Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве привода в различных машинах, стационарных и передвижных энергетических установках в автомобильной, тракторной, электроэнергетической и других отраслях промышленности, связанных с изготовлением и эксплуатацией различных транспортных средств и силовых установок.
Изобретение предлагает устройство роторного двигателя, 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.
Известен «Трехзонный многолопастный центробежный роторный двигатель внутреннего сгорания с концентрическим расположением рабочих зон в роторе двигателя» патент RU 2703431. Данный двигатель взят за прототип.
Двигатель патента RU 2703431 состоит из цилиндрических ротора и статора. Вращаясь внутри цилиндров статора цилиндры ротора и входящие в них задвижки из статора образуют разнообъемные рабочие зоны, зону сжатия, зону зажигания и зону расширения, в которых происходят рабочие процессы - сжатие топливной смеси, зажигание сжатой топливной смеси и расширение газов горения топливной смеси.
В двигателе патента RU 2703431 область в которой создаются камеры, в которых происходит преобразование энергии газов горения во вращение ротора, область в которой создаются камеры, в которых происходит засасывание и сжатие топливной смеси, и область в которой происходит зажигание топливной смеси разделены стенками концентрических колец ротора, находятся в разных частях ротора и имеют независимые друг от друга объемы.
Таким образом, в двигателе патента RU 2703431 в цикле расширения используется объем, который не зависит от объемов, где происходит подготовка и зажигание горючей смеси, что позволяет сделать его достаточного размера, чтобы получать на выходе отработанные газы на уровне атмосферного, максимально полно использовав энергию газов сгорания топлива.
Кроме того, в двигателе патента RU 2703431 газы горения топлива перетекают из камеры в которой происходит зажигание топливной смеси в рабочие камеры через тело ротора и выходят под давлением из сопел, расположенных в крыльях ротора, следовательно, в начальной стадии процесса, будет действовать реактивный импульс от истекающих из них газов горения, что будет увеличивать мощность двигателя.
В двигателе патента RU 2703431 при выдавливание сжатой топливной смеси из зоны сжатия в зону зажигания будет проявляться центробежный эффект - топливная смесь, находящаяся между лопастями вращающегося ротора, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра к периферии, что будет увеличивать эффективность рабочего процесса.
Однако, в двигателе патента RU 2703431 присутствует трение скольжения между соприкасающимися поверхностями цилиндров ротора и статора, а, так же, между краями задвижек и поверхностями цилиндров области сжатия и расширения ротора.
Задачей представляемого здесь изобретения было сохранение всех заявленных преимуществ прототипа, и устранения недостатков, вызванных наличием трения скольжения в механизме прототипа. В изобретение представлен роторный двигатель, в котором 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.
Двигатель, представляемый в данном изобретении, состоит из следующих основных частей и механизмов:
• рабочего вала
• ротора
• статора
• роликов-задвижек зон сжатия и расширения
• роликовых механизмов газораспределения, регулирующих процессы газораспределения в процессе работы двигателя
• 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. В центре статора имеется отверстие в который свободно вставлен рабочий вал двигателя.
В статоре есть сквозные вырезы, в которых располагаются ролики-задвижки зоны сжатия и расширения. 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.
В статоре имеются на верхней и нижней его поверхности открытые кольцевые каналы, по два на каждую поверхность, в которые вставляются, и по которым катятся, тягловые ролики механизма газораспределения. Внутри статора имеется входной и кольцеобразный распределительный канал для ввода в двигатель топливной смеси через выходящие на поверхности статора отверстия.
Ротор двигателя представляет собой тело примыкающие к статору двигателя сверху и снизу, и крепящиеся к валу двигателя. Таким образом у ротора есть верхний, примыкающий к верхней поверхности статора, и нижний, примыкающий к нижней поверхности статора, диски. 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.
Между поверхностями статора и примыкающими к ним поверхностям ротора находятся ролики, кольцеобразно расположенные вокруг зон расширения и сжатия 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 в зоне расширения и сжатия в 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 в верхнем и нижнем диске имеется кольцеобразные каналы, камер зажигания, находящиеся между углублениями зоны сжатия и расширения.
В роторе между углублениями зоны сжатия и каналом камеры зажигания имеются, открытые со стороны поверхности, которой ротор примыкает к статору, камеры, в которых располагаются клапаны регулирующий процесс заполнения камеры зажигания из камер сжатия. В данном варианте двигателя имеются по две таких камеры и два таких клапана в каждом диске ротора.
В роторе между углублениями зоны расширения и каналом камеры зажигания имеются, открытые со стороны поверхности, которой ротор примыкает к статору, камеры, в которых располагаются клапаны регулирующий процесс поступления газов горения из камеры зажигания в камеры расширения. В данном варианте двигателя имеются по две таких камеры и два таких клапана в каждом диске ротора, соответственно, на один оборот будет делать два рабочих цикла.
Сжатая топливная смесь поступает из камер сжатия в камеру зажигания через каналы в теле ротора, которые открывают (или закрывают) соответствующие клапаны системы газораспределения.
Газы горения поступают из камеры зажигания в камеры расширения через каналы в теле ротора выходящие из тела ротора в стенках передних углублений зоны расширения, поток газов горения в которые из камеры зажигания открывают (или закрывают) соответствующие клапаны системы газораспределения.
Отработанные газы горения, совершив полезную работу по вращению ротора, выходят из зоны расширения через каналы в теле ротора в задних стенках углублений зоны расширения.
Представляются следующие чертежи раскрывающие сущность представляемого здесь изобретения:
На Фигуре 1 представлен общий вид двигателя сверху.
На Фигуре 2 представлен общий вид двигателя снизу.
На Фигуре 3 представлен общий вид ротора сверху.
На Фигуре 4 представлен общий вид ротора снизу.
На Фигуре.5 представлен общий вид статора. Верхняя и нижняя сторона статора полностью идентичны.
На Фигуре 6 представлен разрез статора по а-а показывающий расположение и строение в нем вырезов, в которых располагаются ролики-задвижки зоны сжатия и расширения, открытых кольцевых каналов, в которые вставляются тягловые ролики механизма газораспределения, кольцеобразного распределительного канала для ввода в двигатель топливной смеси.
