Изобретение относится к области машиностроения, в частности к машинам или двигателям с колебательным движением рабочих органов.
Из известных наиболее близким к заявляемому техническому решению является роторный двигатель внутреннего сгорания, включающий неподвижный тороидальный корпус, в котором расположен впускной канал введения топлива и воздуха в полость, и напорный канал для отвода продуктов сгорания от двигателя, включая силовую тороидальную полость, в которой размещены два вращающихся диска с парными жесткозакрепленными поршнями. Каждый диск имеет выходной вал, на котором закреплена силовая шестерня, причем вал первого диска вставлен в полость вала второго диска. Поочередное вращение дисков контролируется подпружиненными стержнями (патент US 6341590 A (BARRERA RENE MANUEL), F02B 53/00, опубл. 29.01.2002 г.).
Недостатком такого двигателя является большая площадь подвижного уплотнения у корпуса и блоков поршней, что делает изготовление роторно-поршневого двигателя невозможным.
Предлагаемое изобретение направлено на создании рабочего роторно-поршневого двигателя с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов.
Решение технической задачи в роторно-поршневом двигателе с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов, далее называем роторно-поршневым двигателем, достигается за счет соединения неравномерно вращающихся двухсторонних поршней (количество которых всегда четное) в два блока поршня, с помощью внешних (магнитных) соединительных модулей, которые далее будем называть соединительными модулями, действующими на основе магнетизма (парамагнетизма), бесконтактным способом, благодаря чему неравномерное движение блоков поршней внутри корпуса переносится за корпус роторно-поршневого двигателя.
Вследствие этого исчезают все подвижные уплотнения корпуса, блоков поршней, и корпус становится герметичным замкнутым.
При этом, каждый внешний соединительный модуль (их количество два) соединен со своей обгонной муфтой и это будет именоваться выходным роторным устройством. Благодаря обгонным муфтам движение от блоков поршней передается общему ротору.
Сущность данного изобретений, его особенности и преимущества будут более понятны из описания работы единичных роторно-поршневых двигателей с блоками поршней, состоящих из 2-х и 4-двухсторонних поршней, со ссылками на прилагаемые чертежи, где:
На Фиг. 1 - Вид спереди с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с соединительными модулями и механизмом преобразования движения на основе обгонных муфт.
На Фиг. 2 - Роторно-поршневой двигатель с соединительным модулем и механизмом преобразования движения на основе обгонных муфт:
фиг. 2.1 - вид спереди роторно-поршневого двигателя;
фиг. 2.2 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где бескорпусные соединительные модули с обгонными муфтами и ротором расположены с одной стороны корпуса;
фиг. 2.3 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где корпусные соединительные модули с обгонными муфтами и ротором расположены с одной стороны корпуса;
фиг. 2.4 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где бескорпусные соединительные модули с обгонными муфтами и ротором расположены с двух сторон корпуса;
фиг. 2.5 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где корпусные соединительные модули с обгонными муфтами и ротором расположены с двух сторон корпуса;
фиг. 2.6 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где корпусной и бескорпусной соединительный модуль с обгонными муфтами расположены с разных сторон корпуса.
На Фиг. 3 - Вид спереди с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с соединительными модулями, имеющими коаксиальные валы, и механизмом преобразования движения на основе обгонных муфт.
На Фиг. 4 - Роторно-поршневой двигатель с коаксиальными валами в конструкции внешних соединительных модулей и механизмом преобразования движения на основе обгонных муфт:
фиг. 4.1 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где бескорпусные внешние соединительные модули, с коаксиальными валами и обгонными муфтами расположены с одной стороны корпуса, при этом ротор расположен с двух сторон корпуса;
фиг. 4.2 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где бескорпусные внешние соединительные модули, с коаксиальными валами, обгонными муфтами и ротором расположены с одной стороны корпуса;
фиг. 4.3 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где бескорпусные внешние соединительные модули, с коаксиальными валами, обгонными муфтами и ротором расположены с двух сторон корпуса;
фиг. 4.4 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где корпусные внешние соединительные модули, с коаксиальными валами и обгонными муфтами расположены с одной стороны корпуса, при этом ротор расположен с двух сторон корпуса;
фиг. 4.5 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где корпусные внешние соединительные модули, с коаксиальными валами, обгонными муфтами и ротором расположены с одной стороны корпуса;
фиг. 4.6 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где корпусные внешние соединительные модули, с коаксиальными валами, с обгонными муфтами и ротором расположены с двух сторон корпуса;
фиг. 4.7 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя, где корпусной и бескорпусной соединительные модули, с коаксиальными валами и обгонными муфтами расположены с двух сторон корпуса;
На Фиг. 5 - Схема роторно-поршневого двигателя, где преобразование движения происходит за счет частичного разрыва передачи, и блоки поршней состоят из двух поршней.
