ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РОТОРНО-ЛОПАСТНОГО ТИПА Российский патент 2020 года по МПК F01C1/344 F02B55/08 F02B53/14 

Область применения:

1. Автомобильный транспорт, трактора, сельхозмашины.

2. Железнодорожный транспорт, в т.ч. энергопоезда.

3. Морской и речной флот, катера.

4. Легкомоторная авиация.

5. Строительная, дорожная техника.

6. Стационарная электроэнергетика.

7. Привод компрессоров, насосов на трубопроводах, в бурильных установках.

8. Модели и модельные установки.

Уровень техники.

Основным агрегатом на автомобилях, тракторах и прочей технике, является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Главной особенностью которого это воспламенение топлива непосредственно внутри его рабочей камеры, в процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу.

Принцип работы ДВС, основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которая образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. ДВС подразделяют на поршневые и роторно-поршневые

В поршневых ДВС рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию на коленчатый вал.

В роторно-поршневых ДВС тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора, специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории » внутри рабочей камеры, имеющей форму « восьмерки », и выполняет функции, как поршня, так и газораспределительного механизма и коленчатого вала.

Представленный двигатель роторно-лопастного типа может считаться аналогом роторно-поршневого двигателя ВАНКЕЛЯ. (Роторно-поршневой двигатель «Большая Советская Энциклопедия», Иван Пятов «РПД изнутри и снаружи»)

Конструкция двигателя ВАНКЕЛЯ:

Установленный на валу ротор жестко соединен с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестерней - статором, отличие в представленном роторно-лопастном двигателе в том, что ротор непосредственно установлен на валу, и имеет с валом общую ось вращения. Передача крутящего момента происходит непосредственно от ротора на вал. Диаметр ротора в двигателе ВАНКЕЛЯ, намного превышает диаметр статора, несмотря на это ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Каждая из вершин трехгранного ротора совершает движение по внутренней эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объемы камер в цилиндре с помощью трех радиальных уплотнений,

Отличие в представленном варианте двигателя - лопасти продвигающиеся независимо друг от друга, через тело ротора отсекают переменные объемы камер в цилиндре.

Форма камеры цилиндра в двигателе ВАНКЕЛЯ эпитрохоида, а в представленном варианте форма камеры цилиндра в основании имеет трехлепестковую фигуру. Так же отличие состоит в том, что за один оборот ротора, эксцентриковый вал выполняет один оборот.

Раскрытие двигателя роторно-лопастного типа.

Ротор - деталь 1, цилиндрической формы, расположенный на валу - деталь 2, и вращается непосредственно вместе с валом, внутри рабочей камеры цилиндра - деталь 3. Сам ротор непосредственно с камерой цилиндра не соприкасается. Камера цилиндра в основании представляет собой трех лепестковую фигуру. (представлен на фиг. 2, 3, 4, 5, 6, 9)

Через тело ротора, по направляющим, перемещаются две крестообразно расположенные лопасти - деталь 4, лопасти перемещаются между собой независимо. Передача энергии происходит через лопасти на ротор. Перемещение лопастей ограничено внутренней поверхностью камерой цилиндра. (представлены на фиг. 2, 3, 5, 6, 7, 9)

Лопасти представляют собой пластины, с установленными на их концах, пакетов уплотнительных пластин - деталь 5.(представлены на фиг. 2, 3, 6)

В тех местах ротора, где лопасти передвигаются сквозь тело ротора, так же предусматривается установка пакетов уплотнительных пластин - деталь 5. (фиг. 2, 6)

Пространство между внутренней поверхностью камеры цилиндра, между лопастями и внешней поверхностью ротора представляет собой полость цилиндра - деталь 6 (фиг. 2), соответственно имеем две полости цилиндра Принцип работы представлен на фиг. 8

При работе двигателя когда задействованы обе полости цилиндра, только когда одна полость цилиндра заполняется воздухом или смесью из воздуха и бензина, то во второй полости происходит сжатие и поджег смеси.

Это обусловлено особой формой камеры - в основании которой трехлепестковая фигура, если рассмотреть более детально, то это геометрическая фигура цилиндра, в основании которой три дуги равноудаленных окружностей, соединенных между собой кривой, построенной из точек, которые имеют одинаковое расстояние до внутренней поверхности дуг по прямым, проходящим через центральную точку от которой равноудалены окружности (фиг. 1). Данная точка является центром основания фигуры. Контур фигуры представляет собой: дуга, кривая из точек, дуга, кривая из точек, дуга, кривая из точек.

Основное условие данной геометрической фигуры, это неизменное расстояние между двумя точками лежащими на поверхности камеры, соединенных прямой проходящей через ее центр, находящихся в одной плоскости.

Ротор вместе с валом, расположенный в камере, закрывается крышкой двигателя - деталь 10, герметичность тела ротора с камерой обеспечивают уплотнительные кольца -деталь 11. (представлены на фиг. 3, 4, 9).

По мере вращения ротора каждая из полостей цилиндра за один оборот совершает три такта расширения, и три такта сжатия.

Ротор может иметь в основании как окружность, так и любую другую фигуру. Ротор вместе с лопастями выполняет функции как поршня, так и газораспределительного механизма и коленчатого вала.

Осуществление изобретения.

Представленный роторно-лопастной двигатель может быть применим в автомобильном транспорте, морском и речном флоте, катерах, авиации, строительной и дорожной технике, стационарной электроэнергетике.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ К ДВИГАТЕЛЮ РОТОРНО-ЛОПАСТНОГО ТИПА.

Фигура 1. Построение фигуры в основании камеры двигателя роторно-лопастного типа.

Фигура 2. Двигатель роторно-лопастного типа в поперечном разрезе.

Фигура 3. Двигатель роторно-лопастного типа в аксонометрической проекции.

Фигура 4. Камера и ротор двигателя роторно-лопастного типа в продольном и поперечном разрезе.

Фигура 5. Схема в продольном и поперечном разрезе двигателя роторно-лопастного типа с двумя независимыми друг от друга валами.

Фигура 6. Ротор с лопастями в разрезе, для двигателя роторно-лопастного типа.

Фигура 7. Лопасти для двигателя роторно-лопастного типа в аксонометрической проекции.

Фигура 8. Схема принципа работы двигателя роторно-лопастного типа.

Фигура 9. Двигатель роторно-лопастного типа, состоящий из трех секций.

Деталь 1- Ротор.

Деталь 2 - Вал.

Деталь 3 - Камера двигателя роторно-лопастного типа.

Деталь 4 - Лопасти.

Деталь 5 - Пакет уплотнительных пластин.

Деталь 6 - Полость цилиндра.

Деталь 7 - Канал поступления воздушной смеси.

Деталь 8 - Форсунка впрыска топлива (свеча зажигания).

Деталь 9 - Канал вывода отработанных газов.

Деталь 10 - Крышка двигателя.

Деталь 11-Уплотнительное кольцо.

Изобретение относится к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение потерь энергии за счет снижения количества пар трения, сокращения количества сборочных единиц и передачи энергии через лопасти непосредственно на ротор. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит камеру, в основании которой три дуги равноудаленных окружностей, соединенных между собой кривой, построенной из точек, которые имеют одинаковое расстояние до внутренних поверхностей дуг по прямым, проходящим через центральную точку, от которой равноудалены окружности. При этом данная точка является центром основания фигуры с неизменным расстоянием между двумя точками, находящимися в одной плоскости, лежащими на поверхности камеры и соединенными прямой, проходящей через центральную точку. Согласно изобретению двигатель составлен из секций с валами, в котором лопасти выполнены с возможностью обеспечения прохода валов, расположенных один в другом и вращающихся в разных направлениях. Двигатель с двумя независимыми валами вращения, имеющими общую ось вращения, расширяет спектр возможного применения данного типа двигателя. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания роторно-лопастного типа, содержащий камеру, в основании которой три дуги равноудаленных окружностей, соединенных между собой кривой, построенной из точек, которые имеют одинаковое расстояние до внутренних поверхностей дуг по прямым, проходящим через центральную точку, от которой равноудалены окружности, при этом данная точка является центром основания фигуры с неизменным расстоянием между двумя точками, находящимися в одной плоскости, лежащими на поверхности камеры и соединенными прямой, проходящей через центральную точку, отличающийся тем, что двигатель составлен из секций с валами, в котором лопасти выполнены с возможностью обеспечения прохода валов, расположенных один в другом и вращающихся в разных направлениях.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что лопасти проходят сквозь ротор и перемещаются независимо друг от друга, вследствие чего меняется конфигурация сектора между ними и объем.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на концах лопастей установлены пакеты из пластин, обеспечивающих уплотнение камер сгорания.