На Фигуре 7 представлены совмещенные по оси б-б сечения статора по е-0 и ж-0, дополнительно показывающие расположение и строение в статоре входного канала топливной смеси и отверстий выхода топливной смеси из кольцеобразного распределительного канала.
На Фигуре 8 представлены совмещенные по центральной оси двигателя разрезы статора по д-0 и в-0, дополнительно показывающие расположение и строение в статоре входного канала топливной смеси и отверстий выхода топливной смеси из кольцеобразного распределительного канала.
На Фигуре 9 представлено изображение внутренней поверхности верхнего диска ротора, которой ротор соприкасается с поверхностью статора.
На Фигуре 10 представлен разрез ротора по а-а, показывающий расположение и строение в нем углублений зоны расширения и сжатия, камеры клапанов газораспределения и камеры зажигания.
На Фигуре 11 представлено сечение ротора по з-з.
На Фигуре 12 представлено сечение ротора по и-и.
На Фигуре 13 представлен разрез двигателя по а-а с показывающий строение и расположение в роторе роликов-задвижек зоны сжатия и расширения.
На Фигуре 14 представлен вид ролика-задвижки зоны расширения с внешней стороны.
На Фигуре 15 представлен вид ролика-задвижки зоны расширения с внутренней стороны.
На Фигуре. 16 представлен вид ролика-задвижки зоны сжатия с внешней стороны.
На Фигуре 17 представлен вид ролика-задвижки зоны сжатия с внутренней стороны.
На Фигуре 18 представлен вид сбоку клапанного механизма газораспределения зоны сжатия.
На Фигуре 19 представлен разрез клапанного механизма газораспределения зоны сжатия.
На Фигуре 20 представлен вид клапанного механизма газораспределения зоны сжатия со стороны камеры зажигания.
На Фигуре 21 представлен вид клапанного механизма газораспределения зоны сжатия со стороны зоны сжатия.
На Фигуре 22 представлен вид тяги клапанного механизма газораспределения зоны сжатия.
На Фигуре 23 представлен разрез тяги клапанного механизма газораспределения зоны сжатия.
На Фигуре 24 представлен вид клапана, регулирующего процесс поступления газов горения из камеры зажигания в камеры расширения.
На Фигуре 25 представлен разрез клапана, регулирующего процесс поступления газов горения из камеры зажигания в камеры расширения.
На Фигуре 26 представлен тяговый ролик механизма газораспределения зоны сжатия.
На Фигуре 27 представлен разрез по к-0 показывающий положение механизма газораспределения зоны сжатия в закрытом положении, при котором поток газовой смеси из зоны сжатия в камеру зажигания перекрыт.
На Фигуре 28 представлен разрез по к-0 показывающий положение механизма газораспределения зоны сжатия в открытом положении, при котором поток газовой смеси из зоны сжатия в камеру зажигания открыт.
На Фигуре 29 представлен вид сбоку клапанного механизма газораспределения зоны расширения.
На Фигуре 30 представлен разрез клапанного механизма газораспределения зоны расширения.
На Фигуре 31 представлен вид клапанного механизма газораспределения зоны расширения со стороны зоны расширения.
На Фигуре 32 представлен вид клапанного механизма газораспределения зоны расширения со стороны камеры зажигания.
На Фигуре 33 представлен вид тяги клапанного механизма газораспределения зоны расширения.
На Фигуре 34 представлен разрез тяги клапанного механизма газораспределения зоны расширения.
На Фигуре 35 представлен вид клапана, регулирующего процесс поступления газов горения из камеры зажигания в камеры расширения.
На Фигуре 36 представлен разрез клапана, регулирующего процесс поступления газов горения из камеры зажигания в камеры расширения.
На Фигуре 37 представлен тяговый ролик механизма газораспределения зоны расширения.
На Фигуре 38 представлен разрез по к-0 показывающий положение механизма газораспределения зоны расширения в открытом положении, при котором открыто поступление газов горения из камеры зажигания в зону расширения.
На Фигуре 39 представлен разрез по к-0 показывающий положение механизма газораспределения зоны расширения в закрытом положении, при котором закрыто поступление газов горения из камеры зажигания в зону расширения.
На Фигуре 40 представлена схема, показывающая расположение основных деталей и элементов двигателя в верхнем диске ротора при проекции их на плоскость перпендикулярную центральной оси двигателя.
На Фигуре 41 представлена схема, показывающая расположение основных деталей и элементов двигателя в нижнем диске ротора при проекции их на плоскость перпендикулярную центральной оси двигателя.
На Фигуре 42 представлен разрез двигателя по а-а.
На Фигуре 43 представлен разрез двигателя по б-б.
На Фигуре 44 представлен разрез двигателя по в-в.
На Фигуре 45 представлен разрез двигателя по г-г.
На Фигуре 46 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек области расширения относительно статора в начале фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 47 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек области расширения относительно статора в процессе фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 48 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек области расширения относительно статора в окончание фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 49 представлена схема, показывающая расположение ротора и двух смежных роликов-задвижек области расширения относительно статора в рабочем цикле двигателя.
На Фигуре 50 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек области сжатия относительно статора в процессе работы двигателя.
На Фигуре 51 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек области сжатия относительно статора во второй четверти фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 52 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек области сжатия относительно статора в третей четверти фазового перехода в процессе работы двигателя.
На Фигуре 53 представлена схема, показывающая расположение и движение ротора и двух смежных роликов-задвижек области сжатия относительно статора при окончании фазового перехода в процессе работы 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 в роторе для выхода отработанных газов из зоны расширения двигателя.
2.5, 2.6, 2.7, 2.8 - углубления в роторе в зоне расширения двигателя.
2.9, 2.10, 2.11, 2.12 - углубления в роторе в зоне сжатия двигателя.
2.13, 2.14 - боковые стенки углубления 2.5 в зоне расширения двигателя.
2.15, 2.16 - боковые стенки углубления 2.6 в зоне расширения двигателя.
2.17, 2,18 - боковые стенки углубления 2.7 в зоне расширения двигателя.
2.19, 2.20 - боковые стенки углубления 2.8 в зоне расширения двигателя.
2.21 - канал выхода газов горения из камеры зажигания в область расширения в боковой стенке 2.14 углубления 2.5.
