РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РЫЛЯ Российский патент 2022 года по МПК F02B55/14 F02B55/02 F01C1/344 F01C21/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, работающим по двухтактному циклу, и может быть использовано в качестве двигателя на транспорте, энергетике и других отраслях промышленности.

Известна машина [RU 2140544, опубл. 27.10.1999 г., МПК F01С 1/44, F02B 53/00, F04C 2/44, F04C 18/44, F01C 11/00], содержащая корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, закрытый крышками, ось, на которой последовательно установлено четное количество, по меньшей мере два рабочих органа, связанных с валом. Рабочие органы машины снабжены поршнями, шарнирно связанными с ними, имеющими форму усеченного сегмента, размещенными диаметрально с возможностью качения и сопряженными с внутренней поверхностью корпуса. Рабочие камеры машины образованы рабочими органами с поршнями и осью и дополнительно образованы рабочими органами с поршнями и внутренней поверхностью корпуса. Машина содержит механизм распределения рабочего тела, выполненный в виде каналов в теле оси, в стенках подвижного кольца, установленного на ось, привод которого осуществляется с помощью зубчатых колес от вала машины, и в стенках корпуса. Машина содержит элементы уплотнения рабочих камер, установленные в стенках поршней и рабочих органов.

Известная машина имеет существенные недостатки, ограничивающие ее применение в качестве двигателя внутреннего сгорания: сложность конструкции, сложность обеспечения герметичности рабочих камер и газораспределительного механизма при вращении поверхностей контакта, значительные динамические нагрузки в точках контакта поршня и корпуса, что приводит к интенсивному износу корпуса машины и снижают моторесурс, особенно при значительных оборотах и мощности двигателя.

Наиболее близка по технической сущности к заявляемому изобретению гидравлическая машина Рыля [RU 2569992, опубл. 10.12.2015 г., МПК F04C 2/344, F01С 1/344], содержащая корпус-статор с цилиндрической рабочей камерой (полостью), в которой эксцентрично и бескасательно к стенке рабочей камеры установлен цилиндрический ротор. В теле ротора сформированы по меньшей мере два продольных цилиндрических паза, симметрично расположенных по углу вращения и образующих на цилиндрической поверхности ротора рабочие и нерабочие кромки, в которых бесшарнирно установлены поршни-вытеснители, выполненные в форме криволинейных призм, полученных в результате пересечения внутренней и наружной цилиндрических поверхностей, образующих по два рабочих ребра на поршнях-вытеснителях. Каждое из рабочих ребер постоянно взаимодействует с внутренней стенкой рабочей камеры, а внутренняя цилиндрическая поверхность поршней-вытеснителей соприкасается с рабочими кромками пазов ротора, в том числе посредством упругих элементов, например, пружин. Камеры нагнетания и сжатия, изменяющие рабочий объем при вращении ротора в направлении от впускной к выпускной полости, образованы рабочими ребрами поршней-вытеснителей, соприкасающимися со стенкой корпуса-статора, рабочими кромками ротора, соприкасающихся с внутренней поверхностью поршней-вытеснителей и цилиндрической поверхностью ротора. Система впуска и выпуска рабочего тела выполнена бесклапанной в виде впускной и выпускной полостей, асимметрично расположенных в теле корпуса-статора, соединенных с впускным и выпускным патрубками.

Недостатками данной гидравлической машины является невозможность использования в качестве двигателя внутреннего сгорания из-за расположения впускной и выпускной полостей и направления вращении ротора, препятствующих реализации рабочего цикла двигателя, а также из-за отсутствия камеры сгорания и свечи зажигания.

Задачей изобретения является гидравлическая машина, предназначенная для использования в качестве двухтактного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с повышенными экономичностью, надежностью, мощностью, крутящим моментом и коэффициентом полезного действия.

Техническим результатом является гидравлическая машина, предназначенная для использования в качестве двухтактного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания за счет выполнения впускного и выпускного каналов взамен впускной и выпускной полостей и патрубков, установки направления вращения ротора от выпускного к впускному каналу, выполнения на нерабочих кромках ротора полуцилиндрических пазов, формирующих совместно с рабочими камерами камеры сгорания, а также расположения свечи зажигания в корпусе-статоре.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной гидравлической машине, содержащей корпус-статор с внутренней цилиндрической полостью, эксцентрично размещенный в ней и не касающийся корпуса-статора цилиндрический ротор, в теле которого сформированы по меньшей мере два продольных цилиндрических паза, симметрично расположенных по углу вращения и образующих на цилиндрической поверхности ротора рабочую и нерабочую кромки, в которых бесшарнирно установлены поршни-вытеснители, выполненные в форме криволинейной призмы с внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями, образующими рабочие ребра, при этом, поршни-вытеснители, соприкасаясь рабочими ребрами со стенкой корпуса-статора, а внутренними поверхностями - с рабочими кромками ротора, образуют рабочие камеры по числу поршней-вытеснителей, изменяющие свой объем при вращении ротора, кроме того, установлена система поджатая ребер поршней-вытеснителей к цилиндрической поверхности рабочей камеры посредством упругих элементов, особенностью является то, что на нерабочих кромках ротора выполнены полуцилиндрические пазы, формирующие совместно с рабочими камерами камеры сгорания, в корпусе-статоре выполнены впускной и выпускной каналы и установлена свеча зажигания, при этом направление вращения ротора установлено от выпускного к впускному каналу.

Упругие элементы могут быть выполнены в виде пружин или пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами.