На Фиг. 6 - Схема роторно-поршневого двигателя, где преобразование движения происходит за счет полного разрыва передачи, и блоки поршней состоят из двух поршней.
На Фиг. 7 - Схема роторно-поршневого двигателя, где преобразование движения происходит за счет частичного разрыва передачи, и блоки поршней состоят из 4-х поршней.
На Фиг. 8 - Схема роторно-поршневого двигателя, где преобразование движения происходит за счет полного разрыва передачи, и блоки поршней состоят из 4-х поршней.
На Фиг. 9 - Основные геометрические параметры корпуса роторно-поршневого двигателя.
На Фиг. 10 - Вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с механизмом преобразования движения на основе обгонных муфт, где соединительный модуль проходит через горловину корпуса.
На Фиг. 11 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов в виде шариков, расположенных в сепараторах, в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса.
На Фиг. 12 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов в виде спиц (закрытый вариант).
На Фиг. 13 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов в виде спиц (открытый вариант).
На Фиг. 14 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов в виде соединительных пальцев, расположенных в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса.
На Фиг. 15 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов в виде шариков, расположенных в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса.
На Фиг. 16 - Схемы расположения блоков поршней при работе роторно-поршневого двигателя, где блоки поршней состоят из 2-х поршней, и преобразование движения происходит за счет частичного разрыва передачи.
На Фиг. 17 - Схемы расположения блоков поршней при работе роторно-поршневого двигателя, где блоки поршней состоят из 2-х поршней, и преобразование движения происходит за счет полного разрыва передачи.
Поясняющие изобретение чертежи не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая его выполнения.
Роторно-поршневой двигатель состоит из следующих основных деталей:
I) корпуса 1 с Фиг. 1 по Фиг. 17 внутри, которого создается движение;
II) двух блоков двухсторонних поршней 2 и 3 Фиг. 12, Фиг. 13, Фиг. 14, Фиг. 15, которые создают неравномерно двигаются в корпусе 1, и каждый из которых имеет четное количество двухсторонних поршней;
III) выходное роторное устройство состоящего из:
А) внешнего магнитного соединительного модуля, который в свою очередь состоит из двух частей 4 для первого и 5 для второго блока поршней Фиг. 5, Фиг. 6, где каждый из них состоят из соответствующих вкладок 4.1 и 5.1, накладок 4.5 и 5.5 и спиц 4.9 и 5.9 и основная задача которых, передача неравномерного движение от блоков поршней механизму преобразования неравномерного движения (обгонным муфтам), одновременно с этим выполняют функцию предохранения, заключающуюся в проскальзывании друг относительно друга вкладок и накладок, при резком увеличении или уменьшение скорости вращения блоков поршней относительно ротора 8 или наоборот и одновременно с этим могут соединять двухсторонние поршни в блоки поршней 2 и 3, при отсутствии внутренних соединительных сегментов. Располагаются внешние соединительные модули с одной или по обеим сторонам корпуса 1;
Б) обгонных муфт 6 и 7 Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 являющимся механизмом преобразования неравномерного движения блоков поршней, которые преобразуют и передают вращение от соответствующих блоков поршней 2 и 3 на общий ротор 8, и одновременно выполняют функцию предохранения при увеличении скорости вращения ротора. Располагаются с одной или по обеим сторонам корпуса 1;
IV) ротора 8 с Фиг. 1 по Фиг. 5, который располагается с одной или двух сторон корпуса 1.