2.22 - канал выхода газов горения из камеры зажигания в область расширения в боковой стенке 2.16 углубления 2.6.
2.23 - канал выхода газов горения из камеры зажигания в область расширения в боковой стенке 2.18 углубления 2.7.
2.24 - канал выхода газов горения из камеры зажигания в область расширения в боковой стенке 2.20 углубления 2.8.
2.25, 2.26 - боковые стенки углубления 2.9 в зоне сжатия двигателя.
2.27, 2.28 - боковые стенки углубления 2.10 в зоне сжатия двигателя.
2.29, 2.30 - боковые стенки углубления 2.11 в зоне сжатия двигателя.
2.31, 2.32 - боковые стенки углубления 2.12 в зоне сжатия двигателя.
2.33 - камера для клапана (клапанная камера) механизма газораспределения зоны сжатия между углублением 2.9 и камерой зажигания двигателя.
2.34 - камера для клапана(клапанная камера) механизма газораспределения зоны расширения между углублением 2.6 и камерой зажигания двигателя.
2.35 - камера для клапана (клапанная камера) механизма газораспределения зоны сжатия между углублением 2.10 и камерой зажигания двигателя.
2.36 - камера для клапана (клапанная камера) механизма газораспределения зоны расширения между углублением 2.5 и камерой зажигания двигателя.
2.37 - камера для клапана (клапанная камера) механизма газораспределения зоны сжатия между углублением 2.11 и камерой зажигания двигателя.
2.38 - камера для клапана(клапанная камера) механизма газораспределения зоны расширения между углублением 2.8 и камерой зажигания двигателя.
2.39 - камера для клапана (клапанная камера) механизма газораспределения зоны сжатия между углублением 2.12 и камерой зажигания двигателя.
2.40 - камера для клапана (клапанная камера) механизма газораспределения зоны расширения между углублением 2.7 и камерой зажигания двигателя.
2.41- кольцевая камера зажигания в верхнем диске ротора.
2.42 - кольцевая камера зажигания в нижнем диске ротора.
2.43 - канал между углублением 2.9 и клапанной камерой 2.33.
2.44 - канал между и клапанной камерой 2.33 и камерой зажигания 2.41.
2.45 - канал между камерой зажиганием 2.41 и клапанной камерой 2.34.
2.46 - канал между углублением 2.10 и клапанной камерой 2.35.
2.47 - канал между и клапанной камерой 2.35 и камерой зажигания 2.41
2.48 - канал между камерой зажиганием 2.41 и клапанной камерой 2.36.
2.49 - канал между углублением 2.11 и клапанной камерой 2.37.
2.50 - канал между и клапанной камерой 2.37 и камерой зажигания 2.42.
2.51 - канал между камерой зажиганием 2.42 и клапанной камерой 2.38.
2.52 - канал между углублением 2.12 и клапанной камерой 2.39.
2.53- канал между и клапанной камерой 2.39 и камерой зажигания 2.42.
2.54- канал между камерой зажиганием 2.42 и клапанной камерой 2.40.
3 - статор двигателя.
3.1 - трубка ввода в двигатель топливной смеси.
3.2, 3.3, 3.4, 3.5 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек зоны сжатия двигателя.
3.6, 3.7, 3.8, 3.9 - каналы для подачи топливной смеси в зону расширения двигателя, выходящие на верхнюю поверхность статора.
3.10, 3.11, 3.12, 3.13 - каналы для подачи топливной смеси в зону расширения двигателя, выходящие на нижнюю поверхность статора.
3.14, 3.16 - открытые кольцевые каналы на верхней поверхности статора, в которые вставляются, и по которым катятся, тягловые ролики механизмов газораспределения.
3.15, 3.17 - открытые кольцевые каналы на нижней поверхности статора, в которые вставляются, и по которым катятся, тягловые ролики механизмов газораспределения.
3.18 - входной канал для ввода топливной смеси в двигатель.
3.19 - кольцевой распределительный канал топливной смеси.
3.20, 3.21, 3.22, 3.23 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек зоны расширения двигателя.
4.1, 4.2, 4.3,4.4 - ролики-задвижки зоны сжатия.
5.1, 5.2, 5.3, 5.4 - ролики-задвижки зоны расширения.
6.1, 6.7, 6.13, 6.19 - тяговые ролики механизмов газораспределения зоны сжатия.
6.2, 6.8, 6.14, 6.20 - тяги механизмов газораспределения зоны сжатия.
6.3, 6.9, 6.15, 6.21 - ролики-клапаны механизмов газораспределения зоны сжатия.
6.4, 6.10, 6.16, 6.22 - каналы в роликах-клапанах механизмов газораспределения зоны сжатия.
6.5, 6.11, 6.17, 6.23 - отверстия в тягах для тяговых роликов механизмов газораспределения зоны сжатия.
6.6, 6.12, 6.18, 6.24 - отверстия в тягах для роликов-клапанов механизмов газораспределения зоны сжатия.
7.1, 7.7, 7.13, 7.19 - тяговые ролики механизмов газораспределения зоны сжатия.
7.2, 7.8, 7.14, 7.20 - тяги механизмов газораспределения зоны сжатия.
7.3,7.9, 7.15, 7.21 - ролики-клапаны механизма газораспределения зоны сжатия.
7.4, 7.10, 7.16, 7.22 - каналы в роликах-клапанах механизмов газораспределения зоны сжатия.
7.5, 7.11, 7.17, 7.23 - отверстия в тягах для тяговых роликов механизмов газораспределения зоны сжатия.
7.6, 7.12, 7.18, 7.24 - отверстия в тягах для роликов-клапанов механизмов газораспределения зоны сжатия.
8 - ролики между ротором и статором, обеспечивающие вращение ротора относительно статора, как подшипника качения.
В представленном здесь двигателе, ролики-задвижки зоны сжатия 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. 16, Фиг. 17), вставлены в 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек зоны сжатия двигателя, соответственно. Ролики-задвижки зоны сжатия 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 вставлены так, что они могут свободно перемещаться вверх-вниз внутри соответствующих прорезей 3.2, 3.3, 3.4, 3.5. Боковые поверхности роликов-задвижек 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, являющиеся поверхностью усеченного конуса, соприкасаются с боковыми поверхностями прорезей 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 (Фиг. 50, Фиг. 52, Фиг. 53) 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 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер, и передними и задними стенками углублений 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 в дисках ротора в зоне сжатия двигателя, также являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер соответствующего радиуса, шаровое соединение.
