконтакта в исходное положение, втулки поршневыми участками передающих электроконтактов введены в камеры насоса, промежуточные радиальные электроконтакты раздельно один от другого закреплены на внешней поверхности внутреннего ротора насоса на электроизолятор, радиальные электроконтакты взаимодействуют с внутренними приемными сегментным электроконтактом, который в свою очередь радиальными окончаниями жестко связывают с кольцевым приемным электроконтактом, установленным на внешней поверхности распределительной коробки, для снятия напряжения с промежуточного радиального электроконтакта приводят в поступательное движение передающий стержневой электроконтакт давлением на его поршень в камере масляного насоса, в движении стержневой контакт взаимодействует с неподвижным кольцевым контактом, закрепленным на торце втулки, кольцевой электроконтакт соединен электропроводом со «свечой зажигания, дифференциальный механизм составляет водило, образованное двумя параллельными дисками, между дисками размещены солнечные колеса, закрепленные на роторах, сателлиты установлены между дисками на подшипники, с использованием двух сателлитов их устанавливают на диаметрально противоположенных сторонах водила, с увеличением числа сателлитов их устанавливают равно удаленными друг от друга, при этом сателлиты обкатывают солнечные колеса по внешней стороне, выполнен сателлит заодно с валом, на валы сателлитов и на диск водила установлены храповые механизмы, устройство стартового запуска двигателя введено в конструкцию дифференциального механизма и содержит электродвигатель, передающий движение гибкой связью на блок привода, жестко связанный с сегментным зубчатым диском, установленными на вал мощности двигателя на подшипники, зубчатый сегмент не превышает 180°, сегмент поочередно входит в зацепление с зубчатыми колесами, жестко закрепленными на валах, при это каждый вал снабжают двумя зубчатыми колесами, образующими кинематическую цепочку к солнечным колесам, при этом валы устанавливают в дисках водила дифференциального механизма на подшипники, передача движения на солнечные колеса приводит в движение роторы для выполнения основных процессов двигателя.

Именно введение в способ работы роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания, дополнительных операций, подачу рабочего тела и воздуха в камеру производят раздельно одного от другого, для выполнения раздельной подачи каждый компонент подают по автономному каналу, подачу воздуха выполняют силами давления, формирование рабочей смеси производят с использованием эффекта эжекции, образуют масляный насос операциями, определяющими синхронность его работы с двигателем, формирование насоса производят наружным и внутренним роторами, сообщение роторам насоса одной степени свободы - вращение относительно неподвижной оси двигателя, последовательно чередующиеся вращение и останов роторов насоса, образование движением с остановами роторов в камерах насоса последовательно чередующимися разряжением и сжатием, заливание маслом двигателя камер насоса и сообщающихся с ними каналов, вывод масляных каналов от насоса в поршневые камеры и образование силовой гидравлической системы, формирование системы газообмена из клапанных и клапанно-поршневых механизмов, монтирование клапанных механизмов в полости лопастей внутреннего ротора, привод механизмов в движение от силовой гидравлической системы насоса, использование клапанных механизмов для подачи заряда рабочей смеси в камеру двигателя, вывод отработавших газов клапанно-поршневым механизмом, размещение механизмов в лопастях наружного и внутреннего роторов, работа клапанно-поршневых механизмы на разнице давлений в двух смежных камерах, использование давления от сгорания заряда, формирование системы зажигания вводом распределительной коробки высокого напряжения и функциональных электроконтактов, приемного наружного и приемного внутреннего, расположение приемных электроконтакты на стенках распределительной коробки, передача приемному наружному электроконтакту напряжения от статически установленного электроконтакта на станине двигателя, а от приемного наружного электроконтакта передача напряжения на внутренний приемный электроконтакт, ограничение зоны действия внутреннего контакта 180°, крепление радиальных промежуточных электроконтактов в полости коробки на внешней поверхности внутреннего ротора насоса, определение числа радиальных электроконтактов целым числом из отношения 360°÷(180°-2ϕ°)=2, где (180°-2ϕ°) угол поворота роторов двигателя, прибывание промежуточных электроконтактов находящихся попеременно в постоянном замыкании с внутренним принимающим электроконтактом, определение синхронности работы зажигания операциями, согласования расположения передающих электроконтактов с положением осей симметрии лопастей наружного ротора насоса, расположение электроконтактов под углом зажигания α° относительно осей симметрии лопастей наружного ротора насоса, соответствие числа передающих электроконтактов числу камер насоса, ввод передающих электроконтактов поршневыми участками из донной части распределительной коробки в камеры насоса, сообщение передающим электроконтактам двух видов движений - вращательного от наружного ротора двигателя через масляный насос и поступательного от давления в камерах насоса, соединение передающих электроконтактов со свечами зажигания, замыкание при поступательном движении одного из передающих контактов с радиальным промежуточным электроконтактом и передача напряжения U₁ на свечу зажигания, суммирование движений роторов и ограничение двигателя одной степенью свободы - движения в одном направлении с использованием дифференциального механизма, образование дифференциального механизма системой зубчатых цилиндрических колес - солнечных (ведущих) и сателлитов (ведомых), ввод в постоянное зацепление каждого из сателлитов с двумя солнечными колесами, вращение одного из солнечных колес, при неподвижном другом солнечном колесе, приводит к обкатыванию неподвижного солнечного колеса сателлитами, обкатывание сателлитами неподвижного солнечного колеса сообщает движение водилу с валом мощности, существующая очередность движения и останова роторов сопровождается непрерывным обкатыванием сателлитами очередного неподвижного солнечного колеса и передачей суммированного движения на водило с валом мощности двигателя, ограничение сателлитов в движении одной степенью свободы относительно их собственной оси вращения, вызывает ограничение в движении одной степенью свободы роторов двигателя, выполнение стартового запуска двигателя поочередным приводом роторов от диска с зубчатым сегментом, попеременно вступающим в зацепление с зубчатыми колесами, передача движения по кинематической цепочке на роторы двигателя, ввод заряда с ходом первого ротора, выполнение процессов впуска зарядов, сжатия заряда, сгорания заряда с расширением объема и выводом ранее введенного заряда, позволили совершенствование системы питания, и формирования рабочей смеси, разработка систем газораспределения, зажигания, смазки, повышение надежности и срока эксплуатации дифференциального механизма и стартового запуска, скоростного режима двигателя и обеспечить синхронность работы, входящих в него состав систем.

