Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внешнего сгорания, и может быть использовано в качестве привода в различных стационарных и передвижных энергетических установках.
Известны многочисленные поршневые паровые двигатели, паровые и газовые турбины. Во всех этих механизмах в механическую работу преобразуется часть энергии проходящего через них рабочего тела.
Задачей представляемого здесь изобретения было увеличение КПД двигателя внешнего сгорания, достигаемое за счет полного использования энергии рабочего тела, проходящего через двигатель и минимизацией трения скольжения при работе механизмов двигателя.
В изобретение представлен роторный двигатель, в котором:
• рабочие тело проходящие через двигатель полностью расходует свою энергию на механическую работу по вращению ротора двигателя
• трение скольжения практически отсутствует, так в представляемом здесь изобретении все двигающиеся части механизма совершают вращательные движения относительно статора и друг друга, так что между ними присутствует только трение качения.
Изобретение предлагает устройство роторного двигателя внешнего сгорания, все рабочие поверхности частей которого являются либо частями поверхностей концентрических сфер с центром в центральной точке двигателя, либо поверхностей конусов с центром в центральной точке двигателя, либо плоскостей проходящих через ось двигателя, проходящую через центральную точку двигателя.
В представляемом изобретении все подвижные части механизма двигателя, в процессе его работы, совершают вращательные движения относительно неподвижного статора и друг друга, вращаясь вокруг центральной точки двигателя. Рабочий вал двигателя вращается вокруг оси двигателя, проходящей через его центральную точку. Таким образом двигатель, по сути, представляет подшипник, в котором минимизировано трение скольжение.
Представляемый в заявке роторный двигатель использует для вращения ротора энергию давления от поступающего в двигатель рабочего тела, и, так же, в процессе своей работы засасывает в рабочие камеры, расположенные внутри ротора, порции рабочего тела, которые расширяясь внутри камер ротора, полностью отдают свою энергию вращению ротора, так что отработанное рабочие тело на выходе из двигателя имеет давление внешней среды.
Представляемый в данной заявке центробежный роторный двигатель внешнего сгорания имеет ротор в котором имеются концентрически расположенные углубления, образующих два кольца, внешнее и внутренние. В эти углубления в роторе, в процессе работы двигателя, входят ролики задвижки из статора и образуют рабочие камеры двигателя. Объемы рабочих камер, образуемых во внешнем кольце ротора, больше объемов камер, образуемых во внутреннем кольце ротора. Рабочие тело попадает в расширяющиеся в процессе вращения ротора рабочие камеры внутреннего кольца ротора, где совершает полезную работу по вращению ротора, откуда, в процессе работы двигателя порции рабочего тела попадают в расширяющиеся в процессе вращения ротора рабочие камеры внешнего кольца ротора, где совершают полезную работу по вращению ротора, откуда в конце отработанные порции рабочего тела выводятся вращением ротора за пределы двигателя, имея остаточное давление на уровне давления окружающей среды.
Двигатель, представляемый в данном изобретении, состоит из следующих основных частей и механизмов:
• рабочего вала
• ротора
• статора
• роликов-задвижек внешнего и внутреннего кольца ротора
• роликов, обеспечивающих вращение ротора относительно статора.
Рабочий вал двигателя проходит через центральную точку двигателя, вдоль центральной оси двигателя.
Статор двигателя представляет собой тело находящиеся между двумя равными по высоте шаровыми секторами, расположенными вдоль его центральной оси в противоположных полусферах, имеющих главную точку двигателя своей вершиной. Вдоль центральной оси двигателя в статор входит труба с каналом для подачи в двигатель рабочего тела. Труба для подачи рабочего тела крепится к телу статора крепежными балками соединяющимися в центре двигателя вдоль его центральной оси. Между крепежными балками есть свободное пространства, открытые для прохода рабочего тела из трубы с каналом для подачи рабочего тела в двигатель.
В статоре есть сквозные вырезы, в которых располагаются ролики-задвижки внешнего и внутреннего кольца ротора. Эти ролики представляют собой тела качения, имеющих форму части шарового сектора между двумя концентрическими сферами (Или шарового сектора обрезанного поверхностью концентрической сферой меньшего радиуса). Таким образом фронтальные поверхности роликов-задвижек являются сферическими сегментами двух концентрических сфер, а боковая поверхность - частью конуса, соединяющая их фронтальные поверхности. Фронтальная поверхность роликов-задвижек более далекая отточки центральной точки двигателя - выпуклая, более близкая к центральной точке - вогнутая. Ролики-задвижки свободно движутся вдоль вырезов в статоре и имеют такие размеры, что часть их выходит за пределы статора.
