Роторный двигатель Советский патент 1987 года по МПК F02B55/00 

Изобретение относится к двигателестрое- нию, в частности роторным двигателям лопастного типа.

Цель изобретения - повышение надежности и срока службы двигателя.

На фиг. 1 показан двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -.разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - схема действия сил на кулису; на фиг. 5 - положение лопастей в момент воспламенения топливной смеси; на фиг. 6 - то же, при рабочем ходе и в начале сжатия; на фиг. 7 - то же, при всасывании новой порции топливной смеси и завершении сжатия ранее поступившей; на фиг. 8 - то же, при воспламенении; на фиг. 9 - положение подвижных частей механизма преобразования при повороте кулисы на 0°; на фиг. 10 - то же, при повороте на 45°; на фиг. 11 - то же, при повороте на 90°; на фиг. 12 - то же, при повороте на 135°; на фиг. 13 - то же, при повороте на 180° , на фиг. 14 - то же, при повороте на 270°; на фиг, 15 - то же, при повороте на 360°.

Роторный двигатель содержит четыре секторные лопасти 1-4, которые попарно соединены между собой и помешены в цилиндрическую полость 5, имеюшую впускное 6 и выпускное 7 окна, свечу 8 зажигания. Лопасти 1, 2 и 3, 4 установлены на соосных валах 9 и 10. Лопасти 1 и 2 через вал 9 связаны с двуплечим рычагом 11, имеюшим на своих концах ролики 12 и 13, а лопасти 3 и 4 связаны с роликами 14 и 15 двуплечего рычага 16 посредством вала 10. На выходном валу 17 шарнирно установлена кулиса 18, выполненная с двумя дорожками 19 и 20, образованными буртиками кулисы и продольной планкой 21, установленной на выходном валу 17. Ролики 12-15 взаимодействуют с соответст- вуюшими дорожками 19 и 20 кулисы 18.

На противоположных концах кулисы 18 имеются ролики 22 и 23, смешенные в противоположные стороны относительно продольной оси кулисы. Роликами 22 и 23 кулиса опирается на кольцевой копир, имею- ший участок 24 высокого профиля (половина кольцевого копира) и участок 25 низкого профиля (другая половина кольцевого копира).

Благодаря шарнирной установке кулисы 18 на валу 17 с помопдью шарнира 26 и наличию разновысоких участков копира, на который она опирается, кулиса всегда наклонена в одну или в другую сторону в зависимости от того, какой из роликов 22 и 23 находится на высоком участке копира, а какой - на низком. Одной из точек опоры кулисы 18 является также выходной вал 17, который снабжен упорно-опорными подшипниками для восприятия этой нагрузки.

Ось вала 17 на величину е смеш.ена от оси валов 9 и 10. Величина смещения g меньше радиуса R рычагов 11 и 16.

Роторный двигатель работает следую- шим образом.

В начальный момент лопасти 1-4, вра- шаясь по часовой стрелке, занимают положение, показанное на фиг. 5 и 9. При этом в пространство между лопастями 1 и 4

0 всасывается рабочая смесь из окна 6, а в пространстве между лопастями 2 и 3 начинается выпуск отработавших газов через выпускное окно 7, а в пространстве между лопастями 1 и 3 выхлоп завершается. В этот момент происходит воспламенение рабочей смеси в пространстве между лопастями 2 и 4 от свечи 8 зажигания. Давление воспламенившихся газов, действуюшее на лопасти 2 и 4, посредством валов 9 и 10, передается на рычаги 11 и 16 и через ро0 лики на концах этих рычагов воздействует на кулису 18 и через нее передается на выходной вал 17. При этом рычаг 11 воздействует на кулису 18 роликом 12, нахо- дяшимся в рабочей (поднятой) дорожке 19 кулисы 18, в то время, как на противоположный ролик 13, находяшийся на другом конце этого рычага, с кулисой не взаимодействует. Точно так же рычаг 16 взаимодействует с кулисой 18 (ее дорожкой 19) роликом 15, а ролик 14 остается свободным.

Q Давление роликов 12 и 15 на кулису 18 (фиг. 4) направлено в противоположные стороны - по часовой стрелке и против нее с одинаковым усилием Р. Однако плечо действия силы Р от ролика 12 на кулису 18 относительно выходного вала 17 боль5 ше плеча действия силы Р от ролика 15, поскольку они составляют соответственно R + & и R - . Поэтому кулиса 18 вместе с выходным валом 17 поворачивается по часовой стрелке под действием усилия от роликов 12 и ведет за собой по часовой стрелке ролик 15 и связанные с ним лопасти 3 и 4. При этом ролик 12 движется быстрее ролика 15, поскольку имеет большее плечо относительно выходного вала 17 и к моменту поворота этого вала (а следо5 вательно, и кулисы 18) на 45° (фиг. 10) рычаги 11 и 16, а следовательно, и лопасти 1-4 расходятся между собой примерно на 90°. В этом положении в пространстве лопастей 2 и 3 происходит выпуск отработавших газов, в пространстве лопастей

0 1 и 3 - впуск, в пространстве лопастей 1 и 4 - сжатие рабочей смеси, а в пространстве лопастей 2 и 4 продолжается рабочий ход. К моменту поворота выходного вала 17 и кулисы 18 на 90° (фиг. 11) лопасти 1 и 2

г повернутся на угол порядка 145°, а лопасти 3 и 4 - на угол порядка 35°. В это время происходит поджиг смеси в пространстве лопастей 1 и 4, завершается выпуск в пространстве лопастей 2 и 3, начинается

выпуск в пространстве лопастей 2 и 4 и продолжается всасывание в пространстве лопастей 1 и 3.

