РОТОРНО-ШАРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2020 года по МПК F02B53/00 F01C1/00 F01C1/32 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству двигателей малой мощности.

Известен роторно-шаровый двигатель, принятый за прототип (RU 2463455, МПК F01C 1/356, опубл. 10.10.2012 г.), содержащий корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру, которая образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим расточкам в корпусе и роторе двигателя, заменяя трение скольжения на трение качения.

Недостатками известного устройства является то, что для достижения герметичности в камере сгорания возникает необходимость усложнения конструкции за счет увеличения количества деталей двигателя.

Трение качения между шарами и в камере сгорания не полностью заменяет трение скольжения, что приводит к ускорению износа деталей и высокой вероятности заклинивания шаров.

В процессе работы, при элементарном механическом столкновении шара корпуса с шаром ротора, шары испытывают ударные нагрузки, что снижает надежность работы двигателя.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции двигателя, что приводит к снижению затрат в процессе его изготовления и сборки; более полная замена трения скольжения на трение качения, что увеличивает ресурс двигателя, повышается надежность при эксплуатации, что в совокупности повышает экономическую эффективность эксплуатации двигателя.

Технический результат достигается за счет того, что роторно-шаровый двигатель содержит корпус, ротор, элементы, образующие рабочую камеру и отличается тем, что корпус двигателя состоит из двух одинаковых секций с установленным между ними на валу ротором, обе секции имеют по внутренней окружности соответствующие расточки, по которым прокатываются шары ротора, образуя, по меньшей мере, две рабочие камеры, при этом шары располагаются в гнезде ротора, которое представляет собой сквозное отверстие в теле ротора, диаметром, обеспечивающим герметичную посадку шаров, а ширина ротора имеет размер, обеспечивающий выход одного из шаров из гнезда не более чем на величину (размер) своего радиуса, причем при прокатывании одного шара ротора по расточке, второй шар находится полностью в гнезде ротора, прокатываясь по поверхности секции.

Расточка в секции должна обеспечить герметичность при прокатывании шара ротора.

Расточки в секциях в каждом конце имеют зоны входа в рабочую камеру и зоны выхода из рабочей камеры шаров ротора в виде продолжений расточек на размер, соответствующий радиусу шара ротора, обеспечивающих плавный ход ротора.

В каждой секции может быть несколько соответствующих расточек и при сборке секции располагают относительно друг друга таким образом, чтобы обеспечить равномерные вход и выход шаров ротора в расточки, в результате чего образуется соответствующее количество рабочих камер, причем количество и расположение гнезд с шарами в теле ротора можно варьировать исходя из требуемого количества рабочих камер.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На чертежах приведен один из возможных вариантов исполнения секций роторно-шарового двигателя. В частном случае роторно-шаровый двигатель выполнен с двумя рабочими камерами.

На фиг. 1 изображена левая секция роторно-шарового двигателя.

На фиг. 2 - поперечный разрез ротора.

На фиг. 3 - правая секция роторно-шарового двигателя.

Корпус двигателя состоит из двух одинаковых секций 1 и 2 с установленным между ними на валу 13 ротором 3, причем секции имеют внутренние расточки 4 и 5.

Ротор 3 снабжен двумя одинаковыми шарами 6, 7, расположенными в гнезде 8 ротора, которое представляет собой сквозное отверстие в теле ротора диаметром, обеспечивающим герметичную посадку шаров, а ширина ротора выполнена в пределах полутора диаметра одного шара.

Расточки 4 и 5 выполнены по внутренней поверхности окружностей секций 1 и 2 корпуса двигателя и, в частном случае, каждая доходит до половины длины окружности, имея зоны входа 9 шара ротора в расточку и зоны выхода 10 шара ротора из расточки, в виде продолжений расточек на размер, соответствующий радиусу шаров 6, 7 ротора и обеспечивающих плавный ход ротора.

Расточка в секции должна обеспечить герметичность при прокатывании шара ротора, и посадка шара в ней должна быть менее радиуса шара.

Таким образом, в рабочем состоянии каждый из шаров попеременно выступает за пределы гнезда 8 ротора не более, чем на половину своего диаметра.

В совокупности, расточки 4, 5 с зонами входа 9 и зонами выхода 10 и шарами 6, 7 ротора 3 образуют рабочие камеры в секциях 1 и 2.

В секциях выполнены соответствующие каналы 11 для подвода (подачи рабочего тела, среды, горючей смеси) в расточку и каналы 12 отвода (выхода рабочего тела, среды, отработанной смеси) из расточки.