Ротор двигателя представляет собой тело примыкающие к статору двигателя сверху и снизу. Поверхности ротора примыкающие к поверхностям статора являются поверхностями конусов равных по высоте шаровых секторов, расположенных вдоль его центральной оси в противоположных полусферах, имеющих главную точку двигателя своей вершиной. Таким образом у ротора есть верхний, примыкающий к верхней поверхности статора, и нижний, примыкающий к нижней поверхности статора, диски. В теле ротора, вокруг центральной оси двигателя, имеется цилиндрическое углубление, в которое вставляются крепежные балки статора и труба статора для подачи рабочего тела в ротор двигателя, с другой стороны ротор имеет рабочий вал.
Между поверхностями статора и примыкающими к ним поверхностям ротора находятся ролики, кольцеобразно расположенные вокруг внешнего и внутреннего кольца ротора, обеспечивающие вращение ротора относительно статора без трения скольжения. Эти ролики представляют собой тела качения, имеющих форму частей шарового сектора, заключенных между концентрическими сферами.
В верхнем и нижнем диске ротора со стороны поверхностей, примыкающих к верхней и нижней поверхности статора, имеются дугообразные углубления, по два углублении во внешнем и внутреннем кольце ротора на каждом диске. Фронтальные стенки этих углублений являются частями сферических поясов концентрических сфер с центром в центральной точке двигателя, дно этих углублений образовано конической поверхностью шаровых секторов, имеющих с ними общие основание. Боковые стенки этих углублений наклонные.
Эти углубления расположены на дисках ротора так, что боковые стенки этих углублений на верхнем и нижнем диске ротора расположены друг против друга, а напротив дна каждого из этих углублений расположена поверхность противоположного диска.
В эти углубления входят соответствующие ролики-задвижки, образуя в них рабочие камеры двигателя.
В роторе есть входные каналы ведущие из углублений во внутреннем кольце ротора за пределы тела ротора в цилиндрическое углубление в центре ротора. Эти каналы входят в углубления во внутреннем кольце ротора в тех частях углублений, где находятся их передние наклонные боковые стенки.
В роторе есть выхлопные каналы ведущие из углублений во внешнем кольце ротора за пределы тела ротора. Эти каналы входят в углубления во внешнем кольце ротора в тех частях углублений, где находятся их задние наклонные боковые стенки.
Между углублениями во внешнем и внутренними кольцами ротора, лежащих в одном диске ротора, есть каналы, идущие из частей углублений внутренних колец ротора, где находятся их задние боковые стенки, в части углублений внешних колец ротора где находятся, их передние боковые стенки.
Представляются следующие чертежи раскрывающие сущность представляемого здесь изобретения:
На Фигуре 1 представлен общий вид двигателя сверху.
На Фигуре 2 представлен общий вид сбоку.
На Фигуре 3 представлен общий вид двигателя и ротора снизу.
На Фигуре 4 представлен общий вид ротора сверху.
На Фигуре 5 представлен общий вид ротора сбоку.
На Фигуре 6 представлены совмещенные по центральной оси двигателя разрезы ротора по а-0 и 0-6.
На Фигуре 7 представлен разрез ротора по в-в.
На Фигуре 8 представлен общий вид статора сверху.
На Фигуре 9 представлен общий вид статора снизу.
На Фигуре 10 представлен общий вид статора сбоку.
На Фигуре 11 представлены совмещенные по центральной оси двигателя разрезы статора по 6-0 и 0-в.
На Фигуре 12 представлен разрез двигателя по а-а с показывающий строение и расположение в роторе роликов-задвижек внешнего и внутреннего кольца ротора.
На Фигуре 13 представлен вид ролика-задвижки внешнего кольца ротора с внешней стороны.
На Фигуре 14 представлен вид ролика-задвижки внешнего кольца ротора внутренней стороны.
На Фигуре 15 представлен вид ролика-задвижки внутреннего кольца ротора с внешней стороны.
На Фигуре. 16 представлен вид ролика-задвижки внутреннего кольца ротора с внутренней стороны.
На Фигуре 17 представлен разрез двигателя по а-а.
На Фигуре 18 представлен разрез двигателя по б-б.
На Фигуре 19 представлен разрез двигателя по в-в.
На Фигуре 20 представлен разрез двигателя по г-г.
На Фигуре 21 представлены совмещенные по б-б разрезы двигателя по е-0 и 0-ж.
На Фигуре 22 представлены совмещенные по б-б разрезы двигателя по ж-0 и 0-е.
