Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания Российский патент 2020 года по МПК F02B55/04 F01C1/73 F02B53/06 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Предшествующий уровень техники.

Из уровня техники известны: двухцикличный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания двойного действия, который содержит цилиндрический корпус с радиальными перегородками, размещенный в корпусе вал с лопастями (RU, патент №2292462, МПК F01C 1/063, F02B 53/00 от 2005.04.20, опубликован 27.01.2007). Данный двигатель содержит цилиндрический корпус, внутри которого установлены радиальные перегородки соосно корпусу, смонтирован с возможностью колебательного движения ротора с радиальными лопастями, лопасти ротора совместно с радиальными перегородками ограничивают рабочие и нагнетательные камеры. Двигатель содержит впускной и выпускной коллекторы, привод.

Также в качестве прототипа наиболее близким техническим решением является роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с перемычками, внутренняя полость которого образована телом вращения, ротор с лопастями, коаксиальный внутренней полости корпуса с возможностью совершения колебательно-угловых движений в ограниченном перемычками корпуса секторе, с механизмом преобразования колебательно-угловых движений ротора во вращение выходного вала, содержащем кривошип (механизм преобразования) (RU, патент №2362883, МПК F01C 9/00, F02B 53/00 от 2007-03-13, опубликован 27.07.2009).

Недостатками прототипов являются теплонапряженность ротора и лопастей, а также механизм преобразования маятниковых движений лопастей-поршней посредством кривошипно-ползункового механизма по следующей схеме: маятниковое вращательное движение преобразуется в линейное возвратно-поступательное движение, а затем опять преобразуется во вращательное однонаправленное движение.

Краткое описание чертежей (схемы) заявленного изобретения Фиг. 1 - Общий вид заявленного роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в разрезе.

Поэлементное описание фигуры 1:

1.1. Корпус кулачкового механизма верхнего

1.2. Кулачковый механизм верхний

1.3. Клапанный блок

1.4. Выпускной клапан камеры №1

1.5. Деталь седловин клапанов, а также торцевая гильза камеры сгорания

1.6. Статор двигателя внутреннего сгорания

1.7. Свеча зажигания

1.8. Камера сгорания №1

1.9. Радиальная гильза камеры сгорания

1.10. Выпускной клапан камеры №1

1.11. Кулачковый механизм нижний

1.12. Корпус кулачкового механизма нижнего

1.13. Корпус махового механизма

1.14. Обгонная муфта

1.15. Маховое зубчатое колесо. Вращение - правое

1.16. Опорная ступица для ведомого вала

1.17. Предпусковой стартер, приводящий в движение ведущую коническую шестерню

1.18. Зубчатые венцы

1.19. Маховое зубчатое колесо. Вращение - левое

1.20. Коническая паразитная шестерня

1.21. Ведомый вал

1.22. Фиксатор положения кулачкового механизма

1.23. Выпускной клапан камеры сгорания №3

1.24. Камера сгорания №3

1.25. Вал ротора маятникового хода

1.26. Впускной клапан камеры сгорания №3

1.27. Храповый механизм

Фиг. 2. - Заявленный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания в разрезе. Поэлементное описание фигуры 2:

2.1. Впускной клапан камеры №1.

2.2. Статор двигателя внутреннего сгорания.

2.3. Радиальная гильза камеры сгорания.

2.4. Деталь седловин клапанов, также торцевая гильза камеры сгорания.

2.5. Лопасть ротора маятникового хода.

2.6. Впускной клапан камеры №3.

2.7. Выпускной клапан камеры №2.

2.8. Выпускной клапан камеры №4.

2.9. Уплотнительное обрамление ротора.

2.10. Уплотнительное обрамление статора.

Фиг. 3 - Кулачковый механизм верхний. Виды в разрезе и сечении. Поэлементное описание фигуры 3.

3.1. Кулачковая дорожка впускного клапана камеры №1.

3.2. Кулачковая дорожка выпускного клапана камеры №2.

3.3. Кулачковая дорожка впускного клапана камеры №3.

3.4. Кулачковая дорожка выпускного клапана камеры №4.

3.5. Корпус собачек храпового механизма.

3.6. Стопорный винт.

Фиг. 4 - Кулачковый механизм нижний. Вид в разрезе.

Поэлементное описание фигуры 4.

4.1. Кулачковая дорожка выпускного клапана камеры №1.

4.2. Кулачковая дорожка впускного клапана камеры №2.

4.3. Кулачковая дорожка выпускного клапана камеры №3.