В представленном здесь двигателе, ролики-задвижки зоны расширения 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. 14, Фиг. 15), вставлены в 3.20, 3.21, 3.22, 3.23 - сквозные прорези в теле статора для роликов-задвижек зоны двигателя, соответственно. Ролики-задвижки 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 вставлены так, что они могут свободно перемещаться вверх-вниз внутри соответствующих прорезей 3.20, 3.21, 3.22, 3.23. Боковые поверхности роликов-задвижек 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, являющиеся поверхностью усеченного конуса, соприкасаются с боковыми поверхностями прорезей 3.20, 3.21, 3.22, 3.23 (Фиг. 46, Фиг. 47, Фиг. 49) 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. Фронтальные передние и задние поверхности роликов-задвижек 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 образуют с фронтальными передними и задними поверхностями прорезей 3.20, 3.21, 3.22, 3.23, являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер, и фронтальными передними и задними стенками углублений в дисках ротора в зоне сжатия 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, ролики-клапаны 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 механизмов газораспределения зоны сжатия представляющие собой тела качения, форма которых является частью шарового сектора между двумя концентрическими сферами (или шарового сектора обрезанного поверхностью концентрической сферой меньшего радиуса) (Фиг. 24, Фиг. 25).
Ролики-клапаны 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 механизмов газораспределения зоны сжатия вставлены, соответственно, в клапанные камеры 2.33, 2.35, 2.37, 2.39 механизма газораспределения зоны сжатия. Клапанные камеры 2.33, 2.35 расположены в верхнем диске ротора, клапанные камеры 2.37, 2.38 расположены в нижним диске ротора. Ролики-клапаны 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 могут свободно перемещаться вверх-вниз внутри соответствующих клапанных камер 2.33, 2.35, 2.37, 2.39. Боковые поверхности роликов-клапанов 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 являющиеся поверхностями усеченных конусов, соприкасаются с боковыми поверхностями клапанных камер 2.33, 2.35, 2.37, 2.39. Фронтальные передние и задние поверхности роликов-клапанов 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 являющиеся частями шаровых поясов концентрических сфер, образуют с передним и задними поверхностями клапанных камер 2.33, 2.35, 2.37, 2.39, также являющихся частями поверхностей шаровых поясов концентрических сфер соответствующего радиуса, шаровые соединения.
В представленном здесь двигателе, ролики-клапаны механизмов газораспределения зоны сжатия 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 имеют сквозные каналы 6.4, 6.10, 6.16, 6.22 проходящие вдоль центральных осей проходящих через вершины шаровых сегментов являющимися их передними и задними поверхностями (Фиг. 19, Фиг. 20, Фиг. 21, Фиг. 25).
В представленном здесь двигателе, тяговые ролики 6.1, 6.7, 6.13, 6.19 механизмов газораспределения зоны сжатия представляющие собой тела качения, форма которых является частью шарового сектора между двумя концентрическими сферами (или шарового сектора обрезанного поверхностью концентрической сферой меньшего радиуса) (Фиг. 19, Фиг. 26). Тяговые ролики 6.1, 6.7 вставлены в канал 3.14 на верхней поверхности статора, тяговые ролики 6.13, 6.19 в канал 3.15 на нижней поверхности статора. Тяговые ролики 6.1, 6.7 и 6.13, 6.19 образуют с фронтальными поверхностями каналов 3.14 и 3.15, являющихся шаровыми поясами концентрических сфер соответствующих радиусов, с центром в центральной точке двигателя 0 шаровое соединение, и могут свободно перемещаться, катясь, вдоль этих каналов.
В представленном здесь двигателе, тяговые ролики 6.1, 6.7, 6.13, 6.19 и ролики-клапаны 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 механизмов газораспределения зоны сжатия соединены тягами 6.2, 6.8, 6.14, 6.20 механизмов газораспределения зоны сжатия (Фиг. 18, Фиг. 19, Фиг. 20, Фиг. 21, Фиг. 22, Фиг. 23).
Тяговые ролики 6.1, 6.7, 6.13, 6.19 и ролики-клапаны 6.2, 6.8, 6.14, 6.20 механизмов газораспределения зоны сжатия вставлены, соответственно, в нижние 6.5, 6.11, 6.17, 6.23 и верхние 6.6, 6.12, 6.18, 6.24 отверстия в тягах 6.2, 6.8, 6.14, 6.20 (Фиг. 19, Фиг. 23). Ролики механизмов газораспределения зоны сжатия могут свободно вращаться в отверстиях в тягах, в которые они вставлены.
В представленном здесь двигателе, ролики-клапаны 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 механизмов газораспределения зоны расширения, представляющие собой тела качения, форма которых является частью шарового сектора между двумя концентрическими сферами (или шарового сектора обрезанного поверхностью концентрической сферой меньшего радиуса) (Фиг. 35, Фиг. 36). Ролики-клапаны 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 механизмов газораспределения зоны расширения вставлены, соответственно, в клапанные камеры 2.34, 2.36, 2.38, 2.40 механизма газораспределения зоны расширения. Клапанные камеры 2.34, 2.36 расположены в верхнем диске ротора, клапанные камеры 2.38, 2.40 расположены в нижним диске ротора. Ролики-клапаны 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 могут свободно перемещаться вверх-вниз внутри соответствующих клапанных камер 2.34, 2.36, 2.38, 2.40. Боковые поверхности роликов-клапанов 7.3, 7.9, 7.15, 7.21, являющиеся поверхностями усеченных конусов, соприкасаются с боковыми поверхностями клапанных камер 2.34, 2.36, 2.38, 2.40, лежащих в плоскостях проходящих через ось двигателя. Фронтальные передние и задние поверхности роликов-клапанов 7.3, 7.9, 7.15, 7.21, являющиеся частями шаровых сегментов концентрических сфер, образуют с передним и задними поверхностями клапанных камер 2.34, 2.36, 2.38, 2.40, являющихся частями шаровых поясов концентрических сфер соответствующего радиуса, шаровые соединения.