На Фигуре 23 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек внешнего кольца ротора относительно статора в начале фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 24 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек внешнего кольца ротора относительно статора в процессе фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 25 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек внешнего кольца ротора относительно статора в окончании фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 26 представлена схема, показывающая расположение ротора и двух смежных роликов-задвижек внешнего кольца ротора относительно статора в рабочем цикле двигателя.
На Фигуре 27 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек внутреннего кольца ротора относительно статора в начале фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 28 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек внутреннего кольца ротора относительно статора в процессе фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 29 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек внутреннего кольца ротора относительно статора в окончании фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 30 представлена схема, показывающая расположение ротора и двух смежных роликов-задвижек внутреннего кольца ротора относительно статора в рабочем цикле двигателя.
На предоставленных в заявке чертежах и описаниях двигателя отображены и упомянуты детали и элементы двигателя имеющие следующие цифровые обозначения:
0 - центральная точка двигателя.
1 - рабочий вал двигателя.
2 - ротор двигателя. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 - каналы в боковых стенках углублений внешнего кольца ротора для выхода отработанного рабочего тела из двигателя.
2.5, 2.6, 2.7, 2.8 - каналы в боковых стенках углублений внутреннего кольца ротора для входа рабочего тела в двигатель.
2.9, 2.10, 2.11, 2.12 - углубления внутреннего кольца в роторе двигателя.
2.13, 2.14, 2.15, 2.16 - каналы между соответствующими углублениями внутреннего и внешнего кольца ротора.
2.17, 2,18, 2.19, 2.20 - углубления внешнего кольца в роторе двигателя.
3 - статор двигателя.
3.1 - труба ввода в двигатель рабочего тела.
3.2 - канал в теле статора ввода в двигатель рабочего тела.
3.3 - верхний диск статора.
3.4 - нижний диск статора.
3.5 - крепежные балки крепления трубы для подачи рабочего тела к телу статора.
3.6, 3.7, 3.8, 3.9 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек внутреннего кольца ротора.
3.10, 3.11, 3.12, 3.13 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек внешнего кольца ротора.
4.1, 4.2,4.3,4.4 - ролики-задвижки внутреннего кольца ротора.
5.1, 5.2, 5.3, 5.4 - ролики-задвижки внешнего кольца ротора.
б - ролики между ротором и статором, обеспечивающие вращение ротора относительно статора, как подшипника качения.
В представленном здесь двигателе, ролики-задвижки внутреннего кольца ротора 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, являются телами качения, форма которых является частью шарового сектора между двумя концентрическими сферами (или шарового сектора обрезанного поверхностью концентрической сферой меньшего радиуса). Фронтальные поверхности роликов-задвижек являются сферическими сегментами двух концентрических сфер, а боковая поверхность - частью конуса, соединяющая шаровые сегменты их фронтальных поверхностей (Фиг. 12, Фиг. 15, Фиг. 16), вставлены в 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек внутреннего кольца ротора, соответственно (Фиг. 9, Фиг. 17, Фиг. 18). Ролики-задвижки внутреннего кольца ротора 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 вставлены так, что они могут свободно перемещаться вверх-вниз внутри соответствующих прорезей 3.6, 3.7, 3.8, 3.9. Боковые поверхности роликов-задвижек 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, являющиеся поверхностью усеченного конуса, соприкасаются с боковыми поверхностями прорезей 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 (Фиг. 11, Фиг. 17, Фиг. 18) и, в процессе вращения ротора, с поверхностью, примыкающей к поверхности статора, верхнего или нижнего диска ротора и дном углублений в зоне сжатия нижнего или верхнего диска ротора (соответственно), либо с боковыми стенками углублений на верхнем и нижнем дисках ротора. Передние и задние поверхности роликов-задвижек 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, образуют с передними и задними поверхностями прорезей 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер, и передними и задними стенками углублений 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 в дисках ротора внутреннего кольца ротора двигателя, также являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер соответствующего радиуса, шаровое соединение.