Именно введение в устройство роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания, каналов раздельной подачи рабочего тела и выполненных из труб в форме тройников, размещение труб подачи рабочего тела внутри труб воздухопровода, при этом перпендикулярные трубы тройников, по отношению к радиальным трубам, устанавливают соосно с осью вращения двигателя, радиальные соосные трубы концевыми участками в форме конуса вводят в полости лопастей внутреннего ротора, масляного насоса размещенного на двигателе и выполненного с ним как одно целое, отвод от камер масляного насоса каналов подачи масла двигателя к поверхностям трения роторов, к механизмам газообмена, сообщение камер масляного насоса с резервуаром масла во внутреннем роторе двигателя впускными и выпускными клапанами, в устройство системы газораспределения клапанных механизмов из двойных клапанов, соединенными между собой по осевому каналу, привод механизмов от поршней гидравлической системы через толкатель, установленный между штоками клапанов, для открытия одного из клапанов, возврат клапана в гнездо реактивными силами пружин, клапанно-поршневого механизма для отвода отработавших газов, содержащего в конструкции клапан, газо отражающую шайбу и поршень с уплотняющими кольцами и пружиной, системы зажигания распределительной коробку высокого напряжения, и закрепление ее на наружном роторе масляного насоса втулками с передающими поршневыми электроконтактами в форме стержня с одного конца стержня установлен сферический электроконтакт, с другого конца на стержень надета пружина и закреплен поршень, втулки поршневыми участками передающих электроконтактов вводят в камеры насоса, взаимодействие передающих поршневых электроконтактов с промежуточными радиальными электроконтактами, крепление промежуточных радиальных электроконтактов на внешней поверхности внутреннего ротора насоса на электроизолятор, разъединение промежуточных радиальных электроконтактов электроизоляторами, снятие напряжения с радиального электроконтакта поступательным движением стержневого электроконтакта, а с него неподвижным кольцевым контактом, закрепленным неподвижно на торце втулки и соединенным электропроводом со свечой зажигания, дифференциального механизма с водилом из двух дисков, солнечными колесами между дисками закрепленные на роторах и сателлитами установленными между дисками на подшипники, выполнение сателлитов заодно с валом на валу и диске водила закрепляют храповой механизм для ограничения движения сателлитов совместно с двигателем одной степенью свободы - вращением в одну сторону, стартового механизма для запуска двигателя, размещенного в дифференциальном механизме, блока и диска с зубчатым сегментом, не превышающим 180°, базирующихся на валу мощности двигателя на подшипниках, прибывание зубчатого сегмента в поочередном зацепление с зубчатыми колесами, жестко закрепленными на валах, образуют кинематическую цепочку к солнечным колесам, устанавливание валов в дисках водила на подшипники, передача движения на солнечные колеса приводит в движение роторы двигателя для выполнения основных процессов, позволили провести совершенствование системы питания, и формирования рабочей смеси, разработка систем газообмена, зажигания, смазки, повышение надежности и срока эксплуатации дифференциального механизма и стартового запуска, скоростного режима двигателя и обеспечить синхронность работы, входящих в него состав систем.

