роторно-поршневой двигатель

Формула изобретения

РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с имеющей впускной и выпускной каналы рабочей полостью, в которой установлены ротор с силовыми элементами и управляющий механизм, отличающийся тем, что на оси ротора смонтирован управляющий механизм движением поршней, выполненный в виде эллипсоида, жестко посаженного на валу и кинематически связанного с поршнями, а по периметру ротора расположены силовые элементы, выполненные в виде карманов, передняя стенка каждого из которых расположена перпендикулярно каналу выпуска рабочих газов, при этом поршневая группа, состоящая из четырех цилиндров с поршнями, размещена на картере, укрепленном на внешней стороне стенки корпуса, а на торцевой стороне корпуса расположены площадки с камерами сгорания, число площадок равно числу цилиндров, причем в канале, соединяющем полость одного из цилиндров с камерой сгорания, установлен трехходовой кран.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и транспорте.

Известен двигатель внутреннего сгорания с неравномерным движением рабочих органов, содержащий неподвижный корпус с кольцевой рабочей камерой и лопастные рабочие органы: основные, кинематически связанные с выходным валом постоянной угловой скорости, и вспомогательные, кинематически связанные с валом механизма периодического изменения скорости, размещенного в кожухе и выполненного в виде кривошипно-шатунной передачи, снабженной малой шестерней, обкатывающейся по неподвижной шестерне, установленной в корпусе, причем вспомогательные рабочие органы выполнены с втулкой, установленной концентрично с валом механизма периодического изменения угловой скорости и связанной с валом при помощи шлиц, выполненных на стороне противоположной механизму [1]

Недостатком такого двигателя является его сложное конструктивное выполнение, что снижает надежность работы и затрудняет его обслуживание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является роторный двигатель внутреннего сгорания, в полости которого соосно расположены два ротора с лопастями, прилегающими, к внутренним боковым и цилиндрической поверхностям корпуса, а также к наружным цилиндрическим поверхностям соседних роторов, и управляющий механизм с выходным валом, снабженный кривошипом с сегментным хвостовиком, цевкой, буртиком и зубчатым колесом, жестко установленным на оси кривошипа, выходной вал связан с зубчатым колесом и расположен в полости корпуса, одни из роторов выполнен с зубчатым венцом внутреннего зацепления, а зубчатое колесо выходного вала связано с зубчатым венцом первого ротора при помощи зубчатого колеса кривошипа, другой имеет радиальные пазы, сопряженные между собой подковообразными выступами с двумя цилиндрическими поверхностями, и сегментные седла с внутренней цилиндрической поверхностью, а ось кривошипа установлена в боковой стенке корпуса со стороны первого ротора с возможностью вращения совместно с сегментным хвостовиком, цевкой и буртиком, причем внутренняя цилиндрическая поверхность каждого сегментного седла соосна с соответствующими поверхностями подковообразного выступа, а ось кривошипа расположена на условной цилиндрической поверхности, образованной траекторией оси цилиндрических поверхностей подковообразных выступов и сегментных седел [2]

Недостатком такого двигателя является сложное конструктивное выполнение при недостаточно эффективном использовании его мощности.

Настоящее изобретение направлено на упрощение конструкции и надежности в работе двигателя при более эффективном использовании рабочих газов, поступающих из камеры сгорания непосредственно на ротор.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе, содержащем корпус с имеющей впускной и выпускной каналы рабочей полостью, установлены ротор с силовыми элементами, управляющий механизм движением поршней смонтирован на оси ротора и выполнен в виде эллипсоида, жестко посаженного на валу и кинематически связанного с поршнями, а по периметру ротора расположены силовые элементы, выполненные в виде карманов, передняя стенка каждого из которых расположена перпендикулярно каналу выпуска рабочих газов, при этом поршневая группа, состоящая из четырех цилиндров с поршнями размещена на картере, укрепленном на внешней стороне стенки корпуса, а на торцевой стороне корпуса расположены площадки с камерами сгорания, число площадок равно числу цилиндров, причем в канале, соединяющем полость одного из цилиндров с камерой сгорания установлен трехходовой кран.

Эффективность использования рабочих газов, поступающих из камеры сгорания на ротор, достигается за счет воздействия рабочих газов непосредственно на силовые элементы. Рабочие газы из камер сгорания поступают на передние стенки карманов ротора и приводят его во вращение. Причем большое плечо (радиус ротора) усиливает действие рабочих газов на ротор, что позволяет разогнать его до большого числа оборотов и соответственно получить большую мощность. При этом механизм движения поршней смонтирован на оси ротора и выполнен в виде эллипсоида, сидящего на валу ротора с возвратными пружинами, обеспечивающими надежное поступательное движение поршней в цилиндрах, размещенных на картере. Такое конструктивное решение роторно-поршневого двигателя представляет собой упрощенную конструкцию при достаточно эффективном использовании рабочих газов, поступающих из камеры сгорания на ротор.

