универсальный высокомоментный роторно-поршневой двигатель

Формула изобретения

Универсальный высокомоментный роторно-поршневой двигатель, содержащий корпус с выполненными в нем кольцевой незамкнутой цилиндрической полостью, впускным и выпускным каналами, цилиндрические разделители с осями и радиальными пазами, размещенные в разрывах кольцевой полости, и блок поршней, при этом оси пазов разделителей расположены по касательной к осевой линии кольцевой полости в точках ее пересечения с цилиндрической поверхностью сопряжения корпуса и разделителя, отличающийся тем, что в осях разделителей выполнены впускные каналы, а блок поршней выполнен в виде вала с двумя дисками, отстоящими один от другого на ширину разделителей, и соединенных между собой поршнями, два из которых постоянно зацеплены с разделителями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям общего назначения, предназначенным для преобразования энергии давления рабочего тела в механическую работу и создания вращающего момента больших величин.

Известен роторно-поршневой двигатель, содержащий корпус с выполненными в нем кольцевой незамкнутой цилиндрической рабочей полостью с впускными и выпускными каналами, блок поршней с поршнями, размещенными в кольцевой полости, и цилиндрический разделитель с выполненными в нем радиальными камерами, установленный в разрыве кольцевой полости и сопряженный с корпусом по цилиндрической поверхности, причем блок поршней выполнен в виде диска с закрепленной диаметрально противоположно на его плоской поверхности парой поршней [1]. Из-за того что осевые линии камер и кольцевой полости не являются касательными одна к другой, а составляют некоторую ломаную линию, поршни входят в камеры с ударом об их поверхность, что резко снижает долговечность и работоспособность двигателя и повышает его шумность.

Известен роторно-поршневой двигатель [2], у которого вышеуказанные недостатки устранены тем, что оси камер разделителя расположены по касательной к осевой линии кольцевой полости в точках ее пересечения с цилиндрической поверхностью сопряжения корпуса и разделителя, а впускной и выпускной каналы расположены со стороны, противоположной разделителю.

Недостатком данного двигателя является возможность остановки блока поршней и разделителя в положении "мертвой точки", т.е. в таком положении, в котором без дополнительного поворота вала он работать не будет. В двигателях внутреннего сгорания этот недостаток устраняется стартером, а в пневмо- и гидромоторах он остается.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение "мертвой точки" и кратное повышение крутящего момента на валу двигателя при неизменных его габаритных геометрических размерах.

Несимметричное расположение нечетного числа поршней приводит к отсутствию в кинематической схеме двигателя "мертвой точки", при этом как минимум два из них должны находиться в постоянном зацеплении с разделителями. Данному условию соответствует блок, содержащий три поршня при двух разделителях с шестью пазами каждый. При указанной кинематической схеме два поршня в блоке будут всегда находиться под воздействием рабочего тела, а радиус воздействия результирующей силы от давления рабочего тела относительно оси вращения вала будет максимальным.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез описываемого двигателя; на фиг. 2 - продольный разрез по линии А-А фиг. 1.

Роторно-поршневой двигатель содержит корпус 1 с выполненными в нем кольцевой незамкнутой цилиндрической полостью 2, впускным 3 и выпускными 4 каналами, блок поршней 5 выполнен в виде вала 6 с двумя дисками 7, отстоящими один от другого на ширину разделителей 10 и соединенными между собой нечетным числом поршней 8, большим, чем один, например тремя, и установленного на подшипниках 9, причем два поршня из трех постоянно зацеплены. Два цилиндрических разделителя 10 с шестью пазами 11 в каждом, установленных в разрыве кольцевой полости 2 и сопряженных с корпусом по цилиндрической поверхности, причем оси 12 пазов 11 разделителей 10 расположены по касательной к осевой линии 13 кольцевой полости 2 в точках пересечения линии 13 с цилиндрической поверхностью сопряжения корпуса 1 и разделителя 10, а впускные каналы 3 выполнены внутри осей 14 разделителей, имеющих отверстия 15.

Двигатель работает следующим образом.

Рабочее тело под давлением через впускные каналы 3 в осях 14 разделителей 10 и отверстия 15 поступает в пазы 11 разделителей 10 под поршни 8, заставляя блок поршней 5 с валом 6 вращаться. Выпуск рабочего тела происходит через каналы 4 после того, как блок поршней повернется на 1/3 оборота.

Из-за четного числа разделителей и нечетного числа поршней момент на валу двигателя будет равномерным с незначительными колебаниями, но одновременное воздействие на по меньшей мере два поршня, расположенных под разным угловым положением относительно разделителей, и если один поршень будет в положении "мертвой точки", то по меньшей мере один другой поршень будет в промежуточном положении, и подача рабочего тела под давлением приведет во вращение двигатель.

Таким образом, предложенный двигатель может быть универсален и использовать для своей работы различные рабочие тела, такие, как рабочие газы от сжигания топливно-воздушной смеси (как двигатели внешнего или внутреннего сгорания), пара (водяного или иной природы, например, такой, как легкокипящие жидкости, фреоны или аммиак), сжатых газов для пневмоприводов или поток жидкости в гидроприводах, преобразуя их внутреннюю энергию в механическую энергию вращения выходного вала. Двигатель также прост в изготовлении и эксплуатации, обладает очень высокими удельными и мощностными характеристиками и массогабаритными показателями.