Наличие единой цели в предлагаемых технических решениях позволяют сделать вывод, что заявляемые технические решения связаны «единым изобретательским замыслом».

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволяет установить соответствие их критерию «новизна». При изучении других известных решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявленному техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Представленное техническое решение поясняются чертежами, где на фиг. 1 - фиг. 9 показано общее устройство роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания (в дальнейшем именуемого двигателем): на фиг. 1 изображен двигатель, произведено его продольное сечение; на фиг. 2, сечение Е-Е, изображено поперечное сечение двигателя; на фиг. 3, сечение В-В, приведено изображение роторно-лопастного масляного насоса; на фиг 4, сечение А-А, приведен поперечный разрез распределительной коробки высокого напряжения; на фиг. 5, сечение L-L (см. фиг. 19), показаны устройства радиальных промежуточных и передающих электроконтактов; на фиг. 6, сечение С-С, показано устройство клапанного механизма с гидроприводом; на фиг. 7, сечение D-D, изображено устройство клапанно-поршневого механизма для отвода отработавших газов; на фиг. 8, сечение К-К, приведено устройство храповых механизмов; на фиг. 9, вид N, показано устройство стартового запуска двигателя введенное в конструкцию дифференциального механизма, на фиг 10, вид Р, показано устройство поочередного привода роторов двигателя; от фиг. 11 до фиг. 14 приведены рабочие процессы двигателя и смещение лопастей роторов при выполнении поочередных ходов роторов двигателя; на фиг. 15 - фиг. 18 изображены положения лопастей масляного насоса и масляных каналов, синхронное смещение лопастей роторов насоса при выполнении поочередных ходов роторов двигателя; на фиг. 19 - фиг. 22 показаны принимающий наружный и внутренний электроконтакты, промежуточные радиальные и передающие электроконтакты, для сообщения высокого напряжения на воспламенение рабочей смеси, показано синхронное смещение этих электроконтактов с лопастями масляного насоса и двигателя; цифровые обозначения: 1 - наружный ротор с лопастями 2, 3; 4 - внутренний ротор с лопастями 5 и 6, двигатель, выполненный из роторов 1 и 4 представляет форму тора с прямоугольным сечением; 7, 8 - каналы для транспортирования рабочего тела и воздуха, выполняют каналы из труб в форме тройников, 9 - клапанный механизм для формирования рабочей смеси и подачи ее в камеры двигателя, устанавливают в лопасти внутреннего ротора в полости 10 (см. фиг. 6), 11 и 12 - впускные клапаны, соединенные между собой осевым каналом, клапаны в закрытом состоянии перекрывают впускные каналы 13 и 14 и удерживают пружинами 15 и 16, которые упирают с одной стороны в штоки 17 и 18 с другой - в выступы полости, 19 - гидравлический поршень, открывающий впускные клапаны, 20 - уплотняющие кольца, 21 - толкатель клапанов, проходит через проем 22 упирается в штоки и производит открытие одного из клапанов, при этом шток 17 двигается по сквозному пазу 23, камеры 24, 25; 26 - клапанно-поршневой механизм (см. фиг. 7) для отвода отработавших газов устанавливают в лопастях наружного и внутреннего роторов, (установка клапанно поршневого механизма в лопастях наружного ротора на чертеже не показаны), 27 - клапан жестко соединенный с поршнем 28, на поршень устанавливают уплотняющие кольца 29, 30 - пружина, обеспечивающая возврат клапана в посадочное гнездо, 31 - газо отражающая шайба, 32 - полость и канал для вывода отработавших газов; 33 - распределительная коробка высокого напряжения (см. фиг. 1, фиг. 4, фиг. 5), 34 - кольцевой приемный электроконтакт, 35 - сегмент кольцевого электроконтакта, устанавливают сегмент симметрично относительно одной из лопастей наружного ротора, 36, 37, 38, 39 - передающие поршневые электроконтакты высокого напряжения, устанавливают контакты в плоскости днища коробки под углом зажигания α° относительно оси симметрии лопастей наружного ротора насоса, при этом, угол α°≥2ϕ°, каждый из контактов 36, 37, 38, 39 выполняют их в форме стержня с одного конца стержень имеет сферическое окончание, с другой - гидравлический поршень 40 (см. фиг. 5), 41 и 42 - промежуточные радиальные электроконтакты устанавливают в одной плоскости, проходящей по осям симметрии с лопастями внутреннего ротора масляного насоса, устанавливают на цилиндрический электроизолятор 43, надетый на внутренний ротор насоса, 44 - пружина для возврата стержневого электроконтакта в исходное положение, 45 - втулка для соединения распределительной коробки с масляным насосом и монтажа гидравлического поршня с электроконтактом, на верхнем торцевом участке втулки закрепляют неподвижный электроконтакт 46, контактирующий со стержневым и передающий от него высокое напряжение по проводу 47 на свечи зажигания, 48, 49, 50 и 51, 52 - изоляторы свечей зажигания; масляный насос (см. фиг. 1 и фиг. 3.) образуют наружный ротор 53 с лопастями 54 и 55, внутренний ротор 56 с лопастями 57, 58, лопасти роторов масляного насоса устанавливают в одной плоскости с одноименны лопастями (наружными, внутренними) двигателя, каналы 59, 60, 61, 62 для подачи масла под давлением к трущимся поверхностям роторов двигателя и к механизмам гидравлики, предохранительные каналы с клапанами 63 - впускным и 64 - выпускным (см. фиг. 1), эти клапаны поддерживают в масляном насосе и двигателе постоянный объем и давление масла 65; дифференциальный механизм двигателя образуют: 66 - водило, 67 - зубчатое колесо наружного ротора, 68 - зубчатое колесо внутреннего ротора, 69 - сателлиты,70 - подшипники сателлитов, 71 - храповые механизмы обеспечивающие роторам двигателя одну степень свободы (см. фиг. 8), 72 - вал мощности двигателя; стартер для запуска в работу двигателя образуют: 73 - гибкий привод блока от электродвигателя (см. фиг. 1), (электродвигатель не показан), 74 - блок привода диска стартера, 75 - диск стартера, 76 - зубчатый сегмент диска, 77 - противовес зубчатому сегменту, 78 - зубчатое колесо стартера для привода наружного ротора, 79 - вал стартера для привода наружного ротора, (см. фиг. 9), 80 - зубчатое колесо для передачи движения на солнечное колесо наружного ротора, 81 - зубчатое колесо для передачи движения на внутренний ротор, 82 - вал стартера для привода внутреннего ротора, 83 - зубчатое колесо для передачи движения на солнечное колесо внутреннего ротора, 84 - каналы вывода отработавших газов через внутренний ротор (см. фиг. 1) (радиальный канал наружного ротора не показан), 85 - опорные подшипники вращения двигателя. Буквенные обозначения V₁ - направление привода гибкой связи от электродвигателя, U₁ - высокое напряжение, А-А, В-В, С-С, D-D, Е-Е, K-K - виды сечений двигателя, Р - вид на блок с диском стартера.