В представленном здесь двигателе, ролики-задвижки внешнего кольца ротора 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, являются телами качения, форма которых является частью шарового сектора между двумя концентрическими сферами (или шарового сектора обрезанного поверхностью концентрической сферой меньшего радиуса). Фронтальные поверхности роликов-задвижек являются сферическими сегментами двух концентрических сфер, а боковая поверхность - частью конуса, соединяющая шаровые сегменты их фронтальных поверхностей (Фиг. 12, Фиг. 13, Фиг. 14), вставлены в 3.10, 3.11, 3.12, 3.13 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек внешнего кольца ротора, соответственно (Фиг. 9, Фиг. 17, Фиг. 18). Ролики-задвижки 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 вставлены так, что они могут свободно перемещаться вверх-вниз внутри соответствующих прорезей 3.10, 3.11, 3.12, 3.13 3.20. Боковые поверхности роликов-задвижек 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, являющиеся поверхностью усеченного конуса, соприкасаются с боковыми поверхностями прорезей 3.10, 3.11, 3.12, 3.13 3.20 (Фиг. 11, Фиг. 17, Фиг. 18) и, в процессе вращения ротора, с поверхностью, примыкающей к поверхности статора, верхнего или нижнего диска ротора и дном углублений внешнего кольца нижнего или верхнего диска ротора (соответственно), либо с боковыми стенками углублений на верхнем и нижнем дисках ротора. Фронтальные передние и задние поверхности роликов-задвижек 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 образуют с фронтальными передними и задними поверхностями прорезей 3.10, 3.11, 3.12, 3.13, являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер, и фронтальными передними и задними стенками углублений внешнего кольца ротора двигателя 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, также являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер соответствующего радиуса, шаровое соединение.
В представленном здесь двигателе, при вращение ротора, в углублениях 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 в дисках ротора внутреннего кольца ротора двигателя, образуются камеры расширения, в которых происходит преобразование энергии рабочего тела, входящего в эти камеры из пространства в центре ротора через каналы 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, в механическую работу вращения ротора.
В данном варианте двигателя будет образоваться по четыре таких камеры (Фиг. 21, Фиг. 22), по две в верхнем диске ротора, и по две в нижнем диске ротора.
Камеры расширения, образуемые при работе двигателя, будут ограничены:
• нижней или верхней поверхностью статора
• поверхностями роликов-задвижек вошедших в соответствующие углубления внутреннего кольца ротора
• дном и фронтальными поверхностями углублений внутреннего кольца ротора
• передними боковыми поверхностями углублений внутреннего кольца ротора.
Одновременно в углублениях 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 в дисках ротора внутреннего кольца ротора двигателя, образуются выхлопные камеры, из которых происходит выход рабочего тела, оставшегося от предыдущего рабочего цикла через каналы 2.13, 2.14, 2.15, 2.16 в камеры расширения внешнего кольца ротора 2.17, 2.18, 2.19, 2.20. Выхлопные камеры внутреннего кольца ротора образуемые при работе двигателя, будут ограничены:
• нижней или верхней поверхностью статора
• поверхностями роликов-задвижек вошедших в соответствующие углубления внутреннего кольца ротора
• дном и фронтальными поверхностями углублений внутреннего кольца ротора
• задними боковыми поверхностями углублений внутреннего кольца ротора.
Иными словами, входя в углубление ротора ролик-задвижка делит его на две части, на камеру расширения и выхлопную камеру. Камера расширения располагается в той части углубления ротора, где в нее входит рабочие тело, оказывая давление на переднюю стенку углубления, а выхлопная камера, где рабочие тело выходит из углубления. Таким образом давление входящего в камеру расширения рабочего тела на переднюю стенку углубления ротора будет больше чем на заднюю стенку углубления ротора в выхлопной камере, и, следовательно, ротор будет получать импульс вращения.
В представленном здесь двигателе, при вращение ротора, в углублениях 2.17, 2.18, 2.19, 2.20 в дисках ротора внешнего кольца ротора двигателя, образуются камеры расширения, в которых происходит преобразование энергии рабочего тела, входящего в эти камеры из выхлопных камер внутреннего кольца ротора через каналы 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, в механическую работу вращения ротора.
В данном варианте двигателя будет образоваться по четыре таких камеры (Фиг. 21, Фиг. 22), по две в верхнем диске ротора, и по две в нижнем диске ротора.
Камеры расширения, образуемые при работе двигателя, будут ограничены:
• нижней или верхней поверхностью статора
• поверхностями роликов-задвижек вошедших в соответствующие углубления внешнего кольца ротора
• дном и фронтальными поверхностями углублений внешнего кольца ротора
• передними боковыми поверхностями углублений внешнего кольца ротора.