В конструкции роторно-поршневого двигателя могут применяться, при необходимости, такие детали как:
- фиксатор 9 (один или несколько) Фиг. 1, Фиг. 3, Фиг. 10 предназначенный для предотвращения движения назад блоков поршней, которые стоят в мертвых точках при расширении рабочих газов, если обгонные муфты не блокируют движения назад. При этом в качестве фиксаторов могут выступать такие устройства, как храповики, шпонки, пальцы и т.д. Фиксаторы располагаются снаружи или внутри корпуса, или снаружи и внутри одновременно. При расположении фиксаторов внутри корпуса роторно-поршневого двигателя фиксаторы действуют на поршни, а при расположении снаружи корпуса фиксаторы действуют на внешние (магнитные) соединительные модули;
- коаксиальные валы 10 и 11 Фиг. 3, Фиг. 4, которые могут входить в конструкцию соединительных модулей 4 и 5 и располагаются на роторе 8;
- внутренних соединительных сегментов 13, которые объединяют поршни в блоки поршней внутри корпуса 1 Фиг. 11, Фиг. 12, Фиг. 13, Фиг. 14, Фиг. 15;
- корпус соединительного модуля 12, которых может быть один или два в зависимости от конструкции двигателя Фиг. 2, Фиг. 4.
При наличии одного корпуса:
- соединительные модули располагаются с одной стороны корпуса 1, Фиг. 2, фиг. 2.3, Фиг. 4, фиг. 4.4, фиг. 4.5.
- соединительных модули распложаются с двух сторон корпуса 1, где один из соединительных модулей имеет корпус, а другой является бескорпусным Фиг. 2, фиг. 2.6, Фиг. 4, фиг. 4.7.
При наличии двух корпусов:
- соединительные модули, располагаются с двух сторон корпуса 1 и каждый из них имеет свой корпус 12 Фиг. 2 фиг. 2.5, Фиг. 4, фиг. 4.6.
Для беспрепятственной работы роторно-поршневого двигателя необходимо возникновение и беспрепятственное действие устойчивого эффекта магнитной передачи у внешнего соединительного модуля, который действует на основе парамагнетизма (согласно патенту RU 2708416 С1), то есть, за счет притяжение противоположных магнитных полей друг к другу, когда накладки или вкладки изготавливают из магнитов, или за счет притяжения магнитным полем материала хорошо притягивающегося магнитом, когда одна из деталей накладки или вкладки изготавливаются из магнитов, другая деталь из материала, хорошо притягивающихся магнитом, тем самым создается устойчивый эффект магнитной передачи между накладками и вкладками, а кроме того должны выполняться следующие условий:
- корпус и те детали роторно-поршневого двигателя, которые подвержены воздействию магнитных полей соединительного модуля, за исключением деталей самого соединительного модуля, которые изготовляют из магнитов, выполнены из твердых немагнитных материалов и сплавов, пара-, диа- и слабоферромагнитных материалов, нейтральных к действию магнитных полей, то есть из материалов, не являющихся магнитами, и не притягивающимися магнитами, для того, чтобы детали, изготовленные из магнитов или из ферромагнетиков, не притягивались бы к другим деталям устройства, и, тем самым не тормозили движение;
- корпус роторно-поршневого двигателя и корпус внешних соединительных модулей при их наличии изготавливают из материалов, которым присущи минимальные потери на вихревые токи, для того, чтобы детали, изготовленные из магнитов, при движении вблизи корпуса или внутри корпуса, не возбуждали вихревые токи, и тем самым, не тормозили движение (согласно патенту RU 2708416 С1).
Кроме того, роторно-поршневой двигатель обладает функцией предохранения от повреждений, действующей за счет настройки сил взаимодействия между деталями соединительного модуля, создающими эффект магнитной передачи таким образом, чтобы эти детали проскальзывали друг относительно друга при резком увеличении или резком уменьшении скорости движения одной из этих деталей. Это происходит между вкладками и накладками.
Корпус 1 роторно-поршневого двигателя с Фиг. 1 по Фиг. 6 является герметичной замкнутой полой емкостью в форме кольца, внутри которого происходит неравномерное движение (вращение) двух блоков поршней, которые делят внутреннюю часть корпуса на камеры переменного объема (камеру сжатия и камеру расширения), между которыми расположены мертвые точки. При этом в начале камеры сжатия и в конце камеры расширения расположены входной и выходной коллекторы, а мертвая точка, находящаяся в конце камеры расширения, располагается между двумя коллекторами.
Под мертвыми точками в данном роторно-поршневом двигателе понимаются места остановки блоков поршней, в которых происходит разрыв передачи движения от блока или блоков поршней, которые находятся в этих местах, и ротором.
Верхняя мертвая точка расположена между началом камеры расширения и концом камеры сжатия, а нижняя мертвая точка расположена между концом камеры расширения и началом камеры сжатия, то есть между выходным и входным коллекторами с Фиг. 5, по Фиг. 6.
В зависимости от варианта преобразования движения за счет частичного или полного разрыва передачи, между блоками поршней и ротором, мертвые точки представляют из себя следующее:
- при частичном разрыве передачи Фиг. 5, Фиг. 7 это точки, в которых находятся поршни остановившегося блока поршней, и движение этих поршней, находящихся в мертвых точках, начинается за счет выталкивания их поршнями двигающегося блока поршней, который впоследствии встает на их место. При этом возгорание топлива (при помощи сжатия или свечи зажигания) во время преобразования (синхронизации) движения происходит в начале камеры расширения.
- при полном разрыве передачи Фиг. 6, Фиг. 8 это отрезки, в которых размещаются два двухсторонних поршня с камерой зажигания. Движение поршней блока поршней, находящихся в конце мертвых точек, начинается за счет возгорания топлива (при помощи сжатия или свечи зажигания) и под действием давления расширяющихся газов, давящих на один или несколько поршней блока поршней, находящихся в конце мертвых точках. При этом возгорание топлива происходит в верхней мертвой точке.
При использовании блоков поршней, состоящих из 2-х двухсторонних поршней, корпус имеет одну камеру расширения и одну камеру сжатия с соответствующими коллекторами Фиг. 5, Фиг. 6 и две мертвые точки (верхнюю и нижнюю), а при использовании блоков поршней, состоящих из 4-х двухсторонних поршней, корпус имеет две камеры расширения и две камеры сжатия с соответствующими коллекторами и 4-и мертвые точки (2 верхние и две нижние) Фиг. 7, Фиг. 8, и при этом эти камеры чередуются между собой, то есть за каждой камерой расширения следует камера сжатия. При большем количестве двухсторонних поршней в блоке поршней количество переменных камер и мертвых точек увеличивается, но при этом всегда остается четным.
Полое кольцо, что представляет из себя корпус 1 роторно-поршневого двигателя, состоит из наружного кольца и внутреннего кольца, образованных вращением образующей плоской фигуры, состоящей из внутренней и внешней фигур, вокруг оси, лежащей в плоскости образующей плоской фигуры, но не проходящей через ее центр. Ось, вокруг которой вращается плоская фигура, то есть ось вращения, далее именуемая центральной осью роторно-поршневого двигателя, располагается вне образующей фигуры, а центр образующей плоской фигуры называется центральной точкой.
Окружность с наименьшим радиусом, то есть наименьшим расстоянием от корпуса до центральной оси, является горловиной корпуса, а окружность с наибольшим радиусом, то есть наибольшим расстоянием от корпуса до центральной оси, является экватором корпуса. (https://graph.power.nstu.ru/wolchiri/umnVGraphbook/book/Q01/038/01.htm https://studfile.net/preview/3636633/page:20) Фиг. 9.
Наружное и внутреннее кольца корпуса роторно-поршневого двигателя могут иметь различные профили.
Осью корпуса роторно-поршневого двигателя является замкнутая линия - окружность, проходящая через все центральные точки, образующиеся при вращении плоской образующей фигуры вокруг центральной оси.
Два блока поршней 2 и 3 внутри корпуса 1 роторно-поршневого двигателя совершают неравномерные вращательные движения, двигаясь поочередно.
Каждый из них состоит из четного количества двухсторонних поршней скрепленных между собой в блоки поршней, с помощью внешних соединительных модулей 5 и 6 или возможно использования внутренних соединительных сегментов, если это необходимо конструкцией двигателя Фиг. 11, Фиг. 12, Фиг. 13, Фиг. 14, Фиг15. При этом каждый двухсторонний поршень состоит из двух днищ (щечек) с поршневыми кольцами различного назначения, между которыми располагаются вкладки 4.1 и 5.1.
Существуют следующие конструкции внутренних соединительных сегментов, которые состоят из:
- спиц (открытый вариант Фиг. 13 и закрытый вариант Фиг. 12);
- шариков, находящихся в сепараторе, расположенном в замкнутой кольцевой выемке, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 11;
- шариков расположенных в замкнутой кольцевой выемке, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 15;
- соединительных пальцев, расположенных в замкнутой кольцевой выемке, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 14.
При использовании внутренних соединительных сегментов в конструкции двигателя, количество вкладок 4.1 и 5.1 внешнего соединительного модуля, для передачи движения, расположенных в двухсторонних поршнях, может быть меньше или равно количеству двухсторонним поршней в блоке поршней, но при этом достаточным, чтобы действовала устойчивый эффект магнитной передачи. При отсутствии внутренних соединительных сегментов в конструкции двигателя, количество вкладок 4.1 и 5.1 равно количеству двухсторонних поршней в блоке поршней.
Для роторно-поршневого двигателя, где блок поршней состоит из двух двухсторонних поршней, первый блок поршней 2 состоит из двухсторонних поршней 2.1 и 2.2 и соединительного модуля 4, а второй блок поршней 3 состоит из двухсторонних поршней 3.1 и 3.2, и соединительного модуля 5 Фиг. 5, Фиг. 6.
Для роторно-поршневого двигателя, где блок поршней состоит из четырех двухсторонних поршней, первый блок поршней 2 состоит из двухсторонних поршней 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4 и соединительного модуля 4, а второй блок поршней 3 состоит из двухсторонних поршней 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4 и соединительного модуля 5 Фиг. 7, 8.
Соединительные модули (внешние, магнитные) Фиг. 5,Фиг. 6, Фиг. 7, Фиг. 8 могут иметь различную конструкцию и различное количество деталей. При этом основными являются следующие детали:
- вкладки (4.1 блока поршней 2 и вкладки 5.1 блока поршней 3), которые расположены внутри поршней, между днищами (щечками), при этом их количество может быть от одной и до равного количеству двухсторонних поршней в блоке поршней, при условии, что данного количества будет достаточно, чтобы собрать двухсторонние поршни в блоки поршней, и достаточным, чтоб действовали внешние соединительные модули;
- накладки 4.5 и 5.5 расположены снаружи корпуса напротив вкладок, и их количество равно количеству вкладок;
- спицы 4.9 и 5.9 располагаются снаружи корпуса и соединяют накладки с обгонными муфтами 6 и 7 Фиг. 1, Фиг. 2, фиг. 2.1, Фиг. 3, Фиг. 10 напрямую или через коаксиальные валы 10 и 11 Фиг. 3, Фиг. 4 и двухсторонние поршни в блоки поршней, через накладки и вкладки Фиг. 1,Фиг. 3, Фиг. 10.
Функция предохранения во внешних, магнитных соединительных модулях осуществляется одновременно с передачей движения. Это происходит за счет настройки сил взаимодействия между деталями, создающими эффект магнитной передачи, а именно: между вкладками 4.1 и 5.1 и накладками 4.5 и 5.5. Этот эффект настраивается таким образом, чтобы эти детали проскальзывали друг относительно друга в случае возникновения всякого рода нештатных факторов, вызывающих резкое увеличение или резкое уменьшение скорости вращения одной из этих деталей (согласно патенту RU 2708416 С1). Ротор 8 Фиг. 1, Фиг. 3 принимает поочередно движение от обгонных муфт 6 и 7, при этом сам вращается постоянно и передает свое вращение другим устройствам и агрегатам
Фиксатор 9 Фиг. 1, Фиг. 3,Фиг. 10 служит для предотвращения движения назад блоков поршней, которые стоят в мертвых точках и располагаются с внутренней или с наружной части корпуса роторно-поршневого двигателя и их количество в роторно-поршневом двигателе может быть от одного и до равного количеству поршней в блоке поршней, используется если необходим в конструкции.
Преобразование неравномерного движения блоков поршней в равномерное движения происходит за счет обгонных муфт 6 и 7, которые соединены с соответствующими соединительными модулями 4 и 5 напрямую или через коаксиальные валы 10 и 11 (при их использовании), и передают движение ротору 8 с одновременным преобразованием неравномерного вращательное движение двух блоков поршней 2 и 3 в равномерное вращение ротора 8.
Это происходит от движущегося блока поршней 2 или 3 на ротор 8 за счет движения соответствующей обгонной муфты, которая входит в зацепление с общим ротором 8, при этом, когда блок поршней стоит в мертвых точках, его обгонная муфта проскальзывает по ротору 8. Кроме того, обгонные муфты предотвращают движение блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, от движения в обратную сторону при возгорании топлива, от расширения рабочих газов, а при отсутствии функции предохранения от движения в обратную сторону у обгонных муфт, эту функцию выполняет фиксатор 9.
Преобразование (синхронизация) неравномерного движения с помощью обгонных муфт выполняется двумя вариантами:
Вариант 1
За счет частичного разрыва передачи движения, при котором в мертвых точках находится только один из блоков поршней. Это происходит благодаря выталкиванию из мертвых точек одного блока поршней, ранее стоявшего в них, другим блоком поршней, который в это время совершает движение. При этом, как только блок поршней покинул мертвые точки в начале камеры расширения, происходит возгорание топлива, и блок поршней начинает движение под действием давления рабочих газов и через внешний соединительный модуль передает движение своей обгонной муфте, которая входит в зацепление с ротором 8 и передает ему движение Фиг. 5, Фиг. 7.
Вариант 2
За счет полного разрыва передачи движения, при котором в мертвых точках одновременно находятся два блока поршней. Это происходит за счет перемещения из начала в конец мертвых точек поршней блока поршней, ранее стоявшего в мертвых точках, при одновременной остановке в начале мертвых точек поршней движущегося блока поршней. При этом, как только поршни двух блоков поршней встали в начало и в конец мертвых точек, в верхней мертвой точке между поршнями происходит возгорание топлива, и поршни блока поршней, стоявшие в начале мертвых точек, под действием давления рабочих газов начинают движение и выходят из мертвых точек и через внешний соединительный модуль, передают движение своей обгонной муфте, которая входит в зацепление с ротором 8 и передает ему движение Фиг. 6, Фиг. 8.
При этом в обоих вариантах во время смены движущихся блоков поршней ротор 8 вращаться под действием силы инерции.
Функция предохранения в механизме преобразования движения на основе обгонных муфт осуществляется одновременно с передачей и преобразованием движения. Это происходит за счет проскальзывания на роторе 8 обгонных муфт, в случае возникновения всякого рода нештатных факторов, вызывающих увеличение скорости вращения ротора 8 относительно скорости вращения блока поршней. Для более четкого представления изобретения рассмотрим принцип работы роторно-поршневого двигателя в зависимости от расположения блоков поршней в процессе их вращательно-колебательного движения, с указанием на чертежи Фиг. 10, Фиг. 11. Роторно-поршневой двигатель работает следующим образом.
Перед началом работы у всех роторно-поршневых двигателей внешний, магнитный соединительный модуль настраивается таким образом, чтобы сила взаимодействия между накладками и вкладками создавала, с одной стороны, устойчивый эффект магнитной передачи, а с другой стороны, в случае перегрузки, проявляющейся в виде резкого торможение или увеличения скорости вращения накладок или вкладок, происходило проскальзывание накладок или вкладок друг относительно друга, тем самым предохраняя от повреждений при нештатных ситуациях как сам роторно-поршневой двигатель, так и агрегаты, которым передается движение. Таким образом, соединительный модуль выполняет функцию предохранения.
Кроме того, и сами обгонные муфты выполняют функцию предохранения, а именно при увеличении скорости вращения ротора 8, обгонные муфты проскальзывают на роторе 8.
В варианте преобразования движения за счет частичного разрыва передачи движения, воспламенение рабочей смеси происходит в начале камеры расширения (рядом с верхней мертвой точкой) Фиг. 10, схема 1, с помощью свечи зажигания или при помощи сжатия.
