Роторный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК F02B53/00 

СП

со о

Изобретение относится к машиностроеию, в частности к двигателестроению, а менно к роторным двигателям внутреннего горания.

Целью изобретения является уменьшение количества остаточных газов и увеличение полноты сгорания.

На фиг. 1 изображена общая схема роторного двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - схема работы механизма попарной взаимной фиксации пластин с магнита- ми; на фиг. 3 - схема работы механизма фиксации с заш,елкой.

Устройство содержит эллиптический полый корпус 1, внутри которого концентрич- но помещен цилиндрический ротор 2 с диаметральным отверстием 3, в котором помещены подвижно поршни 4 и 5, жестко соединенные штоком 6, расположенным во втулке 7, закрепленной кронштейном 8 на роторе 2, и снабженным упорами 9 и 10. В пазах 11 и 12, расположенных по обеим сторонам диаметрального отверстия и выполненных по хордам, подвижно, соответственно, и попарно установлены разделительная пластина 13, снабженная магнитным башмаком 14, с разделительной пластиной 15, снабженной немагнитной осью 16 с подпружиненным магнитом 17, жестко связанным с упором 18, между которыми помещена пружина 19.

Немагнитная ось 16 жестко закреплена на перегородке 15 и установлена с возможностью упора (когда пластины 13 и 15 максимально утоплены в пазу 11) в 1 агнитный башмак 14, жестко закрепленный на противоположной пластине 13. На немагнитной оси 16 установлен с возможностью осевого перемещения подпружиненный магнит 17 (по оси магнита 17 выполнено отверстие, в которое пропущена немагнитная ось 16), жестко связанный с упором 18 и снабженный собственной пружиной (не показана), закрепленной одним концом на немагнитной оси 16. Верхнее предельное положение подпружиненного магнита 17 на немагнитной оси 16 ограничено поперечной планкой (не показана), которая закреплена на торце немагнитной оси 16. Аналогичным образом устроен второй механизм фиксации: разделительная пластина 20, снабженная магнитным башмаком 21, и пластина 22, снабженная немагнитной осью 23 с подпружиненным магнитом 24, жестко связанным с упором 25, помещены в хордовом пазу 12, и между ними расположена пружина 26.

Рабочая камера 27, образованная эллиптическим корпусом 1 и ротором 2, сообщена трубопроводом 28 с механизмом 29 питания, а рабочая камера 30 соединена непосредственно трубопроводом 31 с атмосферой. В верхней части 30 камеры установлен искровой элемент 32, связанный с механизмом 33 зажигания. Головки 34 и 35 поршней 4 и 5 соответственно выполнены выпуклыми с радиусом кривизны ротора 2. Кроме того, возможно исполнение устройства, когда упор и ограничитель совмеще- ны и выполнены в виде поворотного упо- ра 36 с осью 37, кольцом 38, установленным с возможностью взаимодействия с поршнем и с защелкой 39, установленной на гибкой тяге 40, жестко связанной с одной из пластин и утопленной в углублении 41, вы- полненном во второй противолежашей пластине. Гибкая тяга 40 - это пластинчатая пружина, жестко закрепленная одним концом на пластине 15, а на противоположном ее конце закреплена защелка 39, уста- г новленная с возможностью взаимодействия с впадиной 41, выполненной в противолежащей пластине 13, и с кольцом 38, закрепленным на поворотном упоре 36. Совокупность элементов переключения пластин составляет механизм 42 фиксации.

0 Устройство с магнитным исполнением механизма фиксации работает следующим образом.

В исходном состоянии диаметральное отверстие находится в произвольном положении, например, наклонно, а поршни 4 и 5 находятся в крайнем верхнем положении. При этом камеры 27 и 30, образуемые эллиптическим корпусом 1 и ротором 2, заполнены атмосферой, пластины 20 и 22 под действием пружины 26 прижаты к образующим эллип- Q гического корпуса 1, а пластины 13 и 15 утоплены в хордовом пазу 11, пружина 19 сжата, магнитный башмак 14 притянут подпружиненным магнитом 17. При повороте ротора 2 в эллиптическом корпусе 1 по часовой стрелке пластины 20 и 22, прижатые пружиной 26, 5 скользят по образующей эллиптического корпуса 1. При этом в камере 27 за пластиной 22 происходит всасывание рабочей смеси по трубопроводу 28 от механизма 29 питания, а перед пластиной 22 происходит сжатие воздуха, который поступает в диамет- 40 ральное отверстие 3 сверху и перемещает поршень 4 вниз. Одновременно в пространстве 30 перед пластиной 20 происходит вытеснение воздуха в атмосферу по трубопроводу 31, а за пластиной 20-пространство запол- дс няется воздухом, который поступает из диаметрального отверстия 3, поскольку поршень 4 перемещает вниз и порщень 5 за счет их жесткой связи щтоком 6. При переходе диаметральным отверстием 3 вертикали происходит переключение пластин в хордовых 50 пазах.