Одновременно в углублениях 2.17, 2.18, 2.19, 2.20 в дисках ротора внешнего кольца ротора двигателя, образуются выхлопные камеры, из которых происходит выход отработанного рабочего тела, оставшегося от предыдущего рабочего цикла через каналы 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 за пределы двигателя. Выхлопные камеры внутреннего кольца ротора образуемые при работе двигателя, будут ограничены:
• нижней или верхней поверхностью статора
• поверхностями роликов-задвижек вошедших в соответствующие углубления внешнего кольца ротора
• дном и фронтальными поверхностями углублений внешнего кольца ротора
• задними боковыми поверхностями углублений внешнего кольца ротора.
Иными словами, входя в углубление ротора ролик-задвижка делит его на две части, на камеру расширения и выхлопную камеру. Камера расширения располагается в той части углубления ротора, где в нее входит рабочие тело, оказывая давление на переднюю стенку углубления, а выхлопная камера, где рабочие тело выходит из углубления. Таким образом давление входящего в камеру расширения рабочего тела на переднюю стенку углубления ротора будет больше чем на заднюю стенку углубления ротора в выхлопной камере, и, следовательно, ротор будет получать импульс вращения.
Объем камер расширения образующихся во внешнем кольце ротора больше объема камер расширения образующихся во внутреннем кольце ротора. Давление в камерах расширения во внешнем кольце ротора в конце цикла расширения равно или близко к внешнему давлению среды.
В процессе работы двигателя ролики-задвижки под давлением наезжающих а них боковых стенок углублений перекатывается вверх-вниз, последовательно входя в углубления на разных дисках ротора, из углубления на нижнем диске в углубление на верхнем диске и наоборот, такой переход роликов-задвижек называется фазовым переходом.
В представляемом здесь двигателе, ролики задвижки зон сжатия и расширения расположены так, что фазовый переход в зонах сжатия и расширения происходит синхронно.
На Фиг. 23, Фиг. 24, Фиг. 25 представлены этапы фазового перехода роликов-задвижек 5.1 и 5.4 внешнего кольца ротора.
На Фиг. 23 показано положение роликов-задвижек 5.1 и 5.4 в начале фазового перехода.
• В углубление 2.17 в верхнем диске ротора заканчивается процесс расширения. Камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, передней стенкой углубления 2.17, дном углубления 2.17 и поверхностью ролика-задвижки 5.4, достигла максимального объема.
• Выхлопная камера, ограниченная задней поверхностью 2.17, поверхностью ролика-задвижки 5.4 и верхней поверхности статора, достигла минимального объема, весь объем отработанного рабочего тела, оставшейся в ней предыдущего цикла, удален из нее через выхлопной канал 2.1.
• Выхлопная камера, ограниченная боковой поверхностью 2.20, поверхностью ролика-задвижки 5.1 и нижней поверхности статора, достигла минимального объема, все отработанные газы горения, с прошлого цикла, удалены из нее через выхлопной канал 2.4.
• Задняя стенка углубления 2.17 начинает наезжать на ролик-задвижку 5.4 толкая его вниз. Поверхность нижнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, уходит из-под ролика-задвижки 5.4, переставая его держать в верхнем положении, и под него подходит углубление в нижнем диске ротора 2.19. При дальнейшем наезде задней стенки углубления 2.17 на ролик-задвижку 5.4 он будет скатываться вниз, в углубление 2.19, по наклонной передней стенке углубления 2.19.
• Задняя стенка углубления 2.20 начинает наезжать на ролик-задвижку 5.1 толкая его вверх. Поверхность верхнего диска ротора, обращенная к верхней поверхности статора, сдвигается над роликом-задвижкой 5.1, переставая его удерживать в нижнем положении, и над ним появляется углубление в верхнем диске ротора 2.17. При дальнейшем наезде задней стенки углубления в роторе 2.20 на ролик-задвижку 5.1, он будет подниматься вверх, в углубление 2.17, касаясь передней стенки углубления 2.17.
На Фиг. 24 показано положение роликов-задвижек 5.1 и 5.4 в процессе фазового перехода.
• за приделы двигателя.
• Задняя стенка углубления в роторе 2.17 наезжает на ролик-задвижку 5.4 толкая его вниз. Ролик-задвижка 5.4 скатывается вниз, в углубление 2.19, по передней стенке углубления 2.19.
• Задняя стенка углубления в роторе 2.20 наезжает на ролик-задвижку 5.1 толкая его вверх. Ролик-задвижка 5.1 поднимается вверх, в углубление 2.17, касаясь передней стенки углубления 2.17.
На Фиг. 25 показано положение роликов-задвижек 5.1 и 5.4 в конце фазового перехода.
• Ролик-задвижка 5.1 поднялся вверх, в углубление 2.17. Под него подходит поверхность нижнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, удерживая ролик-задвижку 5.1 в верхнем положении.