В варианте преобразования движения за счет полного разрыва передачи движения, воспламенение рабочей смеси происходит внутри верхней мертвой точки Фиг. 11, схема 1. с помощью свечи зажигания или при помощи сжатия.
После воспламенение рабочей среды между блоком поршней 2 и 3, блок поршней 2, вместе с вкладками 4.1 и обгонной муфтой 6 начинает вращаться под действием расширения рабочих газов, давящих на поршень 2.1 Фиг. 10, схема 2, Фиг. 11, схема 2. Это происходит благодаря внутреннему соединительному сегменту с Фиг. 11 по Фиг. 15 или внешнему соединительному модулю 4, который соединяет поршни 2.1, 2.2 в блок поршней 2, за счет парамагнетизма.
Благодаря этому эффекту вращение блока поршней 2 передается ротору 8 бесконтактным способом, с помощью внешнего магнитного соединительного модуля 4, а второй блок поршней 3 стоит в мертвых точках. Это происходит за счет обгонной муфты 7 или при помощи фиксатора 9 (если это предусмотрено конструкцией двигателя), который удерживает блок поршней 3 в мертвых точках от движения в противоположную сторону, с одновременным проскальзыванием обгонной муфты 7 по ротору 8 Фиг. 10, схема 1-3, Фиг. 11, схема 1-3.
Достигнув границы камеры расширения и сжав до нужного давления рабочую смесь в камере сжатия, поршни первого блока поршней 2, перемещаясь, встают в мертвые точки.
При частичном разрыве передачи движения поршни первого блока поршней 2 сдвигают с мертвых точек поршни второго блока поршней 3, ранее стоявшие в этих точках, и встают на их места Фиг. 10, схема 3-4.
При полном разрыве передачи движения поршни первого блока поршней 2 сдвигают с начала в конец мертвых точек поршни блока поршней 3 и встают в начало мертвых точек Фиг. 11, схема 3.
Одновременно с этим происходит разрыв передачи между блоком поршней 2 и ротором 8, за счет проскальзывания обгонных муфт 6 на роторе 8.
При этом ротор 8, во время смены вращения блоков поршней 2 на блок поршней 3, продолжает вращаться благодаря инерции. В варианте, где преобразование происходит за счет частичного разрыва передачи движения, после того, как поршни блока поршней 2 сдвинули поршни блока поршней 3 с мертвых точек и встали на их место, рабочая смесь, находящаяся между поршнями 2.1 и 3.2, раннее поступившая через впускные коллекторы и сжатая до нужного давления, воспламеняется. Воспламенение происходит в начале камеры расширения на границе с верхней мертвой точкой, и при этом поршень 2.1 находится в начале верхней мертвой точке, а поршень 3.2 в начале камеры расширения Фиг. 10, схема 4.
В варианте, где преобразование происходит за счет полного разрыва передачи движения, после того, как поршни блока поршней 2 встали на место (в конец мертвых точек) поршней блока поршней 3, рабочая смесь, находящаяся между поршнями 2.1 и 3.2, раннее поступившая через впускные коллекторы и сжатая до нужного давления, воспламеняется. При воспламенении рабочей смеси поршни 3.2 находятся в начале верхних мертвых точек, а поршни 2.1 находятся в конце верхних мертвых точек Фиг. 11, схема 3.
После воспламенения рабочей смеси блок поршней 3 начинает вращаться под действием расширения рабочих газов, и движение от блоков поршней 3 передается через обгонные муфты на ротор 8. При этом блок поршней 2 стоит в мертвых точках благодаря обгонной муфте 6 или фиксатору 9, которые удерживают блок поршней 2 от движения назад под действием расширения газов. Одновременно с движением блока поршней 3 весь рабочий цикл повторяется снова.