Механизм взаимной фиксации противолежащих пластин 13 и 15 в магнитном варианте исполнения работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда пластины 13

55 и 15 максимально утоплены в хордовом

пазу 11, немагнитная ось 16 упирается своей

поперечной планкой в магнитный башмак 14,

жестко закрепленный на пластине 13. Под15

25

ружиненный магнит 17 притянут к магитному башмаку 14 и через поперечную плану, закрепленную на конце немагнитной оси 16 и упирающуюся в подпружиненный магнит 17, немагнитную ось 16 удерживает пластины 13 и 15 утопленными в пазу 11. При определенном угле поворота ротора 2 за счет разности давлений над поршнем 4 и под поршнем 5 жестко связанные и свободно плавающие в отверстии 3 поршни 4 и 5 перемешаются из крайнего верхнего в край- 10 нее нижнее положение. Поршень 4 своей юбкой нажимает на упор 18 и за счет усилия, обусловленного разностью давлений на поршнях 4 и 5, сжимает пружину (другой конец которой закреплен на оси 16) подпружиненного магнита 17, который по немагнитной оси 16 перемещается вниз. При

этом немагнитная ось 16 удерживает магнитный башмак 14 от осевого перемещения. Происходит разъединение магнитного башмака 14 и подпружиненного магнита 17, 20 взаимодействие между ними прекращается, (либо ослабевает настолько, что становится незначительным), и за счет энергии сжатых пружин 19, которые установлены между ними, противолежащие пластины 13 и 15 прижимаются к эллиптическому корпусу 1. В таком положении ротор 2 осуществляет пол-оборота (пластины 13 и 15 при этом плотно прижаты к корпусу 1), после чего над порщнем 5 оказывается сжатой рабочая смесь, а под поршнем 4 - отработавшие газы, поршни 4 и -5 вновь сдвигаются вниз, поршень 4 освобождает упор 18, подпружиненный магнит 17 за счет энергии сжатой собственной пружины осуществляет осевое перемещение по немагнитной оси 16 до упора в поперечную планку, которая закреплена на -55 торце немагнитной оси 16, в этот момент пластины 14 и 15 приутоплены в пазу 11. При дальнейшем повороте магнитный башмак 14 и подпружиненный магнит 17 сближаются за счет магнитного поля, пластины 13 и 15 взаимно фиксируются, и в такое положении ротор 2 осуществляет еще полуоборот, устройство приходит в исходное состояние и цикл повторяется.

По такому же принципу работает и механизм взаимной фиксации противолежащих пластин 20 и 22.

Так, пластины 20 и 22 взаимно фиксируются, утопая при переходе диаметрального отверстия 3 через вертикаль в хордовом пазу 12, путем соприкосновения и взаимодействия магнитного башмака 21 и подпру- о жиненного магнита 24. При этом пружина 26

сжимается, пластины 13 и 15 освобождаются от фиксации. При дальнейшем повороте ротора 2 по часовой стрелке в камере 27 перед пластиной 15 происходит сжатие рабочей смеси, поступившей сюда за предыду- 55 щие пол-оборота ротора 2, а за пластиной 15 - всасывание по трубопроводу 28 от механизма 29 питания рабочей смеси. В к-а30

40

45

5

5

0

0 5

о

5

0

0

5

мере 30 перед пластиной 13 осуществляется вытеснение воздуха в атмосферу по трубопроводу 31. За пластиной 13 происходит следующее: при сжатии рабочей смеси перед пластиной 15 в камере 27 происходит заполнение диаметрального отверстия 3, поршни 4 и 5 движутся вниз, и воздух, который поступил в диаметральное отверстие 3 во время предыдущего цикла, вытесняется в камеру 30 за пластину 13. При достижении диаметральным отверстием 3 вертикали поршни 4 и 5 находятся в крайнем нижнем положении, причем в диаметральном отверстии 3 над поршнем 5 сжата рабочая смесь, а диаметральное отверстие 3 под поршнем 4 соединено трубопроводом 31 с атмосферой. При этом поршень 5 достигает упора 25 и при дальнейшем движении через упор 25 сжимает пружину 26, сдвигая вниз подпружиненный магнит 24, установленный подвижно на немагнитной оси 23, т. е. разъединяет башмак 21, жестко закрепленный на перегородке 20, и подпружиненный магнит /.4. связанный с пластиной 22. Таким образом, пластины 20 и 22 освбождаются от взаимной фиксации и за счет усилия сжатой пружины 26 прижимаются к образующей эллиптического корпуса 1. Пластины 13 и 15 максимально утоплены в хордовом пазу 11 и взаимно фиксированы за счет взаимодействия магнитного башмака 14 и подпружиненного магнита 17. В этот момент на искровой элемент 32 подают напряжение от механизма 33 зажигания, происходит воспламенение рабочей смеси в диаметральном отверстии 3 над поршнем 5. Осуществляется рабочий ход, при котором происходит поворот ротора 2 по часовой стрелке за счет избыточного давления газов, полученного в результате сгорания рабочей смеси, на пластину 20. Одновременно перед пластиной 20 происходит вытеснение воздуха из камеры 30 в атмосферу, перед пластиной 22 в камере 27 сжимается рабочая смесь, поступившая сюда за предыдущие пол-оборота, а за пластиной 2 происходит всасывание рабочей смеси по трубопроводу 28 от механизма 29 питания. Поскольку камера 30 за пластиной 20 увеличивается, а камера 27 перед пластиной 22 уменьшается, то наступает момент, когда давление в камере 27 будет больше, чем в камере 30, и тогда рабочая смесь начинает поступать в диаметральное отверстие 3, смещая поршни 4 и 5 со штоком 6 в сторону меньшего давления, т. е. в сторону камеры 30. При вертикальном положении диаметрального отверстия 3 поршни 4 и 5 занимают крайнее нижнее положение, при котором упор 9 соприкасается с втулкой 7. Пространство под поршнем 4 освобождено от остатков отработавших газов, а пространство над поршнем 5 заполнено рабочей смесью. Происходит переключение пластины, при котором пластины 13 и 15 освобождаются от фиксации, а пластины 20