В представленном здесь двигателе, ролики-клапаны механизмов газораспределения зоны расширения 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 имеют сквозные каналы 7.4, 7.10, 7.16, 7.22 проходящие вдоль центральных осей проходящих через вершины шаровых сегментов являющимися их передними и задними поверхностями (Фиг. 30, Фиг. 31, Фиг. 32, Фиг. 36).
В представленном здесь двигателе, тяговые ролики 7.1, 7.7, 7.13, 7.19 механизмов газораспределения зоны расширения представляют собой тела качения, форма которых является частью шарового сектора между двумя концентрическими сферами (или шарового сектора обрезанного поверхностью концентрической сферой меньшего радиуса) (Фиг. 30, Фиг. 37).Тяговые ролики 7.1, 7.7 вставлены в канал 3.16 на верхней поверхности статора, тяговые ролики 7.13, 7.19 в канал 3.17 на нижней поверхности статора. Тяговые ролики 7.1, 7.7 и 7.13, 7.19 образуют с фронтальными поверхностями каналов 3.16 и 3.17, являющихся шаровыми поясами концентрических сфер, с центром в центральной точке двигателя 0, и боковыми поверхностями каналов 3.16 и 3.17 шаровое шарнирное соединение и могут свободно перемещаться, катясь, вдоль этих каналов
В представленном здесь двигателе, тяговые ролики 7.1, 7.7, 7.13, 7.19 и ролики-клапаны 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 механизмов газораспределения зоны расширения соединены тягами 7.2, 7.8, 7.14, 7.20 механизмов газораспределения зоны сжатия (Фиг. 29, Фиг. 30, Фиг. 31, Фиг. 32). Тяговые ролики 7.1, 7.7, 7.13, 7.19 и ролики-клапаны 7.2, 7.8, 7.14, 7.20 механизмов газораспределения зоны расширения вставлены, соответственно, в нижние 7.5, 7.11, 7.17, 7.23 и верхние 7.6, 7.12, 7.18, 7.24 отверстия в тягах 7.2, 7.8, 7.14, 7.20 (Фиг. 30, Фиг. 34). Ролики механизмов газораспределения зоны расширения могут свободно вращаться в отверстиях в тягах, в которые они вставлены.
В представленном здесь двигателе, при вращение ротора, в углублениях 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 ротора, в зоне расширения двигателя, образуются камеры расширения, в которых происходит преобразование энергии газов горения в механическую работу вращения ротора, и выхлопные камеры, из которых отработанные газы горения выходят из двигателя.
В данном варианте двигателя будет образоваться по четыре таких камеры (Фиг. 40, Фиг. 41), 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 вошедших в соответствующие углубления зоны расширения в роторе роликов-задвижек зоны расширения
• дном и фронтальными поверхностями углублений зоны расширения в роторе
• боковыми поверхностями углублений в роторе, через которые выходят каналы выхода газов горения из камеры зажигания в область расширения.
Выхлопные камеры, образуемые при работе двигателя, будут ограничены:
• нижней или верхней поверхностью статора
• поверхностями вошедших в соответствующие углубление в роторе роликов-задвижек зоны расширения
• дном и фронтальными поверхностями углублений в роторе зоны расширения
• боковыми поверхностями углублений в роторе, через которые выходят каналы выхода газов горения из камеры зажигания в область расширения.
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 через его боковую стенку входят газы горения из камеры зажигания, а выхлопная камера, где через его боковую стенку выходят отработанные газы горения за пределы двигателя.
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.
На Фиг. 46, Фиг. 47, Фиг. 48 представлены этапы фазового перехода роликов-задвижек 5.1 и 5.4 зоны расширения.
На Фиг. 46 показано положение роликов-задвижек 5.1 и 5.4 в конце цикла расширения (в начале фазового перехода).
• В углубление 2.5 зоны расширения в верхнем диске ротора заканчивается процесс расширения. Камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.14, дном углубления 2.5 и поверхностью ролика-задвижки 5.4, достигла максимального объема.
• Выхлопная камера, ограниченная боковой поверхностью 2.13, поверхностью ролика-задвижки 5.4 и верхней поверхности статора, достигла минимального объема, все отработанные газы горения, оставшееся в ней предыдущего цикла, удалены из нее через выхлопной канал 2.1.
• Выхлопная камера, ограниченная боковой поверхностью 2.17, 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 2.3.
• Каналы 2.21 и 2.24 в боковых стенках 2.14 и 2.20, соответственно, начинают закрываться.
• Боковая стенка 2.13 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 2.8. При дальнейшем наезде боковой стенки 2.13 на ролик-задвижку 5.4 он будет скатываться вниз, в углубление 2.8, по боковой стенке 2.20.
• Боковая стенка 2.17 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 2.5. При дальнейшем наезде боковой стенки 2.17 на ролик-задвижку 5.1, он будет подниматься вверх, в углубление 2.5, касаясь боковой стенки 2.20.
На Фиг. 47 показано положение роликов-задвижек 5.1 и 5.4 в процессе фазового перехода.
• В углубление 2.5 зоны расширения в верхнем диске ротора закончился процесс расширения. На месте камеры расширения формируется выхлопная камера, ограниченная верхней поверхностью статора, боковыми стенкой 2.13 и 2.14, дном углубления 2.5 и поверхностями роликов-задвижек 5.1 и 5.4. Отработанные газы горения выходят из этой выхлопной камеры через отверстие 2.1 за приделы двигателя.
• Каналы 2.21 и 2.24 в боковых стенках 2.14 и 2.20, соответственно, закрыты.
• Боковая стенка 2.13 наезжает на ролик-задвижку 5.4 толкая его вниз. Ролик-задвижка 5.4 скатывается вниз, в углубление 2.8, по боковой стенке 2.20.
• Боковая стенка 2.17 наезжает на ролик-задвижку 5.1 толкая его вверх. Ролик-задвижка 5.1 поднимается вверх, в углубление 2.5, касаясь боковой стенки 2.20.
На Фиг. 48 показано положение роликов-задвижек 5.1 и 5.4 в начале цикла расширения (в конце фазового перехода).
• Ролик-задвижка 5.1 поднялся вверх, в углубление 2.5. 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 2.8. На него надвигается поверхность верхнего диска ротора, обращенная к верхней поверхности статора, удерживая ролик-задвижку 5.4 в нижнем положении.