Подтверждение практического использования заявленных технических решений проследим, обращаясь к чертежам с фиг. 1 по фиг. 22, но прежде отметим, исходным положением роторов двигателя является положение лопастей, при котором они имеют максимальное сближение, отмеченное углом ϕ° относительно оси симметрии двигателя (см. фиг. 11 и фиг. 15). Относительно осей симметрии лопастей они сближаются на угол 2ϕ° и с каждым ходом одного из роторов сдвиг лопастей относительно центральной оси симметрии двигателя возрастает на угол 2ϕ°, что необходимо учитывать, чтобы обеспечить синхронность взаимодействий самого двигателя с масляным насосом и распределительной коробкой высокого напряжения. Первый ход двигателя - ход наружным ротором 1. Запуск двигателя стартером (см. фиг. 9, фиг. 10) производят передачей движения от электродвигателя (на фиг. 10 не показан) с использованием гибкой связи 73 по стрелке V₁ на блок 74 жестко закрепленный на диске 75 стартера, диск выполняют с зубчатым сегментом 76, вращение диска с зубчатым сегментом 76 приводит к поочередному зацеплению с зубчатыми колесами 78 и 81 сообщающими поочередное движение наружному и внутреннему роторам двигателя. Привод наружного ротора производят передачей от зубчатого сегмента 76 на колесо 78 через вал 79 и закрепленном на валу зубчатом колесе 80, находящимся в постоянном зацеплении с солнечным колесом 67, приводящим в движение наружные роторы двигателя и масляного насоса, а также распределительную коробку высокого напряжения. Движение наружного ротора 1 (см. фиг. 11, фиг. 12) сопровождается поворотом лопастей 2 и 3, что вызывает разряжение в камерах 6-2 и 5-3, одновременно производят поворот наружного ротора масляного насоса 53 (см. фиг. 15, фиг. 16) с движением его лопастей 54 и 55, что приводит к давлению на масло в камерах 54-58 и 55-57, масло по каналам 60 и 61 поступит к гидромеханизмам (см. фиг. 6) размещенным в лопастях внутреннего ротора 6 и 5 (в силу идентичности устройств механизмов гидроприводов и клапанных механизмов обозначение деталей в лопасти 5 пометим штрихом) в камеры 25 и 25' к поршням 19 и 19', разряжение в камерах 57-54, 58-53 по каналам 62, 59 поступит в камеры 24 и 24' для усиления воздействия на поршень. Сдвигом поршней через толкатели 22 и 22', взаимодействующие со шпинделями 18 и 18' вызывают сжатие пружин 15 и 15' и открытие клапанов 11 и 11' для подачи воздуха, находящегося под давление в трубопроводах 8 и 8'. Прежде чем воздушный поток попадет в камеры, он проходит конусные участки, соединяющие трубопроводы с лопастями. Скорость воздушных потоков на конусных участках возрастает, образуют разряжение, вызывающее захват рабочего тела из каналов 7 и 7', то есть проявляют эффект эжекции, сопровождают эффект смешением компонентов и транспортированием смешанных компонентов в камеры 6-2 и 5-3. Одновременно с движением наружных роторов двигателя и насоса производят движение распределительной коробки высокого напряжения 33, поворот наружного ротора насоса сопровождается поворотом передающих электроконтактов 38, 39 и 36, 37 (см. фиг. 4, фиг. 5, фиг. 19 и фиг. 20), при этом передающие электроконтакты 37 и 39 под действием давления в камерах масляного насоса 55-57 и 54-58 на поршни 40 и 40', поднимают их, сжимают пружины 29, 29' и замыкают с промежуточными радиальными электроконтактами 41, 42, но высокое напряжение U₁ от приемных контактов 34, 35 подают только на промежуточный радиальный электроконтакт 41 с передающим электроконтактом 37. Напряжение с этих контактов передают на электроконтакт 46, а с него на электропровод 47 и свечу зажигания 51. Однако отсутствие заряда смеси в камерах 3-6 и 2-5 приводит к холостому искровому разряду свечи. В силу этого обстоятельства стартером выполняют привод внутреннего ротора двигателя. Отметим смещение исходного положения лопастей