. При воспламенении смеси в пространстве лопастей 1 и 4 давление газов на лопасти 1 и 4 через ролики передается на кулису 18. При этом давление роликов на кулису направлено в противоположные стороны и плечи давления роликов на кулису относительно центра ее поворота (ось вала 17) равны, т. е. имеет место «мертвая точка. Двигатель выходит из этого положения за счет инерции движущихся частей и ма.хови- ка (не показан). Как только элемент двигателя пройдет «мертвую точку, то плечо приложения силы от ролика 15 будет увеличиваться, а от ролика 12 - уменьшаться. Появившаяся увеличиваюш,аяся разница в плечах приложения сил от указанных роликов будет способствовать выходу из «мертвой точки и дальнейшему повороту выходного вала 17 и других элементов двигателя.

При повороте выходного вала 17 на 135° (фиг. 12) разница в плечах приложения сил от роликов 15 и 12 уже велика и ролик 15 беспрепятственно ведет кулису 18 и выходной вал 17. В это время в пространстве лопастей 4 и 2 происходит выпуск отработавших газов, в пространстве лопастей 2, 3 - всасывание, в пространстве лопастей 1,3 - сжатие рабочей смеси.

К моменту поворота кулисы 18 на 180° лопасти 1 и 2 и 3 и 4 Также повернутся на 180° по сравнению с начальным положением. В этот момент ролик 23 переходит на высокий участок 24 кольцевого копира, а ролик 22 - на низкий участок 25 копира и кулиса 18 наклоняется в другую сторону, поворачиваясь на шарнире 26 относительно вы.ходного вала 17. При этом, ролики 12 и 15, зажатые между планкой 21 и буртиком кулисы 18, освобождаются, а ролики 13 и 14 - зажимаются.

В повороте выходного вала 17 и кулисы 18 на 180°, в пространстве лопастей 2 и 3 - впуск, в пространстве лопастей 1 и 3 - воспламенение и рабочий ход в пространстве лопастей 1 и 4 - выпуск отработавших газов, в пространстве лопастей 4 и 2 завершается выпуск.

Воспламенение смеси в пространстве лопастей 1 п 3 вызывает давление на . юпасти

1 и 3, которое передается на ролики 13 и 14, воздействующие на кулису 18 в противоположных направлениях, и так же, как в положении на фиг. 9, кулиса 18 поворачивается по часовой стрелке, принуждая ролик 14,

связанный с лопастями 4 и 3, повора.ивать- ся по часовой стрелке вплоть до положения на фиг. 14 (270°), где аналогично положению на фиг. 1 (90°) имеет место «мертвая точка. Двигатель далее вплоть до положения, соответствующего повороту вала 17 и кулисы 18 на угол 360° (фиг. 15), работает аналогично описанному для положений 90-180°, за исключением того, что работает дорожка 20 кулисы 18, а та.чже ролики 13 и 14.

В положении, показанном на фиг. 15 (360° поворота вала 17 и кулисы 18), двигатель принимает начальное положение и ролики 22 и 23 кулисы 18 опять меняются участками профиля копира и кулиса 18 принимает первоначальное положение.

Формула изобретения

Роторный двигатель, содержащий цилиндрическую полость, размещенные в пей

секторные лопасти, установленные на соос- ных валах, и механизм преобразования движения лопастей, выполненный в виде пары рычагов, соединенных с валами лопастей, и кулисы, установленной на выходном валу и взаимодействующей с роликами рычагов,

отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и срока службы, кулиса установлена на выходном валу щарнирно и выполнена с двумя доро.жками, а рычаги выполнены двуплечими li ролики смежных концов

пар рычагов установлены на кулисе с воз- .можностью взаи%юдействия с соответствующей дорожкой, примем кулиса снабжена кольцевым копиром с двумя участками профиля различной .высоты для обеспечения качания кулисы в плоскости рычагов.

26

ZO

Изобретение относится к двигателе- строению и позволяет повысить надежность и срок службы двигателя. Двигатель содержит секторные лопасти, которые попарно соединены и помещены в цилиндрическую полость. Механизм преобразования движения выполнен в виде пары рычагов, соединенных с валами 9 и 10 лопастей, и кулисы 18. Последняя шарнирно установлена на выходном валу 17 и выполнена с двумя дорожками. Рычаги выполнены двуплечими, имеющими на концах ролики, взаимодействующие с соответствующими дорожками кулисы. На противоположных концах кулисы имеются ролики 22 и 23, смещенные в противоположные стороны относительно продольной оси кулисы. Этими роликами она опирается на кольцевой копир, имеющий участки 24 и 25 высокого и низкого профиля. Благодаря щарнирной установке кулисы 18 на валу 17 и наличию разновысоких участков копира кулиса всегда наклонена в одну или в другую сторону в зависимости от взаимного расположения роликов 22 и 23 и участков 24 и 25 копира. В зависимости от давления топливной смеси происходит взаимодействие всех элементов механизма преобразования движения. 15 ил. S (Л г со СХ)

14

,

Фиг.З

ФигМ

Рабочий Воспламенение мд

Сжатие

Фиг. 5

Фиг. 6

Фиг.7

°Воспламенение

Фиг. 8

14

20

W

75

18

Фиг. 9

Фиг. 10

90

7J5

75

Фиг.11

Фиг. 12

270

360

к

12

Фиг. / J

Фиг. W

Фиг. 15