• В углубление 2.5 зоны расширения в верхнем диске ротора начинается процесс расширения. В углублении 2.5 сформированы камера расширения и выхлопная камера.
• Камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.14 и поверхностью ролика-задвижки 5.1, имеет минимальный объем.
• Выхлопная камера, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.13, поверхностью ролика-задвижки 5.1 и дном углубления 2.5, имеет максимальный объем.
• Камера расширения, ограниченная нижней поверхностью статора, боковой стенкой 2.20 и поверхностью ролика-задвижки 5.4, имеет минимальный объем.
• Каналы 2.21 и 2.24 в боковых стенках 2.14 и 2.20, соответственно, начинают открываться.
На Фигуре 49 представлена схема, показывающая расположение ротора и двух смежных роликов-задвижек области расширения относительно статора в очередном рабочем цикле двигателя.
• Ролик-задвижка 5.1 поднят вверх, в углубление 2.5. Под ним движется поверхность нижнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, которого он касается. Над ним движется поверхность дна углубления 2.5 в верхнем диске ротора, которого он касается.
• Ролик-задвижка 5.4 опущен вниз, в углубление 2.8. Над ним движется поверхность верхнего диска ротора, обращенная к нижней поверхности статора, которого он касается. Под ним движется поверхность дна углубления 2.8 в нижнем диске ротора, которого он касается.
• В углублении 2.5 камера расширения, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.14, поверхностью ролика-задвижки 5.1 и поверхностью дна углубления 2.5 расширяется.
• В углублении 2.5 выхлопная камера, выхлопная камера, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.13, поверхностью ролика-задвижки 5.1 и дном углубления 2.5 сжимается. Через выхлопной канал 2.1 из нее выходят отработанные газы горения.
• В углублении 2.8 камера расширения, ограниченная нижней поверхностью статора, боковой стенкой 2.20, поверхностью ролика-задвижки 5.4 и поверхностью дна углубления 2.8 расширяется.
• Каналы 2.21 и 2.24 открыты, через них из камеры зажигания газы горения входят в камеры расширения в углублениях 2.5 и 2.8, соответственно.
В представленном здесь двигателе, при вращение ротора, в углублениях 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 ротора, в зоне сжатия двигателя, образуются камеры засасывания топливной смеси в двигатель, в которые засасывается топливная смесь, и камеры сжатия, в которых ранее засосанная топливная смесь сжимается и из которых сжатая топливная смесь выдавливается в камеру зажигания.
В данном варианте двигателя будет образоваться по четыре таких камеры (Фиг. 40, Фиг. 41), по две в верхнем диске ротора, и по две в нижнем диске ротора.
Камеры засасывания, образуемые при работе двигателя, будут ограничены:
• нижней или верхней поверхностью статора
• поверхностями вошедших в соответствующие углубление в роторе ролика-задвижки зоны сжатия
• дном и фронтальными поверхностями углублений в роторе зоны сжатия
• двигающихся от соответствующих роликов-задвижек зоны сжатия боковых поверхностей углублений в роторе, при его вращении.
Камеры сжатия, образуемые при работе двигателя, будут ограничены:
• нижней или верхней поверхностью статора,
• поверхностями вошедших в соответствующие углубление в роторе роликов-задвижек зоны сжатия
• дном и фронтальными поверхностями углублений в роторе зоны сжатия
• двигающихся на соответствующие ролики-задвижки зоны сжатия боковых поверхностей углублений в роторе, при его вращение.
Иными словами, входя в углубление ротора ролик-задвижка делит его на две части, на камеру засасывания горючей смеси и камеру сжатия горючей смеси. Камера засасывания горючей смеси располагается в той части углубления ротора, которая будет расширяться при его движении, а камера сжатия горючей смеси, соответственно, в той части углубления, которая будет сжиматься.
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. 50, Фиг. 51, Фиг. 52 представлены этапы фазового перехода роликов-задвижек 4.1 и 4.4 зоны сжатия.
На Фиг. 50 показано положение роликов-задвижек 4.1 и 4.4 в конце цикла сжатия (в начале фазового перехода).
• В углубление 2.9 зоны сжатия в верхнем диске ротора заканчивается процесс сжатия. Камера засасывания горючей смеси, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.26, дном углубления 2.9 и поверхностью ролика-задвижки 4.4, достигла максимального объема. Она заполнена горючей смесью через открытый канал 3.9.
• Камера сжатия, ограниченная боковой поверхностью 2.25, поверхностью ролика-задвижки 4.4 и верхней поверхности статора, достигла минимального объема, сжатая в ней топливная смесь через открытый канал 2.43 выдавливается в камеру зажигания в верхнем диске ротора.
• Камера сжатия, ограниченная боковой поверхностью 2.31, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и нижней поверхности статора, достигла минимального объема, сжатая в ней топливная смесь через открытый канал 2.52 выдавливается в камеру зажигания в нижнем диске ротора.
• Каналы 2.43 и 2.52, через которые сжатая топливная смесь выдавливается в камеры зажигания, начинают закрываться.
• Боковая стенка 2.25 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 боковой стенки 2.25 на ролик-задвижку 4.4 он будет скатываться вниз, в углубление 2.11, по боковой стенке 2.30
• Боковая стенка 2.31 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 боковой стенки 2.31 на ролик-задвижку 4.1, он будет подниматься вверх, в углубление 2.9, касаясь боковой стенки 2.26.
На Фиг. 51 показано положение роликов-задвижек 5.1 и 5.4 в процессе фазового перехода.
• Цикл сжатия закончился. Сжатая топливная смесь полностью выдавлена из схлопнувшихся камер сжатий в камеры зажигания. Каналы 2.43 и 2.52 закрыты.
• Все пространство в углублении 2.9 между поверхностями роликов-задвижек и верхней поверхностью статора занимает камера засасывания топливной смеси.
• Боковая стенка 2.43 наезжает на ролик-задвижку 4.4 толкая его вниз. Ролик-задвижка 4.4 скатывается вниз, в углубление 2.11, по боковой стенке 2.30.