наружного ротора на угол 3ϕ°=2ϕ°+ϕ°, (см. фиг. 12) относительно оси симметрии двигателя, вызванное движением наружного ротора двигателя. Движением лопастей наружного ротора двигателя сопровождают синхронным движением лопастей масляного насоса и распределительной коробкой высокого напряжения (см. фиг. 16, фиг. 20). Дальнейшим поворотом диска 75 выводят из зацепления зубчатый сегмент 76 с колесом 78 и вводят в зацепление с зубчатым колесом 81 установленным на валу 82, движение вала передают на зубчатые колеса 83 и 68, с приводом колеса 68 производят ход внутреннего ротора 4 двигателя (см. фиг. 12, фиг. 13). Приводом внутреннего ротора двигателя выполняют разряжение в камерах 3-6 и 2-5, сжатие заряда производят в камерах 6-2 и 5-3. Одновременно с ходом внутреннего ротора двигателя получает движение масляный насос (см. фиг. 16, фиг. 17) в камерах 55-57 и 54-58 производят разряжение, в камерах 58-55 и 57-54 - сжатие, давление на масло приводит к движению его по каналам 59 и 62 поступает к поршневым механизмам гидравлики, установленным в лопастях 5 и 6. Масло подают в камеры 24 и 24', где образуют давление на поршни 19 и 19', смещают их в камеры 25 и 25' получившие разряжение от камеры 54-58 и 55-57, переданное по каналам 60 и 61. Сдвиг поршня сопровождают воздействием толкателя 22 и 22' на шток 17 и 17', сжатие пружин 16 и 16' и открытию клапанов 12 и 12'. Открытием клапанов 12 и 12' выполняют подачу воздуха под давлением по каналам 8 и 8' и рабочего тела по каналам 7-7' в полость 10 и 10', где начинают формирование рабочей смеси с использованием эффекта эжекции, заряды по каналам 13 и 13' подают в камеры двигателя 3-6 и 2-5, в камерах 5-3 и 6-2 производят сжатие ранее поступивших зарядов. В распределительной коробке высокого напряжения 33, поворот внутреннего ротора насоса сопровождается поворотом промежуточных радиальных электроконтактов 41, 42 (см. фиг. 4, фиг. 5, фиг. 21), при этом передающие электроконтакты и 36 и 38 под действием давления в камерах 58-55 и 57-54 масляного насоса на поршни 40 и (все передающие контакты имеют одинаковые обозначения, что по мнению автора сокращает количество фигур и цифровых обозначений деталей на чертеже) поднимают их, сжимают пружины 44 и замыкают с промежуточными электроконтактами 42, 41, но высокое напряжение от приемных электроконтактов 34, 35 подают только на замкнутый электроконтакт 42 с электроконтактом 36, от 36 передающего электроконтакта напряжение U₁ поступает на контакт 46, а с него по электропроводу 47 на свечу зажигания 50, производящую искровой разряд на сгорание заряда с расширением его объема. С момента сгорания заряда производят отключение электродвигателя стартера, но механизмы стартера прибывают в исходном положении, при котором получают движение от солнечных колес дифференциала, через систему валов и зубчатых колес движение передают на диск с зубчатым сегментом, которые установлены на вал мощности двигателя 72 на подшипники из-за вращения с валом мощности в обратном направлении, что позволяет контролировать запуск двигателя и при форс-мажорных обстоятельствах его останова. Движение внутреннего ротора двигателя от давления на лопасть 5 ограничивают с одной стороны ростом давления от сгорания заряда, с другой - храповыми механизмами 71. Сгоранием заряда сообщают наружному ротору двигателя рабочий ход. Исходному положению перед началом движения наружного ротора двигателя будет положение лопастей двигателя, масляного насоса и распределительной коробки высокого напряжения, определяемое углом 5ϕ°=3ϕ°+2ϕ°, с выполнением рабочего хода ротором двигателя его движение передают на солнечное колесо дифференциала, зубчатое колесо 67 будет повернуто на угол 180°-2ϕ°, его вращением приводят в движение сателлиты 69, вращение сателлитов сопровождают обкатыванием солнечного колеса 68, движением водила 