Роторно-шаровый двигатель работает следующим образом.

При поступлении рабочего тела, например, в левую секцию 1 двигателя через канал 11 в рабочую камеру, шар 6 ротора 3 прокатывается по расточке 4 левой секции 1 корпуса.

В рабочей камере происходит воспламенение горючей смеси. Возникшая энергия газов сообщает ускорение шару 6, который, в свою очередь, обеспечивает вращение ротора 3 и, соответственно, вала 13.

Шар 7 в это время находится в гнезде 8 ротора и прокатывается по поверхности правой секции 2. При достижении зоны выхода 10 шар 6 выталкивает шар 7 в зону входа 9 правой секции 2 и, войдя полностью в гнездо 8 ротора 3 начинает прокатываться по поверхности левой секции 1.

При вхождении шара 7 в расточку 5 правой секции 2 происходит поступление рабочего тела через канал 11. Далее происходят процессы, аналогичные процессам, прошедшим в левой секции 1.

Цикл повторяется.

В зависимости от требуемого количества рабочих камер выполняют соответствующее количество расточек на одинаковом расстоянии друг от друга на двух секциях и которые при сборке секции располагают относительно друг друга таким образом, чтобы обеспечить равномерные вход и выход шаров ротора в расточки, а значит бесперебойную работу двигателя, ротор также может иметь несколько гнезд с шарами, для которых выполняют соответствующие расточки в секциях, расположение которых обеспечивает плавность работы двигателя.

Для увеличения мощности двигателя можно установить на одном валу дополнительные секции с роторами.

Изобретение может быть использовано в самых различных хозяйственных отраслях, в частности в энергетике.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству двигателей малой мощности. Техническое решение позволяет упростить конструкцию двигателя, снизить затраты в процессе его изготовления и сборки. За счет более полной замены трения скольжения на трение качения достигается увеличение ресурса двигателя, повышение надежности при эксплуатации, что в совокупности повышает экономическую эффективность эксплуатации двигателя. Предложенный роторно-шаровый двигатель содержит корпус, ротор, элементы, образующие рабочую камеру. Корпус двигателя состоит из двух одинаковых секций 1 и 2 с установленным между ними на валу 13 ротором 3. Обе секции имеют по внутренней окружности соответствующие расточки 4 и 5, по которым прокатываются шары 6 и 7 ротора 3, образуя, по меньшей мере, две рабочие камеры, при этом шары располагаются в гнезде 8 ротора, которое представляет собой сквозное отверстие в теле ротора 3, диаметром, обеспечивающим герметичную посадку шаров, а ширина ротора имеет размер, обеспечивающий выход одного из шаров из гнезда не более чем на величину (размер) своего радиуса. При прокатывании одного шара ротора по расточке второй шар находится полностью в гнезде ротора, прокатываясь по поверхности секции, причем расточка в секции должна обеспечить герметичность при прокатывании по ней шара ротора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Роторно-шаровый двигатель, содержащий корпус, ротор, элементы, образующие рабочую камеру, отличающийся тем, что корпус двигателя состоит из двух одинаковых секций с установленным между ними на валу ротором, обе секции имеют по внутренней окружности соответствующие расточки, по которым прокатываются шары ротора, образуя, по меньшей мере, две рабочие камеры, при этом шары располагаются в гнезде ротора, которое представляет собой сквозное отверстие в теле ротора, диаметром, обеспечивающим герметичную посадку шаров, а ширина ротора имеет размер, обеспечивающий выход одного из шаров из гнезда не более чем на размер своего радиуса, причем при прокатывании одного шара ротора по расточке второй шар находится полностью в гнезде ротора, прокатываясь по поверхности секции, причем расточка в секции должна обеспечить герметичность при прокатывании по ней шара ротора.

2. Роторно-шаровый двигатель по п. 1, отличающийся тем, что расточки в секциях в каждом конце имеют зоны входа в рабочую камеру и зоны выхода из рабочей камеры шаров ротора в виде продолжений расточек на размер, соответствующий радиусу шара ротора, обеспечивающих плавный ход ротора.

3. Роторно-шаровый двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в каждой секции может быть несколько соответствующих расточек и при сборке секции располагают относительно друг друга таким образом, чтобы обеспечить равномерные вход и выход шаров ротора в расточки, в результате чего образуется соответствующее количество рабочих камер.

4. Роторно-шаровый двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в теле ротора может быть несколько гнезд с шарами, для которых выполняют соответствующие расточки в секциях, расположение которых обеспечивает плавность работы двигателя.