и 22 фиксируются описанным способом, производят подачу напряжения на искровой элемент 32, устройство приходит в исходное состояние, и цикл повторяется.

Выполнение головок 34 и 35 поршней 4 и 5 выпуклыми по радиусу кривизны ротора 2 позволяет обеспечить полное удаление отработавших газов из диаметрального отверстия 3 после осушествления рабочего хода.

При немагнитном варианте исполнения механизма фиксации, т. е. если используются совмещенные упоры и-ограничители, то работа устройства отличается от изложенной последовательности лишь тем, что, допустим, поршень 4 в крайних нижних положениях нажимает на поворотный упор 36, который кольцом 38, установленным на противоположном конце этого упора, вращаясь вокруг оси 37 против часовой стрелки, вынимает защелку 39 из углубления 41, сгибая гибкую тягу 40 против часовой стрелки (преодолевая сопротивление пластинчатой пружины). Таким образом, происходит освобождение пластин от фиксации. Фиксация пластин 13 и 15 (20 и 22) происходит при утопании их в пазу 11 (12) путем зацепления защелки 30 за углубление 41.

Применение изобретения позволяет освободить камеру сгорания от остатков отработавших продуктов сгорания, что способствует более полному сжиганию рабочей смеси и снижению токсичности отработавших газов.

0

Формула изобретения

1.Роторный двигатель внутреннего сгора ния, содержащий неподвижный корпус с эллиптической рабочей камерой, установленный в ней цилиндрический ротор с пазами для размещения разделительных плвстин, снабженных механизмом попарной взаимной фиксации и ограничителем крайних положений, отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества остаточных газов и увеличения полноты сгорания, пазы для разделительных пластин размещены по хордам ротора, а между . пазами выполнено диаметральное отверстие, в котором установг лен двусторонний плавающий поршень са щтоком и толкателем для взаимодействия с механизмом попарной фиксации пластин.

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что механизм попарной фиксации пластин выполнен в виде магнитного башмака на

0 внутреннем торце одной разделительной пластины и немагнитной оси с подпружиненным магнитом, установленной на внутреннем торце другой разделительной . пластины и снабженной упором для взаимодействия с голкателем штока поршня.

3.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что механизм попарной фиксации пластин выполнен в виде углуления в одной из разделительных пластин и подпружиненной защелки в другой разд,елительной пластине,

0 снабженной поворотнь1м упором для взаимодействия с толкателем щтока поршня.

Изобретение позволяет уменьшить количество остаточных газов и увеличить полноту сгорания. В эллиптической рабочей камере установлен цилиндрический ротор 2 с пазами И, 12 для размешения разделительных пластин 13 и 15, имеющих механизм попарной взаимной фиксации (МПВФ) и ограничитель крайних положений. Пазы 11, 12 размещены по хордам ротора, а между пазами выполнено диаметральное отверстие 3, в котором установлены порщни 4 и 5, соединенные штоком 6 и толкателем для взаимодействия с МПВФ. Последний может быть выполнен в виде магнитного башмака 14 на внутреннем торце разделительной пластины 15 и немагнитной оси 16 с подпружиненным магнитом 17, установленной на внутреннем торце другой разделительной пластины 13, и имеет упор 18 для взаимодействия с толкателем. В процессе сжатия топливовоздушной смеси она поступает в отверстие 3 под поршнем и перемещает его. При этом толкатель воздействует на подпружиненный магнит и осуществляет разъединение магнитного башмака и магнита. Противолежащие пластины под действием пружин прижимаются к поверхности рабочей каме- ры, а поршень вытесняет остаточные газы из полости расширения. МПВФ может быть выполнен в виде углубления в одной из пластин и подпружиненной защелки в другой, имеющей поворотный упор для взаимодействия с толкателем. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. S (Л

J

27

79

30

cpus.1

J8 J3 cpus.2

3

дзиг.