• Ролик-задвижка 5.4 опустился вниз, в углубление 2.19. На него надвигается поверхность верхнего диска ротора, обращенная к верхней поверхности статора, удерживая ролик-задвижку 5.4 в нижнем положении.
• В углубление 2.17 в верхнем диске ротора начинается процесс расширения. В углублении 2.17 сформированы камера расширения и выхлопная камера.
• Камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, передней поверхностью углубления 2.17 и поверхностью ролика-задвижки 5.1, имеет минимальный объем.
• Выхлопная камера, ограниченная верхней поверхностью статора, задней поверхностью углубления 2.17, поверхностью ролика-задвижки 5.1 и дном углубления 2.17, имеет максимальный объем.
• Камера расширения, ограниченная нижней поверхностью статора, передней стенкой 2.19 и поверхностью ролика-задвижки 5.4, имеет минимальный объем.
• В камеры расширения через каналы 2.14 и 2.15 в передних стенках углублений 2.17 и 2.19, соответственно, начинает поступать рабочие тело.
На Фиг. 26 представлена схема, показывающая расположение ротора и двух смежных роликов-задвижек внешнего кольца статора относительно статора в очередном рабочем цикле двигателя.
• Ролик-задвижка 5.1 поднят вверх, в углубление 2.17. Под ним движется поверхность нижнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, которого он касается. Над ним движется поверхность дна углубления 2.17 в верхнем диске ротора, которого он касается.
• Ролик-задвижка 5.4 опущен вниз, в углубление 2.19. Над ним движется поверхность верхнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, которого он касается. Под ним движется поверхность дна углубления 2.19 в нижнем диске ротора, которого он касается.
• В углублении 2.17 камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, передней стенкой углубления 2.17, поверхностью ролика-задвижки 5.1 и поверхностью дна углубления 2.17 расширяется.
• В углублении 2.17 выхлопная камера, ограниченная верхней поверхностью статора, задней стенкой углубления 2.17, поверхностью ролика-задвижки 5.1 и дном углубления 2.17 сжимается. Через выхлопной канал 2.1 из нее выходит отработанное рабочие тело.
• В углублении 2.19 камера расширения, ограниченная нижней поверхностью статора, передней стенкой углубления 2.19, поверхностью ролика-задвижки 5.4 и поверхностью дна углубления 2.19 расширяется.
• В камеры расширения в углублениях 2.17 и 2.19 через каналы 2.14 и 2.15 входит рабочие тело.
На Фиг. 27, Фиг. 28, Фиг. 29 представлены этапы фазового перехода роликов-задвижек 4.1 и 4.4 внутреннего кольца ротора.
На Фиг. 27 показано положение роликов-задвижек 4.1 и 4.4 в начале фазового перехода.
• В углубление 2.9 зоны в верхнем диске ротора заканчивается процесс расширения. Камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, передней боковой стенкой углубления 2.9, дном углубления 2.9 и поверхностью ролика-задвижки 4.4, достигла максимального объема. Она заполнена рабочим телом через открытый канал 2.6.
• Выхлопная камера, ограниченная задней боковой поверхностью углубления 2.9, поверхностью ролика-задвижки 4.4 и верхней поверхности статора, достигла минимального объема, весь объем ранее заключенного в ней рабочего тела через канал 2.14 выдавлен в камеру расширения в углублении 2.17 внешнего кольца ротора.
• Выхлопная камера сжатия, ограниченная задней боковой поверхностью углубления 2.12, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и нижней поверхности статора, достигла минимального объема, весь объем ранее заключенного в ней рабочего тела через канал 2.12 выдавлен в камеру расширения в углублении 2.20 внешнего кольца ротора.
• Каналы 2.6 и 2.8, через которые рабочее тело поступает в рабочие камеры двигателя, начинают закрываться.
• Задняя боковая стенка углубления 2.9 начинает наезжать на ролик-задвижку 4.4 толкая его вниз. Поверхность нижнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, уходит из-под ролика-задвижки 4.4, переставая его держать в верхнем положении, и под него подходит углубление в нижнем диске ротора 2.11. При дальнейшем наезде задней боковой стенки 2.9 на ролик-задвижку 4.4 он будет скатываться вниз, в углубление 2.11, по передней боковой стенке углубления 2.9.