4.4. Кулачковая дорожка впускного клапана камеры №4.

Фиг. 5 - контактный распределитель системы зажигания в разрезе с дополнительным видом в разрезе.

Поэлементное описание фигуры 5.

5.1. Контактная дорожка камеры №2.

5.2. Контактная дорожка камеры №1.

5.3. Контактная дорожка камеры №4.

5.4. Контактная дорожка камеры №3.

5.5. Корпус.

5.6. Графитовая щетка.

5.7. Разъем.

5.8. Токосъемное кольцо.

5.9. Контактное колесо верхнее.

5.10. Храповый механизм.

5.11. Съемная втулка.

5.12. Контактное колесо нижнее.

5.13. Фиксатор положения.

5.14. Вал ротора.

Фиг. 6 - Ведомый выходной вал.

Поэлементное описание фигуры 6.

6.1. Коническая паразитная шестерня

6.2. Ведомый выходной вал

6.3. Крышка-ступица

Фиг. 7 - Четырехкамерный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания маятникового вращательного хода в процессе работы со сводной таблицей.

Фиг. 8 - Сквозные каналы охлаждения статора и ротора в разрезе с указанием (схематично) направления (стрелками) движения жидкостного охлаждения.

Фиг. 9 - Сквозные каналы охлаждения статора и ротора в разрезе

Раскрытие и осуществление изобретения.

Задачей заявленного изобретения является снижение тепловой нагруженности узлов роторно-лопастного двигателя и использование упрощенной схемы преобразования маятниковых движений лопастей-поршней в однонаправленное вращение.

Поставленные задачи решаются в заявленном роторно-лопастном двигателе внутреннего сгорания, содержащем ротор с двумя лопастями в виде сегментов с цилиндрической радиальной поверхностью прямоугольной формы в осевом сечении, со сквозными каналами для жидкостного охлаждения ротора; цилиндрический корпус с двумя разделительными сегментами, образующими в сборе с торцевыми крышками четыре рабочие камеры, впускные и выпускные клапаны, расположенные в торцевых крышках на линии разделения сегментов статора и рабочей камеры, свеч зажигания, расположенных в корпусе статора, также на линии разделения сегментов статора и рабочей камеры, механизмами автоматической работы клапанов с электромеханическим стартером двигателя маятникового вращательного хода, с парой маховых колес, с предпусковым стартером, с ведомым выходным валом и конической паразитной шестерней.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит ротор в виде вала (элемент 1.25, фигура 1) и жестко связанные с валом лопасти (элемент 2.5, фигура 2). Профиль лопастей представлен в виде сегментов с цилиндрической радиальной поверхностью. Двигатель содержит цилиндрический корпус (элемент 1.6, фигура 1). Внутренний цилиндр разделен двумя сегментами, жестко связанными с корпусом двигателя. В сборе ротор и корпус двигателя с сегментами образуют камеры сгорания (элементы 1.8, 1.24, фигура 1) (в двухлопастном - четыре камеры).

Также в корпусе двигателя образованы каналы системы охлаждения по схеме «змейка» (фигура 8).

По торцам лопастей образованы крышки (элемент 1.5, фигура 1) с каналами и клапанами впуска горючей смеси (элементы 1.4, 1.26, фигура 1) и выпуска отработанного газа (элементы 1.10, 1.23, фигура 1). Клапаны размещены на линии разделения сегментов статора и камеры сгорания. На цилиндрической поверхности статора камеры сгорания образована радиальная гильза (элемент 1.9, фигура 1). На лопастях ротора и на разделительных сегментах статора для обеспечения компрессии образованы уплотнительные обрамления (элементы 2.9, 2.10, фигура 2). В корпусе двигателя на линии разделения сегмента статора и камеры сгорания образованы гнезда для свеч зажигания (элемент 1.7, фигура 1).

В корпусе двигателя, в лопастях ротора и в вале ротора образованы два сквозных канала для жидкостного охлаждения ротора (фигура 9). Для устранения протечек на лопастях ротора вблизи каналов образованы дополнительные компрессионные обрамления.

Роторный двигатель внутреннего сгорания является модульным и комплектуется отдельными узлами. Расположение оси роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания маятникового хода - вертикальное. В верхней части двигателя в следующей последовательности расположены:

1) Верхний кулачковый механизм для работы клапанов (элемент 1.2 фигура 1);

2) Электромеханический стартер двигателя маятникового хода (не показан);

3) Контактный распределитель системы зажигания (фигура 5).

