Двигатель Фокина Советский патент 1993 года по МПК F02B75/22 

ФиЯ

Изобретение относится к двигателест- роению.

Известный двигатель, содержащий неподвижный корпус с радиальным расположением цилиндров, В центре корпуса расположен силовой вал с толкателями клапанов.

Целью изобретения является упрощение конструкции, уменьшение удельного веса и повышение мощности двигателя.

На фиг.1 и 2 изображен общий вид двигателя Фокина; на фиг. сечение А-А на фиг.1; на фиг. 4-7 i - кинематическая схема работы двигателя; на фиг.8 - принципиальная схема работы парового двигателя; на фиг.9 - схема расположения оси окон относительно оси водила с роликом; на фиг. 10 - принципиальная схема работы двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 11 - индикаторная диаграмма двигателя; на фиг. 12 - схема вращения роликов по кольцу.

Двигатель Фокина содержит два непод- : вижных звездообразных блока А и Б цилиндров 1, в каждом из которых установлено кольцо 2. Кольцо 2 выполнено с пазами 3. взаимодействующими с концами поршней 4. На кольце 2 установлена опора 5 с роликами 6 на подшипниках 7. Опора 5 закреплена на каждом конце водила 8, закрепленного на силовом валу 9.

Роликовая опора 5 снабжена регулировочными элементами, выполненными в виде оси 10 с гайками 11. В роликах б, регулировочных элементах, водиле 8 и силовом валу 9 выполнены каналы 12 для прохода охлаждающего масла. К блокам цилиндров 1 прикреплен кожух 13 для сбора охлаждаемого масла. По пазу 3 вращается подшипник 14, ось 15 которого закреплена на конце поршня 4. Для обеспечения совпадения осей поршней с плоскостью кольца 2 устанавливаются шайбы 16.

Принципиальная работа парового двигателя.

В двигателе Фомина (см. фиг.8) движущей силой является водяной пар, который имеет давление выше атмосферного. Под действием этого давления и совершается рабочий ход поршня. Водяной пар, получаемый в нагретом котле, подводится к парораспределителю, который впускает свежий пар к верхней и нижней полостям цилиндров. Распределитель свежего пара автоматически распределяет свежий пар по цилиндрам в период такта расширения, обеспечивая вращение силового вала 9 двигателя. Распределитель свежего пара вращается ведомым зубчатым колесом привода (редуктора), выполненным за одно целое с валиком.

Шлицевым концом валик вращает золотник. В крышке распределителя выполнено шестнадцать отверстий, соединенных через штуцеры и трубки с клапанами, установленными на цилиндрах 1 (восемь - на верхних полостях цилиндров, восемь - на нижних полостях цилиндров),

В каждом цилиндре вмонтированы два клапана (верхний и нижний), служащие для

0 впуска в цилиндр свежего пара, поступающего из распределителя свежего пара.

Диск золотника постоянно прижат пружиной к крышке распределителя и через два окна, расположенных на разных расстояни5 ях от центра (см. фиг.9), впускает пар одновременно в верхнюю полость первого цилиндра и в нижнюю полость пятого цилиндра (считаем по часовой стрелке).

В левом блоке А цилиндров 1 одно плечо

0 водила 3 с роликами 6 находится в верхнем положении, первый поршень 4 находится в н.м.т., пятый поршень 4 находится в в.т.м.. Кольцо 2 соединено шарнирно с концами первого и пятого поршней 4 (см. фиг. 12). Ось

5 кольца 2 смещена вниз на расстоянии БВ, равное половине хода поршня 4, а в правом блоке В цилиндров 1 другое плечо водила 8 с роликами 6 находится в нижнем положении, пятый поршень 4 находится в н.м.т.,

0 первый - в в.м.т,, ось кольца 2, соединенного с концами поршней 4, смещено вверх на расстояние, равное половине хода поршня 4. Ось окон в золотнике распределителя отклонена от оси водила (см. на проекцию водила,

5 см. фиг.9) на угол опережения, чтобы дать возможность роликам 6 вращаться вперед, чем окнам в золотнике достигать отверстий на крышке парораспределителя, соответствующих цилиндрам, над которым распола0 гаются ролики, и дать возможность расширения пара в цилиндрах на остальных частях хода поршней 4 (см. фиг.12).

В каждом блоке цилиндров 1 имеются редуктор, парораспределитель и паровой

5 котел. Итак, в левом блоке А свежий пар поступает в первый цилиндр через нижний клапан и в пятый цилиндр через верхний клапан, т.к. окна в золотнике открываются перед отверстиями, соответствующими пер0 вым и пятым цилиндрам. Под действием радиальной силы давления пара первый и пятый поршни 4, с концами которых шарнирно соединено кольцо 2, поднимаются, Кольцо 2 упирается на ролики 6.

5 в точках касаний роликов 6 с направляющими кольца 2 происходит момент силы того, что кольцо 2 смещается в сторону большего давления. В точках касаний концов поршней 4 с кольцом 2 направлены радиальные силы, характерные точкам на индикаторной диаграмме (см. фиг.11) по объему в цилиндрах. Давление пара в каждом цилиндре разное. Самое максимальное давление пара совершается в предыдущем цилиндре, после которого находятся ролики 6, а до роликов б - меньше давления пара в следующем цилиндре.

За счет перепада Д сил давлений пара в цилиндрах, расположенных до оси водила 8 и после него, ролики 6 вращаются по кольцу 2 в сторону меньшего давления (см. фиг.12). Кольцо 2 толкает ролики 6 вперед и далее поднимается. Ролики 6 закреплены на опорах 5, через которые и двуплечее водило 8 сообщается вращение силовому валу 9.

По пазу 3 вращаются подшипники 14, оси 15 которых закреплены на концах поршней 4.