• Задняя боковая стенка углубления 2.12 начинает наезжать на ролик-задвижку 4.1 толкая его вверх. Поверхность верхнего диска ротора, обращенная к верхней поверхности статора, сдвигается над роликом-задвижкой 4.1, переставая его удерживать в нижнем положении, и над ним появляется углубление в верхнем диске ротора 2.9. При дальнейшем наезде задней боковой стенки углубления 2.12 на ролик-задвижку 4.1, он будет подниматься вверх, в углубление 2.9, касаясь передней боковой стенки углубления 2.9.
На Фиг. 28 показано положение роликов-задвижек 4.1 и 4.4 в процессе фазового перехода.
• В углубление 2.9 внутреннего кольца в верхнем диске ротора закончился процесс расширения. На месте камеры расширения формируется выхлопная камера, ограниченная верхней поверхностью статора, передней и задней стенками углубления 2.9, дном углубления 2.9 и поверхностями роликов-задвижек 4.1 и 4.4. Рабочие тело, заключенное в этой камере, начинает выходить из этой выхлопной камеры через открывающиеся отверстие 2.14 в рабочую камеру в углублении 2.17. Каналы 2.6 и 2.8 закрыты.
• Задняя боковая стенка углубления 2.9 наезжает на ролик-задвижку 4.4 толкая его вниз. Ролик-задвижка 4.4 скатывается вниз, в углубление 2.11, по передней боковой стенке углубления 2.11.
• Задняя боковая стенка углубления 2.12 наезжает на ролик-задвижку 4.1 толкая его вверх. Ролик-задвижка 4.1 поднимается вверх, в углубление 2.9, касаясь передней боковой стенки углубления 2.9.
На Фиг. 29 показано положение роликов-задвижек 4.1 и 4.4 в конце фазового перехода.
• Ролик-задвижка 4.1 поднялся вверх, в углубление 2.9. Под него подходит поверхность нижнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, удерживая ролик-задвижку 4.1 в верхнем положении.
• Ролик-задвижка 4.4 опустился вниз, в углубление 2.11. На него надвигается поверхность верхнего диска ротора, обращенная к верхней поверхности статора, удерживая ролик-задвижку 4.4 в нижнем положении.
• Камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, передней боковой стенкой углубления 2.9 и поверхностью ролика-задвижки 4.1, имеет минимальный объем. В нее через открывшийся канал 2.6 начинает поступать рабочее тело приводящее ротор в движение.
• Выхлопная Камера, ограниченная верхней поверхностью статора, задней боковой стенкой углубления 2.9, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и дном углубления 2.9, имеет максимальный объем, из нее через канал 2.14 рабочие тело заключенное в этой камере начинает выдавливаться в камеру расширения в углублении 2.17 приводя ротор в движение.
• Камера расширения, ограниченная нижней поверхностью статора, передней боковой стенкой углубления 2.11 и поверхностью ролика-задвижки 4.4, имеет минимальный объем. В нее через открывшийся канал 2.8 начинает поступать рабочее тело приводящее ротор в движение.
На Фиг. 30 представлена схема, показывающая расположение ротора и двух смежных роликов-задвижек внутреннего кольца статора относительно статора в очередном рабочем цикле работы двигателя.
• Ролик-задвижка 4.1 поднят вверх, в углубление 2.9. Под ним движется поверхность нижнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, которого он касается. Над ним движется поверхность дна углубления 2.9 в верхнем диске ротора, которого он касается.
• Ролик-задвижка 4.4 опущен вниз, в углубление 2.11. Над ним движется поверхность верхнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, которого он касается. Под ним движется поверхность дна углубления 2.11 в нижнем диске ротора, которого он касается.
• В углублении 2.9 камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, передней боковой стенкой углубления 2.9, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и поверхностью дна углубления 2.9 расширяется. В нее через открытый канал 2.6 поступает рабочее тело приводящее ротор во вращение.
• В углублении 2.9 камера сжатия, ограниченная верхней поверхностью статора, задней боковой стенкой углубления 2.9, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и дном углубления 2.9 сжимается. Из нее через канал 2.14 заключенное в ней рабочие тело выдавливается в камеру расширения углубления 2.17, приводя ротор во вращение.
• В углублении 2.11 камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, передней боковой стенкой углубления 2.11, поверхностью ролика-задвижки 4.4 и поверхностью дна углубления 2.11 расширяется. Из нее через канал 2.15 заключенное в ней рабочие тело выдавливается в камеру расширения углубления 2.19, приводя ротор во вращение.
В представленном здесь двигателе, объемы камер внешнего и внутреннего ротора независимы, что дает возможно полностью использовать энергию рабочего тела заключенною в камерах внутреннего кольца ротора при перетекании рабочего тела в камеры внешнего кольца ротора, получая в итоге давление отработанных газов горения в выхлопных камерах внешнего кольца ротора двигателя на уровне давления внешней среды.