• Боковая стенка 2.52 наезжает на ролик-задвижку 4.1 толкая его вверх. Ролик-задвижка 4.1 поднимается вверх, в углубление 2.59, касаясь боковой стенки 2.52.
На Фиг. 52 показано положение роликов-задвижек 4.1 и 4.4 в начале цикла сжатия (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.
• В углубление 2.9 зоны расширения в верхнем диске ротора начинается процесс сжатия. В углублении 2.9 сформированы камера засасывания топливной смеси и камера сжатия топливной смеси.
• Камера засасывания топливной смеси, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.26 и поверхностью ролика-задвижки 4.1, имеет минимальный объем. В нее через открывшийся канал 3.6 начинает поступать топливная смесь.
• Камера, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.25, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и дном углубления 2.9, имеет максимальный объем.
• Камера засасывания топливной смеси, ограниченная нижней поверхностью статора, боковой стенкой 2.30 и поверхностью ролика-задвижки 4.4, имеет минимальный объем. В нее через открывшийся канал 3.13 начинает поступать топливная смесь.
• Каналы 2.43 и 2.52 в углублениях 2.9 и 2.12, соответственно, остаются закрытыми.
На Фигуре 53 представлена схема, показывающая расположение ротора и двух смежных роликов-задвижек области сжатия относительно статора в очередном рабочем цикле 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 засасывания топливной смеси, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.26, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и поверхностью дна углубления 2.9 расширяется. В нее через открытый канал 3.6 поступает топливная смесь.
• В углублении 2.9 камера сжатия, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.25, поверхностью ролика-задвижки 4.1 и дном углубления 2.9 сжимается. Канал 3.9 перекрыт надвинувшейся на него поверхностью ротора.
• В углублении 2.11 камера засасывания топливной смеси, ограниченная верхней поверхностью статора, боковой стенкой 2.30, поверхностью ролика-задвижки 4.4 и поверхностью дна углубления 2.11 расширяется. В нее через открытый канал 3.13 поступает топливная смесь.
• Каналы 2.43 и 2.52 в углублениях 2.9 и 2.12, соответственно, остаются закрытыми.
В начале фазового перехода ролики-клапаны 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 механизмов газораспределения зоны сжатия встают в положение, при котором каналы 6.4, 6.10, 6.16, 6.22 в роликах-клапанах 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 (соответственно) механизмов газораспределения зоны сжатия совмещаются с каналами 2.43, 2.46, 2.49, 2.52 и 2.44, 2.47, 2.50, 2.53 (соответственно). Сжатая горючая смесь выдавливается через эти совмещенные каналы из камер сжатия в камеру зажигания 2.41 и 2.42. (Фиг. 27)
По окончанию фазового перехода, все ролики-клапаны 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 механизмов газораспределения зоны сжатия встают в положение, при котором каналы 6.4, 6.10, 6.16, 6.22 в роликах-клапанах 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 (соответственно) механизмов газораспределения зоны сжатия не совмещены с каналами 2.43, 2.46, 2.49, 2.52 и 2.44, 2.47, 2.50, 2.53 (соответственно), перекрывая движение топливной смеси из камер сжатия в камеры зажигания 2.41 и 2.42. (Фиг. 28)
Изменение положения роликов-клапанов 6.3, 6.9, 6.15, 6.21 механизмов газораспределения зоны сжатия осуществляется движением тяговых роликов 6.1, 6.7 и 6.13, 6.19 механизмов газораспределения зоны сжатия в каналах 3.14 и 3.15 статора, соответственно.
При вращении ротора тяговые ролики 6.1 и 6.7 катятся по каналу 3.14. В зависимости от глубины канала относительно поверхности статора, они поднимаются или опускаются, увлекая за собой через тяги 6.2 и 6.8, ролики-клапаны 6.3 и 6.9, которые двигаются вверх или вниз, перекатываясь в клапанных камерах 2.33 и 2.35, соответственно. Перед роликами-задвижками зоны сжатия канал 3.14 приближается к верхней поверхности статора (в начале фазового перехода), после роликов-задвижек удаляется от верхней поверхности статора (в конце фазового перехода), обеспечивая работу механизмов газораспределения в двигателе.
При вращении ротора тяговые ролики 6.13 и 6.19 катятся по каналу 3.15. В зависимости от глубины канала относительно поверхности статора, они поднимаются или опускаются, увлекая за собой через тяги 6.14 и 6.20, ролики-клапаны 6.15 и 6.21, которые двигаются вверх или вниз в клапанных камерах 2.37 и 2.39, соответственно. Перед роликами-задвижками зоны сжатия канал 3.15 приближается к нижней поверхности статора (в начале фазового перехода), после роликов-задвижек удаляется от нижней поверхности статора (в конце фазового перехода), обеспечивая работу механизмов газораспределения в двигателе.
В начале фазового перехода ролики-клапаны 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 механизмов газораспределения зоны расширения встают в положение, при котором каналы 7.4, 7.10, 7.16, 7.22 в роликах-клапанах 7.3, 7.9, 7.15, 67.21 (соответственно) механизмов газораспределения зоны расширения не совмещаются с каналами 2.21, 2.22, 2.23, 2.24 и 2.48, 2.45, 2.54, 2.51 (соответственно), перекрывая движение газов горения из камер зажигания 2.41 и 2.42 в камеры расширения двигателя.
По окончанию фазового перехода, ролики-клапаны 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 механизмов газораспределения зоны расширения встают в положение, при котором каналы 7.4, 7.10, 7.16, 7.22 в роликах-клапанах 7.3, 7.9, 7.15, 7.21 (соответственно) механизмов газораспределения зоны расширения совмещены с каналами 2.21, 2.22, 2.23, 2.24 и 2.48, 2.45, 2.54, 2.51 (соответственно), через которые газы горения из камер зажигания 2.41 и 2.42 поступают в камеры расширения двигателя на протяжении рабочего цикла двигателя. (Фиг. 28)
Изменение положения роликов-клапанов 7.3, 7.9, 6.15, 6.21 механизмов газораспределения зоны сжатия осуществляется движением тяговых роликов 6.1, 6.7 и 6.13, 6.19 механизмов газораспределения зоны сжатия в каналах 3.16 и 3.17 статора, соответственно.