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторно-поршневым двигателям. Роторно-поршневой двигатель с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов и с механизмом преобразования движения на основе обгонных муфт состоит из корпуса в виде полого кольца с входными и выходными коллекторами, внутри которого неравномерно вращаются двухсторонние поршни, соединенные в два блока поршней, где преобразование движения происходит за счет силового механизма, выполненного в виде двух обгонных муфт, расположенных на роторе. Корпус роторно-поршневого двигателя с входными и выходными коллекторами является герметичным замкнутым. Все двухсторонние поршни соединены в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов. Передача движения от блоков поршней к механизму преобразования движения, состоящему из двух обгонных муфт, происходит за счет внешнего магнитного соединительного модуля, который на бесконтактной основе за счет эффекта магнитной передачи передает движение двухсторонних поршней ротору. Раскрыто выполнение внешних магнитных соединительных модулей. Технический результат заключается в создании роторно-поршневого двигателя. 4 з.п. ф-лы, 17 ил.
1. Роторно-поршневой двигатель с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов и с механизмом преобразования движения на основе обгонных муфт, состоящий из корпуса в виде полого кольца с входными и выходными коллекторами, внутри которого неравномерно вращаются двухсторонние поршни, соединенные в два блока поршней, где преобразование движения происходит за счет силового механизма, выполненного в виде двух обгонных муфт, расположенных на роторе, отличающийся тем, что корпус роторно-поршневого двигателя с входными и выходными коллекторами является герметичным замкнутым, все двухсторонние поршни соединены в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов, а передача движения от блоков поршней к механизму преобразования движения, состоящего из двух обгонных муфт, происходит за счет внешнего магнитного соединительного модуля, который на бесконтактной основе за счет эффекта магнитной передачи, передает движение двухсторонних поршней ротору, и эти внешние магнитные соединительные модули состоят из вкладок, накладок и двух спиц, при этом вкладки расположены внутри двухсторонних поршней и их количество меньше или равно количеству поршней, но достаточное, чтобы был устойчивый эффект магнитной передачи, накладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя, количество равно количеству вкладок, а каждая спица объединяет соответствующие двухсторонние поршни через накладки и вкладки с обгонной муфтой, все двухсторонние поршни объединяются в блоки поршней с помощью внутренних соединительных сегментов, при этом преобразование неравномерного движения происходит во время частичного прерывания движения, а остановка блоков поршней в мертвых точках происходит за счет обгонных муфт при обязательном выполнении условий для данных моделей роторно-поршневых двигателей, что все детали роторно-поршневого двигателя и всех выходных устройств, и агрегатов, которые подвержены воздействию магнитных полей от внешнего, магнитного соединительного модуля, за исключением деталей соединительного модуля, которые изготавливаются из магнитов, выполнены из твердых немагнитных материалов и сплавов, пара-, диа- и слабоферромагнитных материалов, нейтральных к действию магнитных полей, и при этом материал, из которого выполнен корпус роторно-поршневого двигателя и корпуса соединительных модулей, при их наличии, имеют к тому же минимальные потери на вихревые токи, а, кроме того, роторно-поршневой двигатель обладает функцией предохранения от повреждений, действующей за счет настройки сил взаимодействия между накладками и вкладками соединительных модулей, создающих эффект магнитной передачи таким образом, чтобы эти детали проскальзывали относительно друг друга при резком увеличении или резком уменьшении скорости движения одной из этих деталей.
2. Роторно-поршневой двигатель с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов по п. 1, отличающийся тем, что внешние магнитные соединительные модули состоят из вкладок, накладок, двух спиц и двух коаксиальных валов, которые соединены со своей спицей и соответствующей обгонной муфтой.
3. Роторно-поршневой двигатель с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов по п. 1 или 2, отличающийся тем, что количество вкладок равно количеству двухсторонних поршней и все двухсторонние поршни соединены в блоки поршней с помощью внешних соединительных модулей.
4. Роторно-поршневой двигатель с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов по пп. 1-3, отличающийся тем, что остановка блоков поршней в мертвых точках происходит за счет фиксатора.
5. Роторно-поршневой двигатель с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов по пп. 1-4, отличающийся тем, что преобразование движения происходит во время полного прерывания движения.
| Двигатель внутреннего сгорания | 2021 |
|
RU2753083C1 |
| ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | 2013 |
|
RU2536740C1 |
| US 4319551 A1, 16.03.1982 | |||
| Устройство для синхронизации катодных генераторов | 1931 |
|
SU24460A1 |