В нижней части двигателя в следующей последовательности образованы:

4) Нижний кулачковый механизм для работы клапанов (элемент 1.11 фигура 1);

5) Маховый механизм (он же преобразователь в однонаправленное вращение).

Маховый механизм состоит из корпуса (элемент 1.13, фигура 1) с опорными ступицами для вала и пристыковывается к двигателю внутреннего сгорания соосно. Вал двигателя и вал махового механизма имеют шлицевое соединение. На валу махового механизма на ступицах установлены два маховых колеса (элементы 1.15, 1.19, фигура 1). Они имеют разнонаправленное вращение. Вращение обеспечивается роторным двигателем внутреннего сгорания посредством обгонных муфт (элемент 1.14, фигура 1).

Торцевые поверхности маховых колес, обращенных друг против друга - конические, с усечением от центра к периметру. На конической поверхности образован зубчатый венец (элемент 1.18, фигура 1). С зубчатыми венцами, противоположно расположенными, входит в зацепление коническая паразитная шестерня (элемент 1.20 фигура 1), расположенная на ведомом выходном валу (элемент 1.21 фигура 1).

Ведомый выходной вал устанавливается в корпус махового механизма (элемент 1.13, фигура 1) между маховых колес (элементы 1.15, 1.19, фигура 1), перпендикулярно ведущему валу маховых колес. Фиксируется крышкой-ступицей (элемент 6.3, фигура 6).

Маховый механизм предназначен для преобразования маятникового вращательного хода двигателя внутреннего сгорания в однонаправленное вращение ведомого выходного вала, таким образом, в итоге: разнонаправленное вращение маховых колес посредством зацепления в комбинации конических зубчатых венцов и конической паразитной шестерни преобразуется в однонаправленное вращение ведомого выходного вала.

Ведущая коническая шестерня (элемент 1.17 фигура 1), которая приводится в движение от предпускового стартера, входит в зацепление с парой зубчатых венцов на маховых колесах максимального диаметра.

Предпусковой стартер, приводящий в действие ведущую коническую шестерню (элемент 1.17) предназначен для преодоления статической инерции маховых колес.

Сущность изобретения поясняется рисунками с указанием основных частей, из которых состоит роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания маятникового вращательного хода, где на фигурах 1 и 2 показан общий вид роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в разрезе.

На фигурах 3 и 4 показаны кулачковые механизмы верхний и нижний и дополнительные виды в разрезе.

На фигуре 5 показан контактный распределитель системы зажигания в разрезе с дополнительными видами.

На фигуре 6 показан ведомый выходной вал с конической паразитной шестерней, крышкой-ступицей.

На фигуре 7 показан схематично четырехкамерный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания маятникового вращательного хода в работе со сводной таблицей.

На фигуре 8, 9 показаны сквозные каналы охлаждения статора и ротора в разрезе с указанием (схематично) направления (стрелками) движения жидкостного охлаждения.

Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит ротор с двумя лопастями в виде сегментов с цилиндрической радиальной поверхностью прямоугольной формы в осевом сечении, цилиндрический корпус с двумя разделительными сегментами и свечами зажигания, торцевые крышки с каналами и клапанами впуска горючей смеси и выпуска отработанного газа. Кулачковые, торцевые механизмы для работы клапанов. Электромеханический стартер, а также предпусковой стартер с ведомым выходным валом и конической паразитной шестерней для преобразования разнонаправленного вращения маховых колес в однонаправленное. Согласно изобретению в корпусе двигателя, в лопастях ротора, а также в вале ротора образованы два сквозных канала для жидкостного охлаждения ротора. 9 ил.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания маятникового вращательного хода с преобразователем в однонаправленное вращение, содержащий ротор с двумя лопастями в виде сегментов с цилиндрической радиальной поверхностью прямоугольной формы в осевом сечении, цилиндрический корпус с двумя разделительными сегментами и свечами зажигания, торцевые крышки с каналами и клапанами впуска горючей смеси и выпуска отработанного газа, с кулачковыми, торцевыми механизмами для работы клапанов, с электромеханическим стартером двигателя маятникового вращательного хода, с обгонными муфтами, с парой маховых колес, с предпусковым стартером, с ведомым выходным валом и конической паразитной шестерней для преобразования разнонаправленного вращения маховых колес в однонаправленное, отличающийся тем, что в корпусе двигателя, лопастях ротора, а также в вале ротора образованы два сквозных канала для жидкостного охлаждения ротора.