При вращении ротора тяговые ролики 7.1 и 7.7 катятся по каналу 3.16. В зависимости от глубины канала относительно поверхности статора, они поднимаются или опускаются, увлекая за собой через тяги 7.2 и 7.8, ролики-клапаны 7.3 и 7.9, которые двигаются вверх или вниз, перекатываясь в клапанных камерах 2.34 и 2.36, соответственно. Перед роликами-задвижками зоны расширения канал 3.16 удаляется от верхней поверхности статора (в начале фазового перехода), после роликов-задвижек приближается к верхней поверхности статора (в конце фазового перехода), обеспечивая работу механизмов газораспределения в двигателе.
При вращении ротора тяговые ролики 7.13 и 7.19 катятся по каналу 3.17. В зависимости от глубины канала относительно поверхности статора, они поднимаются или опускаются, увлекая за собой через тяги 7.14 и 7.20, ролики-клапаны 7.15 и 7.21, которые двигаются вверх или вниз в клапанных камерах 2.38 и 2.40, соответственно. Перед роликами-задвижками зоны сжатия канал 3.17 удаляется от нижней поверхности статора (в начале фазового перехода), после роликов-задвижек приближается к нижней поверхности статора (в конце фазового перехода), обеспечивая работу механизмов газораспределения в двигателе.
В представленном здесь двигателе боковые стенки 2.14, 2.16, 2.18, 2.20 в углублениях 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 зоны расширения играют роль лопастей, оказываемое на них давление газов горение будет больше(из-за поступления в ту часть углублений в которой они находятся газов горений из камеры зажигания) чем на боковые стенки 2.13, 2.15, 2.17, 2.19 углублений 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 зоны расширения, так как из тех частей углублений, в которых находятся боковые стенки 2.13, 2.15, 2.17, 2.19, отработанные газы горения будут выходить через каналы выхода отработанных газов, что будет обеспечивать вращение ротора. Так как, в представленном здесь двигателе, объемы камер расширения и камер зоны сжатия независимы, то возможно полностью использовать энергию газов горения, трансформируя ее в механическую энергию вращения ротора двигателя, имея давление отработанных газов горения в выхлопных камерах двигателя на уровне давления внешней среды.
Кроме того, газы горения поступают из камер зажигания в камеры расширения через тело ротора и выходят под давлением из каналов, расположенных в боковых поверхностях углублений в роторе, следовательно, в начальной стадии процесса расширения, вращению ротора будет способствовать реактивный импульс от истекающих газов горения, что будет увеличивать мощность двигателя.
При выдавливание сжатой топливной смеси из зоны сжатия в зону зажигания будет проявляться центробежный эффект-топливная смесь, находящаяся в камерах сжатия вращающегося ротора, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра к периферии, из камер сжатия в камеры зажигания, 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.
Конструкция двигателя, представленная в заявке, достигает технический результат снижения трения при работе двигателя по сравнению с прототипом тем, что:
• ротор крутится относительно статора на роликах кольцеобразно расположенных вокруг зон расширения и сжатия
• ролики-задвижки зоны сжатия и расширения движутся в вырезах статора совершая вращательное движения
• ролики-клапаны и тяговые ролики механизмов газораспределения движутся относительно статора и ротора совершая вращательные 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 делает его более эффективным по сравнению с прототипом.
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Многокамерный двигатель внутреннего сгорания состоит из ротора (2), статора (3), роликов-задвижек (4.1), (4.3), (5.2), (5.4) и роликов газораспределительного механизма. Камеры зажигания (2.41) расположены полностью внутри ротора (2) двигателя. Имеются рабочие камеры, в которых происходит сжатие топливной смеси и в которые всасывается топливная смесь, и рабочие камеры, в которых происходит расширение газов горения и из которых выходят отработанные газы горения, образующиеся в процессе работы двигателя. Рабочие камеры образованы в разных по размеру и имеющих независимые объемы углублениях ротора (2), открытых к примыкающим к ним поверхностям статора (3). Технический результат заключается в снижении трения скольжения путем замены трения скольжения между деталями двигателя на трение качения. 4 з.п. ф-лы, 53 ил.
1. Многокамерный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из ротора, статора, роликов-задвижек и роликов газораспределительного механизма, отличающийся тем, что камеры зажигания расположены полностью внутри ротора двигателя, а рабочие камеры, в которых происходит сжатие топливной смеси и в которые всасывается топливная смесь, и рабочие камеры, в которых происходит расширение газов горения и из которых выходят отработанные газы горения, образуются, в процессе работы двигателя, в разных по размеру и имеющих независимые объемы углублениях ротора, открытых к примыкающим к ним поверхностям статора, в статоре выполнены сквозные вырезы, в которых находятся свободно вращающиеся, приводимые в движение вращением ротора ролики-задвижки зон расширения и сжатия, 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.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что рабочие поверхности статора и ротора, которыми статор и ротор обращены к друг к другу, являются боковыми поверхностями двух близких по высоте шаровых секторов, имеющих общий центр.
3. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что между поверхностями статора и ротора, которыми они обращены друг к другу, расположены ролики, обеспечивающие вращение ротора относительно статора.
4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в роторе между камерами зажигания и углублениями в роторе, в которых образуются камеры сжатия и расширения, имеются каналы, которые открывают или закрывают свободно вращающиеся ролики-клапаны механизма газораспределения, приводимые в движение вращением ротора.
5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что ролики-клапаны открывают и закрывают каналы между камерами зажигания и углублениями в роторе, в которых образуются камеры сжатия и расширения, так, что когда открыты каналы между камерами зажигания и углублениями, в которых формируются камеры расширения, то каналы между камерами зажигания и углублениями, в которых формируются камеры сжатия, закрыты, и наоборот.
| Трёхзонный многолопастный центробежный роторный двигатель внутреннего сгорания с концентрическим расположением рабочих зон в роторе двигателя | 2018 |
|
RU2703431C1 |
| КОМБИНИРОВАННЫЙ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ С РЕАКТИВНЫМ ЭФФЕКТОМ | 2017 |
|
RU2667847C1 |
| КОМБИНИРОВАННЫЙ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2015 |
|
RU2593858C1 |
| US 4768344 A, 06.09.1988 | |||
| БАРАБАН ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕЛКИХ ДЕТАЛЕЙ | 0 |
|
SU358425A1 |