При выдавливание рабочего тела выхлопных камер внутреннего кольца ротора в камеры расширения внешнего кольца ротора будет проявляться центробежный эффект - рабочее тело, находящаяся в выхлопных камерах внутреннего кольца вращающегося ротора, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра к периферии, из выхлопных камер внутреннего кольца ротора в камеры расширения внешнего кольца ротора, и из выхлопных камер внешнего кольца ротора за пределы двигателя, что будет увеличивать эффективность рабочего процесса.
Количество рабочих циклов в этом типе двигателя будет равно половине от количества углублений в роторе, в зоне расширения двигателя, или половине от количества образуемых камер расширения в рабочем цикле двигателя.
В заявке приведен вариант двигателя с двумя рабочими циклами на один оборот ротора. Кроме того представленная в заявке конструкция двигателя обладает следующими свойствами:
• ротор крутится относительно статора на роликах кольцеобразно расположенных вокруг зон расширения и сжатия
• ролики-задвижки двигателя движутся в вырезах статора совершая вращательное движения
Таким образов в представленном в данной заявке двигателе будет минимизировано трение скольжения между частями его механизма, при работе двигателя между движущимися частями его механизма будет возникать трение качения, что повышает его эффективность.
Изобретение относится к области роторных двигателей внешнего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе работы двигатель получает энергию вращения как от давления на стенки его рабочих камер, в которые входит в рабочее тело, так и от процесса расширения внутри двигателя порций рабочего тела, захваченных и помещенных во внутренние рабочие камеры двигателя, из которых отработанное рабочие тело выходит из двигателя. Рабочие камеры, в которые входит рабочие тело и из которых выходит отработанное рабочие тело, разделены и имеют независимые, различные объемы и располагаются в разных частях ротора двигателя. В каждой рабочей камере расположен ролик-задвижка с образованием камеры расширения и выхлопной камеры, при этом камера расширения рабочей камеры с меньшим объемом сообщена с каналом ввода в двигатель рабочего тела, а камера расширения рабочей камеры большего объема сообщена с выхлопной камерой рабочей камеры меньшего объема при помощи канала. Причем ролик-задвижка, расположенный в рабочей камере большего объема выполнен с диаметром, превышающим диаметр ролика-задвижки, расположенного в рабочей камере меньшего объема. 2 з.п. ф-лы, 30 ил.
1. Многокамерный двигатель внешнего сгорания, состоящий из ротора, статора и роликов-задвижек, образующие рабочие камеры расширения с возможностью расширения в них рабочего тела с совершением полезной работы, отличающийся тем, что рабочие камеры выполнены с различными объемами, в каждой рабочей камере расположен ролик-задвижка с образованием камеры расширения и выхлопной камеры, при этом камера расширения рабочей камеры с меньшим объемом сообщена с каналом ввода в двигатель рабочего тела, а камера расширения рабочей камеры большего объема сообщена с выхлопной камерой рабочей камеры меньшего объема при помощи канала, причем ролик-задвижка, расположенный в рабочей камере большего объема выполнен с диаметром, превышающим диаметр ролика-задвижки, расположенного в рабочей камере меньшего объема.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что рабочие поверхности составляющих его частей являются частями поверхностей концентрических сфер с центром в центральной точке двигателя, поверхностей конусов с центром в центральной точке двигателя и плоскостей, проходящих через ось двигателя, проходящую через центральную точку двигателя, с возможностью вращения относительно неподвижного статора и друг относительно друга в процессе работы двигателя.
3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в статоре имеются сквозные вырезы, в которых находятся приводимые в движение вращением ротора и свободно вращающиеся ролики-задвижки, входящие в процессе работы двигателя в углубления ротора и образующие в углублениях ротора рабочие камеры двигателя, ограниченные поверхностями углубления ротора, поверхностями вошедших в углубления в роторе роликов-задвижек и поверхностями статора, обращенными к поверхностям ротора.
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННИКА | 0 |
|
SU205289A1 |
| Пчеловодный инструмент | 1980 |
|
SU893197A1 |
| Устройство для измерения группового времени запаздывания | 1975 |
|
SU542145A1 |
| DE 10212753 A1, 09.10.2003 | |||
| DE 3108087 A1, 23.09.1982 | |||
| DE 102006040933 A1, 03.06.2008 | |||
| Устройство для вдыхания наркотирующих газов или паров и питательного газа под повышенным давлением | 1928 |
|
SU10217A1 |