66 и приводом вала мощности двигателя 72. С ростом давления в камере 5-3 производят подключение в работу газоотводящего клапанно-поршневого механизма 26, установленного в лопасти 3. Давлением от сгорания заряда на поршень 28 (см. фиг. 7) вызывают его сдвиг, сжатие пружины 30 и открытие клапана 27, ранее введенную рабочую смесь в камеру 3-6 выводят по радиальному каналу 32, выполненным в наружном роторе по аналогии с внутренним ротором и выводят из двигателя через каналы 84 (см. фиг. 1), сообщающие наружный с внутренним ротором При запуске двигателя в работу от стартера производят процесс впуска заряда в две камеры, но с запуском двигателя в работу впуск заряда выполняют в одну камеру, объясняется это тем, что давление от сгорания рабочей смеси является максимальным и не позволяет масляному насосу открыть клапан для подачи заряда в эту камеру, для сохранения целостности масляного насоса в камере насоса производят открытие предохранительного клапана 63, что позволяет перегнать избытки масла в масляный резервуар внутреннего ротора 65. Компенсацию слитого объема масла камера получит в процессе образования в ней разряжения через клапан 64 из масляного резервуара 65 внутреннего ротора. Из вышеизложенного следует, что со сгоранием заряда производят смену масляных порций в масляном насосе. Движение наружного ротора двигателя сопровождают движением наружного ротора масляного насоса, его лопасти 55 и 54 образуют давление на масло в камере 55-57 которое по каналу 61 поступит в лопасть 6 (см. фиг. 6) в ее камеру 25, где давление на поршень 19 и смещают его в полость 24 содержащую разряжение от камеры 57-54, которое по каналу 62 сообщают в полость 24. Сдвиг поршня сопровождают воздействием толкателя 22 на шток 18, сжимают пружину 15 и открывают клапан 11. С открытием клапана 11 выполняют подачу воздуха под давлением по каналу 8 и рабочего тела по каналу 7 в полость 10, где формируют рабочую смесь. По каналу 14 заряд впускают в камеру двигателя 6-2. Таким образом, выполняют процесс впуска заряда. Движением лопасти 2 производят сжатие заряда в камере 2-5. Одновременно с движением наружных роторов двигателя и насоса производят движение распределительной коробки высокого напряжения 33, поворот наружного ротора насоса сопровождается поворотом передающих электроконтактов 38, 39 и 36, 37 (см. фиг. 4, фиг. 5, фиг. 18, фиг. 22), при этом передающие электроконтакты 39 и 37 под действием давления на поршни 40 в камерах 54-58 и 55-57 масляного насоса поднимают их, сжимают пружины 29 и замыкают с контактами 42, 41, но высокое напряжение от приемных контактов 34, 35 подают только на взаимодействующий контакт 41 с контактом 39 высокое напряжение с этих контактов передают на контакт 46, а с него на электропровод 47 и свечу зажигания 49 и вызывают воспламенение от искрового разряда, сгорание заряда сопровождают его расширение, то есть выполняют рабочий ход двигателя внутренним ротором, при сообщении движения внутреннему ротору 4, солнечное колесо 68 также будет повернуто на угол 180°-2ϕ°, (см. фиг. 10 и фиг. 11) приводит в движение сателлиты 69, их вращением вызывают поворот водила 66 с валом мощности двигателя 72. Наличие углов смещения роторов относительно их первоначального положения требует синхронности от работы систем газораспределения и зажигания. С момента сгорания заряда в камере 2-5 в 5 лопасти под давлением выполняют открытие клапанно-поршневого механизма 26 (см. фиг. 7.) от давления сгорающего заряда на поршень 28, поршень сжимает пружину 30, поднимает клапан 27 и отработавший газ из камеры 5-3 выводят под клапан, шайба 31 отражает газ и его выводят из двигателя по каналу 32. Следующие операции привода двигателя, выполняемые с использованием масляного насоса, механизмов гидропривода, газораспределительных механизмов, системы зажигания, изложены выше.