На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг.2 то же поперечный разрез.

Двигатель состоит из корпуса 1, в котором установлен вал 2 с ротором 3, выполненным в виде массивного диска, по периметру торцевой стенки которого встроены силовые элементы.

На внешней стороне стенки корпуса укреплен картер 4, на котором смонтирована поршневая группа, состоящая из четырех цилиндров 5, 6, 7, 8 с соответствующими поршнями 9, 10, 11, 12.

На валу 2 жестко закреплен управляющий механизм 13 движением поршней 9, 10, 11, 12, имеющий форму эллипса, и шесть кулачков 14, 15, 16, 17, 18, 19, управляющие толкателями 20, 21, 22, 23.

Толкатели 20, 21, 22, 23 расположены между стенкой корпуса и соответствующим цилиндром и предназначены для управления клиновидными задвижками 28, обеспечивающими синхронное перекрытие каналов подачи горючей смеси из цилиндров в камеры сгорания, а также для открывания каналов впуска горючей смеси в цилиндры 5, 6, 7, 8 при движении поршня в исходное положение.

Четыре других толкателя 24, 25, 26, 27 расположены с другой стороны корпуса и кинематически связаны с рычагами 30 предназначены для выпуска рабочих газов из камеры 29 сгорания в карманы 31, являющиеся силовыми элементами ротора 3.

Внутри картера 4 на боковых стенках укреплены четыре промежуточных рычага 32, скользящие по торцевой поверхности эллипса и при движении поршней 9, 10, 11, 12 исключающие возможность искривления штоков. Для возвращения штоков в исходное положение на штоке закреплена пружина 33 растяжения.

В одном из каналов 34 впуска горючей смеси в камеру 29 сгорания установлен трехходовой кран 35 заполнения бортового баллона воздухом для запуска двигателя.

На торцевой части корпуса установлены четыре площадки 36 (по числу цилиндров), на которых смонтированы камеры сгорания 29, устройство впуска горючей смеси в цилиндры 5, 6, 7, 8, канал пропуска горючей смеси из упомянутых цилиндров в камеру сгорания, а также механизм выпуска рабочих газов из камеры сгорания на силовые элементы ротора 3.

По торцу корпуса расположены четыре канала 37 выпуска отработанных газов и один 38 канал для запуска двигателя от бортового баллона.

В головке каждого цилиндра установлен клапан 39 впуска горючей смеси, который срабатывает синхронно с клиновидной задвижкой соответствующего цилиндра.

Каждая камера сгорания 29 снабжена свечой зажигания 40.

Пуск двигателя осуществляется с помощью рукоятки поворотом ротора 3. При вращении ротора 3 поворачивается эллипсоид 13, по торцевой поверхности которого скользят промежуточные рычаги 32. С помощью большого радиуса эллипсоида поршень 9 и 11 перемещается в верхнюю мертвую точку цилиндра 5 и 7. С помощью меньшего радиуса эллипсоида и под действием пружины 33 поршень 10 и 12 перемещается вниз. При движении поршня 10 и 12 вниз открывается клапан, размещенный в головке цилиндра 10 и 12, происходит всасывание горючей смеси в цилиндр 10 и 12. При движении поршня вверх происходит сжатие горючей смеси, которая по каналам поступает в соответствующие камеры сгорания. Клапан и задвижка выпуска рабочих газов при этом закрыты, а задвижка 28 открыта. В момент достижения поршнем верхней мертвой точки срабатывает свеча зажигания и открывается задвижка 30, рабочие газы из камеры 29 сгорания вырываются и поступают в карманы ротора 3 и приводят его во вращение. Отработанные газы отводятся через патрубки, расположенные по торцу корпуса.

Далее процесс попарно повторяется аналогично во всех четырех цилиндрах 5, 6, 7, 8.

Управление задвижками 28, 30 осуществляется через толкатели 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, которые управляются кулачками 14, 15, 16, 17, 18, 19, расположенными на валу ротора 3.

Для обеспечения двигателя электроэнергией предусмотрен генератор 41, который вступает в работу с началом вращения ротора. С этой целью в боковой стенке ротора предусмотрена 42 выемка, по которой обкатывается шкив генератора.

Предлагаемый двигатель представляет собой облегченную, упрощенную и надежную в работе конструкцию, работающую на легком и тяжелом топливе.

Подача топлива происходит за счет повышения давления в емкости для горючего или насосом.

Кроме того, в предлагаемом двигателе за счет приложения сил рабочих газов на большее плечо (радиус ротора) развивается большое число оборотов ротора, что приводит к увеличению мощности.