В правом блоке принцип работы аналогичен работе в левом блоке но в противоположном направлении.

При вращении водила 8 с роликами 6 кольцо 2 также вращается, его ось описывает окружность с радиусом Б В вокруг точки Б (оси) блока 1. Диаметр окружности равен ходу поршня 4. Положение поршней меняется в зависимости от положения кольца 2 (см. фиг.5, 6, 7).

Длина С паза 3 (на фиг.4, 6) равна ходу поршня 4. Конец поршня 4 на подшипниках 14 взаимодействует с пазом 3.

В первом и пятом цилиндрах пар расширяется, В конце расширения за 45° до в.м.т. первый поршень 4 и пятый поршень 4 за 45° до н.м.т. открывают выпускные окна, через которые выпускается, отработанный пар. Далее пар проходит через конденса-, тор, где пар конденсируется в воду и вода обратно поступает в бак с водой.

Кольцо 2 установлено на концах поршней 4 таким образом, чтобы оси поршней 4 лежали в плоскости кольца 2 (см. фиг.З) с возможностью сканирующего движения, и выполнено с пазами 3, взаимодействующими с концами поршней 4.

Принципиальная работа двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания.

Цикл в двухтактном двигателе с продувочными окнами известен. Он широко распространен в мотоциклетных двигателях.

После окончания процесса впуска рабочая смесь, находящаяся в цилиндре, сжимается. Точка РЮ на индикаторной диаграмме (см. фиг.11) характеризует момент образования электрической искры. После образования искры начинается сгорание топливовоздушной смеси. После сгорания происходит процесс расширения.

В конце расширения за 45° до в.м.т. первый поршень 4 открывает выпускные окна и начинается выпуск отработавших газов. 6 результате этого давление в цилиндре снижается, jitip становится ниже давления Рк, создаваемого компрессором. В этот момент поршень 4 открывает продувочные окна и через них в цилиндр под давлением Р начинает поступать смесь, вытесняющая

0 продукты сгорания через выпускные окна.

При движении первого поршня 4 к н.м.т. он перекрывает сначала продувочные окна, прекращая доступ смеси в цилиндр из компрессора.

5 в этом время через выпускные окна продолжается выпуск отработавших газов, заканчивающийся в точке Ре, когда поршень 4 при движении к н.м.т. перекроет выпускные окна. С этого момента начинает0 ся процесс сжатиями открывает упругий лепесток окно, через которое всасывается топливовоздушная смесь в цилиндр и т.д.

Механизм привода роликов 6 в движении такой как и в вышеизложенном описа5 нии парового двигателя.

За счет электрического зажигания в двигателе (см. фиг. 10) установлен редуктор для привода распределителя зажигания, аналогичный редуктору парового двигателя.

0 Там вместо золотника установлен бегунок с контактной пластиной. В крышке распределителя вмонтированы электроды, соединяющиеся проводами с катушкой и свечами зажигания, закрепленными в цилиндрах. В

5 центральный электрод крышки распределителя вмонтированы комбинированный уголек и т.д.

Имеется угол в градусах поворота водила 8 до момента проскакивания электриче0 ской искры в свече до н.м.т. (для первого поршня 4).

В обоих вариантах двигателя роликовые опоры 5 снабжены регулировочными элементами, выполненными в виде оси 10

5 с гайками 11 (см. фмг.З). Они нужны для регулирования расположений роликов 6 к . направляющим кольца 2. При необходимо- ( сти осевого перемещения оси 10 отворачивают гайки 11. смещают ось 11 в нужное

0 положение и закрепляют гайками 11.

Уравновешивание двигателя Фокина обеспечивается расположением двуплечего водила 8, на каждом конце которого.закреп- лена роликовая опора 5, и колец 2, оси кото5 рых расположены эксцентрично против друг друга. При вращении водила 8 с роликами 6 центробежные силы инерции массы Кр роликовых опор направлены в противоположные стороны, а центробежные силы инерции масс частей колец Кк также направлены 8 противоположные стороны (см. фиг.2).

Формула изобретения

Двигатель Фокина, содержащий..пару неподвижных звездообразных блоков цилиндров, в центре которых расположен силовой вал, а поршни цилиндров шарнирно соединены с кольцами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения удельного веса и повышения

мощности двигателя, кольца, установленные на концах поршней, эксцентричны относительно оси блоков цилиндров с возможностью сканирующего движения относительно последней и выполнены с пазами для хода концов поршней цилиндров, а блоки цилиндров снабжены двуплечим водилом, расположенным на силовом валу между блоками цилиндров и несущим на концах роликовые опоры, подвижные по направляющим колец, причем роликовые опоры снабжены регулировочными элементами.

Сущность изобретения: двигатель содержит два неподвижных блока цилиндров 1,в каждом из которых установлено кольцо 2.На каждом пазу 3 на кольце 2 установлен конец поршня 4. На направляющих каждого кольца 2 установлена роликовая опора 5 с роликами 6 на подшипниках. Каждая роликовая опора 5 соединена с одним концом плеча водила 8, закрепленного на силовом валу 9. На роликовой опоре 5 установлены регулирующие звенья. В корпусах роликов бив регулирующих звеньях вырезаны каналы для прохода охлаждающего масла. 12 ил.

я

к

Фиге

1836578

°Риг.З

Радиус 6оЪила ОБ (воЪаяо не показано)

-Фиг 7

КокЪянсатор

РеЪчктвр

Отъе/жгиА HQ

KfbllifKZ )Of acпр&е цтел#

о

Окне

& 36/1С ГН /Х

1836578

Уи2.8

Фиг.9

JJenecmoK- л

бегунок

и

Распредели-Ш тель хгж/г.

9

Редуктор Отработанный

газ

Р,

Ъ°/

Фиг. 10

Vut.ll

V