Группа изобретений относится к роторным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя за счет улучшения совершенствования формирования рабочей смеси и газообмена. Сущность изобретений заключается в том, что питание двигателя осуществляют раздельной подачей рабочего тела и воздуха к клапанным механизмам, формирование рабочей смеси производят с использование эффекта эжекции. Систему газораспределения располагают в лопастях роторов двигателя, клапанный механизм для подачи заряда в камеру и клапанно-поршневой для отвода отработавших газов. В устройство двигателя, для обеспечения синхронности работы, вводят масляный насос, образованный наружным и внутренним роторами, масляный насос выполняют заодно с двигателем, работает насос поочередным приводом наружного и внутреннего роторов, назначение масляного насоса - смазка трущихся поверхностей роторов и гидравлический привод клапанных механизмов, обеспечение синхронности работы двигателя и его систем. Система зажигания двигателя содержит распределительную коробку высокого напряжения, снабженную набором функциональных электроконтактов: принимающих, передающих и промежуточных. Запуск двигателя производят от стартера, располагают стартер в дифференциальном механизме. Суммирование движений роторов, их взаимодействие и ограничение в движении одной степенью свободы производят дифференциальным механизмом, связь двигателя со станиной осуществляют через подшипники. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Способ работы роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания, содержащий наружный и внутренний роторы, при котором осуществляют движение камер относительно неподвижной центральной оси вращения двигателя, движение роторов производят поочередно один за другим с последовательно чередующимися остановами, осуществляют суммирование движения роторов и передачу на вал мощности с вращением вала в одну сторону, отличающийся тем, что подачу рабочего тела и воздуха производят раздельно одного от другого, подачу воздуха выполняют под давлением, формирование рабочей смеси осуществляют применением эффекта эжекции, дополняют двигатель масляным насосом, синхронность работы насоса с двигателем обеспечивают тем, что насос образуют наружный и внутренний роторы, центральная ось насоса соосна центральной неподвижной оси двигателя, систему гидравлики формируют камеры насоса, масляные каналы, поршневые камеры и поршни с толкателями, используют гидравлическую систему для привода газообменных механизмов, систему газообмена формируют из клапанных и клапанно-поршневых механизмов, систему зажигания выполняют в виде распределительной коробки высокого напряжения и функциональных электроконтактов, приемных наружных и внутренних электроконтактов, радиальных промежуточных электроконтактов и передающих электроконтактов, запуск двигателя производят дифференциальным механизмом, а связь двигателя со станиной производят через опорные подшипники.

2. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что синхронность работы насоса с двигателем достигают движением камер относительно неподвижной центральной оси насоса, движение роторов насоса производят поочередно один за другим с последовательно чередующимися остановами, формирование камер насоса с разрежением и сжатием производят взаимным расположение лопастей, используют масляный насос для смазки трущихся поверхностей роторов и для привода механизмов гидравлики и газообмена.

3. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что передают силы давления и разрежения от камер масляного насоса по каналам одновременно на торцы гидравлического поршня, сдвиг поршня через толкатель передают на клапанный механизм системы газообмена, разрежение и сжатие на торцах поршня чередуют.

4. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что размещают газообменные клапанные механизмы в лопастях внутреннего ротора, с открытием клапана производят впуск заряда рабочей смеси в камеру двигателя, выпуск отработавших газов выполняют клапанно-поршневыми механизмами, размещают механизмы в лопастях наружного и внутреннего роторов, работает механизм на разнице давлений в смежных камерах, при этом используют давление от сгорания рабочей смеси.

5. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что устанавливают приемные электроконтакты на наружной и внутренней сторонах стенки коробки, подачу напряжения на наружный электроконтакт производят от установленного на станине двигателя электроконтакта, от наружного приемного электроконтакта напряжение передают на внутренний приемный сегментный электроконтакт, зону распространения внутреннего сегментного электроконтакта ограничивают 180°.

6. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что размещают промежуточные радиальные электроконтакты в полости коробки и крепят на внутреннем роторе насоса на электроизолятор и разделяют один от другого изолятором, радиальные промежуточные электроконтакты снимают напряжение с приемного сегментного электроконтакта.

7. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что устанавливают передающие электроконтакты в днище коробки, синхронность работы передающих электроконтактов обеспечивают тем, что выводят их в камеры насоса, число передающих электроконтактов равно числу камер насоса, располагают передающие электроконтакты под углом зажигания α° относительно осей симметрии лопастей наружного ротора масляного насоса, передающим электроконтактам сообщают два вида движений - вращательное от наружного ротора двигателя, передаваемое через насос, и поступательное движение от масляного насоса, передающие электроконтакты снимают напряжение с радиальных промежуточных электроконтактов и передают на свечи зажигания.

8. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что дифференциальный механизм запуска содержит ведущие солнечные цилиндрически зубчатые колеса и ведомые сателлиты, причем суммируют движение роторов наружным обкатыванием сателлитами солнечных колес в одну сторону и передают движение на вал мощности двигателя.

9. Способ работы по п. 1, отличающийся тем, что выполняют стартовый запуск двигателя по кинематическим цепочкам, связывающим зубчатый сегмент диска стартера с роторами двигателя, сообщают поочередное движение каждому из роторов двигателя поочередным зацеплением зубчатого сегмента диска с зубчатыми колесами кинематических цепочек.

10. Устройство роторно-лопастного двигателя или машины внутреннего сгорания, сообщающее от внутреннего ротора валу мощности дополнительный крутящий момент, роторы связывают со станиной храповым механизмом, а между собой и валом мощности - системой зубчатых колес с водилом, передающим движение на вал мощности, отличающееся тем, что рабочее тело и воздух транспортируют по каналам, выполненным из труб в форме тройников, дополнительно содержит масляный насос, для синхронности работы насос установлен на двигатель, а роторы насоса и роторы двигателя выполнены за одно целое, механизм гидравлики содержит поршень с уплотняющими кольцами и толкателем, цилиндрический канал с проемом для соединения поршня толкателем с клапанным механизмом, система газообмена сформирована из клапанных и клапанно-поршневых механизмов, дифференциальный механизм содержит водило из двух дисков, солнечные цилиндрические зубчатые колеса, закрепленные на внутреннем и наружном роторах, а сателлиты установлены с опорой на подшипники в дисках водила, стартер введен в конструкцию дифференциального механизма и содержит блок привода, жестко связанный с сегментным зубчатым диском, валы с цилиндрическими зубчатыми колесами устанавливают в дисках водила на подшипниках.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что трубы для подачи рабочего тела смонтированы внутри труб воздуховода, осевые участки труб установлены соосно с осью вращения роторов, а радиальные трубы конусными участками введены в полости лопастей внутреннего ротора к впускным клапанным механизмам.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что газообменный клапанный механизм выполнен из двойных клапанов, соединенных между собой осевым каналом, выполненным в одном из клапанов, клапаны в исходном положении удерживают пружинами, клапанно-поршневой механизм содержит клапан и поршень с уплотняющими кольцами, пружину для удержания клапана в исходном положении, газоотражающую шайбу и каналы отвода отработавшего газа.

13. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что первый приемный электроконтакт в форме кольца размещен на наружной поверхности распределительной коробки, второй приемный электроконтакт в форме кольцевого сегмента - на внутренней поверхности распределительной коробки и соединен концевыми участками с кольцевым электроконтактом.

14. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что передающие электроконтакты выполнены в форме стержня, с одного конца стержня закреплен сферический электроконтакт, с другого - поршень с пружиной возврата, установлены электроконтакты во втулки, которые поршневыми участками выведены из распределительной коробки в камеры насоса.

15. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что каждый сателлит входит в зацепление с двумя солнечными колесами, при этом на валы сателлитов и диски водила устанавливают храповые механизмы, ограничивающие сателлиты и роторы двигателя одним направлением вращения и жесткое закрепленные на дисках водила вала мощности двигателя.

16. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что валы стартера устанавливают на подшипники в дисках водила, при этом каждый из валов через зубчатые колеса связывают с одной стороны с одним из солнечных колес, с другой - с диском стартера, на котором выполняют зубчатый сегмент, поочередно входящий в зацепление с зубчатыми колесами валов, передающими движение на роторы.