Предложенный двигатель технологичен в изготовлении за счет простоты геометрических формы всех деталей, не требующих высокой точности изготовления, имеет высокий ресурс эксплуатации и повышенный механический коэффициент полезного действия за счет минимальной площади трущихся поверхностей, уравновешенности ротора, отсутствия высоконагруженных прецизионных механизмов и повышенной герметичности. Повышенная экономичность, мощность, крутящий момент и коэффициент полезного действия обеспечивается за счет реализации не менее двух рабочих циклов за один оборот ротора.

Предлагаемый двигатель, поперечный разрез которого показан на фиг. 1, состоит из корпуса-статора 1 с цилиндрической полостью, в которой эксцентрично и бескасательно к ее стенке установлен ротор 2, в котором сформированы продольные цилиндрические пазы (условно три), симметрично расположенные по углу вращения, образующие рабочие и нерабочие кромки, а в последних выполнены полуцилиндрические пазы 3, формирующие камеры сгорания совместно с рабочими камерами 4. В пазах бесшарнирно установлены упругие элементы (условно не показаны) и поршни-вытеснители 5, рабочие ребра которых постоянно взаимодействуют со стенкой полости, а внутренние цилиндрические поверхности соприкасаются с рабочими кромками ротора 2, образуя одну рабочую камеру 4 и две камеры сжатия 6. Система впуска топливно-воздушной смеси и выпуска отработанных газов выполнена в виде впускного 7 и выпускного 8 каналов в корпусе-статоре 1. Свеча зажигания 9 установлена в корпусе-статоре 1 перед впускным каналом 7 согласно указанному направлению вращения. На фиг. 2-4 показаны поперечные разрезы двигателя при последовательном изменении угла вращения ротора.

При вращении ротора 2 изменяется рабочий объем рабочей камеры 4 и камер сжатия 6. При совмещении паза 3 со свечой зажигания 9 (фиг. 2) происходит воспламенение топливно-воздушной смеси, в результате чего повышается давление в камере сгорания, поршень-вытеснитель 5 воздействует на рабочую кромку ротора 2, а возникающий крутящий момент приводит к вращению ротора. При совмещении ребер поршней-вытеснителей 5 с кромками выпускного 7 (фиг. 3) и впускного 8 (фиг. 4) каналов происходит выпуск отработанных газов и впуск «свежей» топливно-воздушной смеси, соответственно. Затем рабочая камера 4 начинает выполнять роль камеры сжатия 6 (фиг. 5), в которой происходит сжатие топливно-воздушной смеси и описанный цикл повторяется. За один оборот ротора происходит три рабочих двухтактных цикла.

Таким образом, предлагаемая гидравлическая машина предназначена для применения в качестве двухтактного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания и может быть использована в промышленности.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, работающим по двухтактному циклу, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Предложен двигатель, состоящий из корпуса-статора с цилиндрической полостью, в которой эксцентрично установлен ротор, в котором сформированы продольные цилиндрические пазы, симметрично расположенные по углу вращения, образующие рабочие и нерабочие кромки, а в последних выполнены полуцилиндрические пазы, формирующие камеры сгорания совместно с рабочими камерами. В пазах бесшарнирно установлены упругие элементы и поршни-вытеснители, ребра которых постоянно взаимодействуют со стенкой полости, а внутренние цилиндрические поверхности соприкасаются с рабочими кромками ротора, образуя рабочую камеру и две камеры сжатия. Система впуска топливно-воздушной смеси и выпуска отработанных газов выполнена в виде впускного и выпускного каналов в корпусе-статоре, где установлена также свеча зажигания. При совмещении полуцилиндрического паза со свечей зажигания происходит воспламенение топливно-воздушной смеси, повышается давление в рабочей камере, поршень-вытеснитель воздействует на рабочую кромку ротора, а возникающий крутящий момент приводит к вращению ротора. При совмещении ребер поршней-вытеснителей с кромками выпускного и впускного каналов происходит выпуск отработанных газов и впуск «свежей» топливно-воздушной смеси, соответственно. Затем рабочая камера начинает выполнять роль камеры сжатия, в которой происходит сжатие топливно-воздушной смеси и описанный цикл повторяется. За один оборот ротора происходит три рабочих двухтактных цикла. Техническим результатом является гидравлическая машина, предназначенная для использования в качестве двухтактного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус-статор с внутренней цилиндрической полостью, эксцентрично размещенный в ней и не касающийся корпуса-статора цилиндрический ротор, в теле которого сформированы по меньшей мере два продольных цилиндрических паза, симметрично расположенных по углу вращения, паз образует на цилиндрической поверхности ротора рабочую и нерабочую кромки, в пазу бесшарнирно установлены поршни-вытеснители, выполненные в форме криволинейных призм с внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями, образующими рабочие ребра, при этом, поршни-вытеснители, соприкасаясь рабочими ребрами со стенкой корпуса-статора, а внутренней поверхностью - с рабочей кромкой ротора, образует рабочие камеры, изменяющие свой объем при вращении ротора, причем поршни-вытеснители взаимодействуют с рабочей кромкой ротора с возможностью передачи ротору крутящего момента, кроме того, установлена система поджатия ребер поршней-вытеснителей к цилиндрической поверхности рабочей камеры, отличающийся тем, что на нерабочей кромке ротора выполнен полуцилиндрический паз, формирующий совместно с рабочими камерами камеры сгорания, а в корпусе-статоре выполнены впускной и выпускной каналы и установлена свеча зажигания, при этом направление вращения ротора установлено от выпускного к впускному каналу.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что система поджатия поршней-вытеснителей выполнена в виде пружин.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что система поджатия поршней-вытеснителей выполнена в виде пары постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами.