Лопасть-поршень роторно-поршневого двигатеоя внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: лопасть-поршень 4 содержит направляющие элементы, которые связаны при помощи шарнира с лопастью и снабжены роликами 5 с опорами , установленными в отверстиях направляющих элементов. Направляющие элементы снабжены отверстиями, расположенными ниже шарнира параллельно последнему, в которых установлены торсионные упругие элементы 27, снабженные рычагами 28 с проушинами, обращенными в сторону опор роликов 5. Опоры роликов 5 выполнены в виде эксцентриковых цапф, наружные эксцентрики которых смещены в разные стороны в плоскости, перпендикулярной продольной оси лопасти-поршня 4, а внутренние эксцентрики расположены в плоскости продольной оси лопасти-поршня и входят в проушины рычагов 28 торсионного элемента 27. Наличие торсионного элемента позволяет перераспределить нагрузку на ролики в процессе работы и повысить надежность их работы. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 02 В 55/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773428/06 (22) 09.01.91 (46) 30,10.92, Бюл. N 40 (75) P.À.Ãðèñîðüníö (56) Авторское свидетельство СССР

N 1245732, кл F 02 В 55/00 1984 (54) ЛОПАСТЬ-ПОРШЕНЬ РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ (57) Сущность изобретения: лопасть-поршень 4 содержит направляющие элементы, которые связаны при помощи шарнира с лопастью и снабжены роликами 5 с опорами, установленными в отверстиях направляющих элементов. Направляющие элементы снабжены отверстиями. расположенными

„„5U„„1772377 А1 ниже шарнира параллельно последнему, в которых установлены торсионные упругие элементы 27, снабженные рычагами 28 с проушинами, обращенными в сторону опор роликов 5, Опоры роликов 5 выполнены в виде эксцентриковых цапф, наружные эксцентрики которых смещены в разные стороны в плоскости, перпендикулярной продольной оси лопасти-поршня 4, а внутренние эксцентрики расположены в плоскости продольной оси лопасти-поршня и входят в проушины рычагов 28 торсионного элемента 27. Наличие торсионного элемента позволяет перераспределить нагрузку на ролики в процессе работы и повысить надежность их работы. 1 з,п.ф-лы, 6 ил, 1772377

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к гидравлическим обьемным машинам и к роторным двигателям внутреннего сгорания, а именно к устройствам, повышающим надежность и долговечность работы роторных двигателей внутреннего сгорания с заслонками, скользящими в пазах ротора.

Создание работоспособных и экономичных раторных двигателей задерживается в основном из-эа трудностей, связанных с обеспечением герметичности рабочего пространства, образуемого ротором и корпусом, при приемлемом механическом КПД.

Известны схемы двигателей с заслонками, скользящими в пазах ротора, а также двигатели с уплотняющими лопатками.

Известен также роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий лопасти-поршни, установленные на валу ротора, на направляющих элементах, несущих ролики. Ролики обкатываются по двухсторонним профилированным беговым дорожкам корпуса. Это техническое решение наиболее близко предложенному и принято за прототип, Существенным недостаткам этой лопасти-поршня является неподвижность оси ролика, т,е; неприспособленность роликов к геометрии беговой дорожки, а следовательно, неравномерность распределения центробежных сил инерции на оба ролика

-.лопасти-поршня, Технологично невозможно выполнить точно двухсторонние беговые дорожки, зеркально расположенные относительно друг друга в корпусе двигателя с обеих сторон лопасти-поршня, Геометрия беговых двухсторонних дорожек может быть выполнена на станках с числовым программным управлением с точностью до

0,05„,0,10 мм относительно друг друга. При таких отклонениях возникает неравномерность и неодновременность контакта обоих роликов с поверхностью беговой дорожки.

В результате неодновременного контакта роликов возникает перегрузка одного из них и воэможность поломки несущих ролики направляющих элементов (цапф), Значительная перегрузка цапфы ролика, воспринимающего полную нагрузку, возникающую от силы инерции лопасти, приводит к деформации цапфы и ее прогибу, что приводит к резкому увеличению контактных напряжений иа поверхностях беговых дорожек и роликов, В результате перекоса образующей ролика к поверхности беговой дорожки существенно меняется .характер контакта, что приводит к значительному сокращению линии контакта, а именна приводит к кромачнаму контакту.

Такой контакт снижает срок службы указанного сопряжения, а следовательно, и двигателя в целом.

Кроме этого, возникающие перекосы

5 плоскости лопасти-поршня относительна плоскости ротора приводят к нарушению контакта с уплотнительными элементами этих поверхностей, что приводит к утечке рабочего тела, снижению мощности и удель10 ных весогабаритных показателей раторного двигателя, Целью изобретения является повышение надежности и долговечности работы двигателя, 15 Поставленная цель достигается тем, что в направляющих элементах лопасти ниже шарнира и параллельно ега аси выпал IGHbt отверстия, в которых установлен торсионный упругий элемент, снабженный рычага20 ми с проушинами, обращенными в сторону опор роликов, а опоры роликов выполнены в виде эксцентриковых цапф, наружные эксцентрики которых, снабженные роликами, размещены в разные стороны в плоскости, 25 перпендикулярной продольной аси лопасти-поршня, а внутренние эксцентрики расположены в плоскости продольной аси лопасти-поршня в направлении шарнира и входят в проушины рычагов торсионного

30 элемента, Для ограничения максимальных поворотов рычагов установлены двух„;оранние ограничители-упоры, На фиг.1 изображена конструкция раторного двигателя, общий вид; на фиг.2—

35 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — конструкция лопасти-поршня (кинематическая схема); на фиг,4 — вид по стрелке Б на фиг.3; на фиг.5 — разрез  — В на фиг.4; на фиг.б — разрез Г-Г на фиг,5;

40 В корпусе 1 двигателя на валу 2 установлен ротор 3 с лопастями-поршнями 4. Лопасти-поршни 4 имеют ролики 5, находящиеся в двухсторонних беговых дорожках 6. Лопасти-поршни 4 соединены шарнирами 7 с

45 поршнями 8, имеющими боковые стабилизаторы-вытеснители 9 и юбку 10, В канавке поршня установлены радиальные уплотнительные элементы 11, Ротор 3 с обеих сторон поджимается торцовыми уплотнениями

50 12, пружиной 13. Внутренняя полость корпуса 1 состои из сектора всасывания 14, сектора сжатия 15, сектора сгорания (расширения) 16 са свечой 17, а также сектора выхлопа 18. Горючая смесь(воздух) поступа55 ет через всасывающий коллектор 19, а удаление отработавших газов происходит через выпускной коллектор 20. Ролики 5 установлены на цапфах 21 кривошипны < валов 22, оси 23 цапф 22 смещены на величину е относительна осей 24 кривашипных вэлав

1 772377 обеих сторон лопастей-поршней, обкатыва- 55 ются а двухсторонних беговых дорожках и воспринимают половину суммарной силы инерции, действующей на лопасть-поршень, в случае, если погрешности изготовления двухсторонних беговых дорожек

21. Кривошипные валы 21 с осями 24 установлены в отверстиях, выполненных в щеках 25 лопасти-поршня 4, Во внутренней полости лопасти-поршня 4 под днищем 26 цилиндрического шарнира 7 поршня 8 в щеках 25 лопасти-поршня 4 шарнирно установлен торсионный упругий элемент 27, соединенный жестко с рычагами 28. Рычаги

28 имеют пазы 29, в которые в одят цапфы

30 с осями 31. которые смещены на величину е вдоль оси лопасти-поршня 4 в сторону цилиндрического шарнира 7 поршня 8, Рычаги 28 имеют двухсторонние ограничителиупоры 32, ограничиваю цие максимальные повороты рычагов 28 в обе стороны.

Роторный двигатель с предлагаемой ло пастью-поршнем работает следующим образом, При вращении ротора 3 по часовой стрелке а секторе всасывания 14 происходит разрежение и горю ая смесь (воздух) через всасывающий к. лле;;тор 19 поступает в сектор всасывания 14. Затем в результате изменения первона ального обьема в секторе сжатия 15 происходит сжатие горючей смеси (воздуха), ко-орая сопла;.еняе:- я в секторе сгорания 16 в результате искрообразова-Iия. При ciîрании торючей смеси давление газов мгновенно растзт и равномерно распространяется по всему сектору сгорания 18, Вследствле тога, что лопастьпоршень 4 слева в сектоое сгорания 16 максимально утоплена Б лазу ротора 3, а лопасть-поршень 4 справа максимально аыдвинута, образуется избыточная поверхность относительно оси вала 2 двигателя. В результате давления газов на избыточную поверхность образуется крутяший момент, вращающий ротор 3 по часовой стрелке, Отработанные газы поступают в сектор выхлопа 18, откуда удаляются сначала под собственным избыточным давлением, а затем в результате их вытеснения при уменьшении обьема в секторе выхлопа в выпускной коллектор 20. Процессы всасывания, сжатия, рабочий ход и выпуск повторяются. Причем рабочий цикл совершается за поворот ротора 3 на 360 во всех четырех камерах. Каждый процесс (такт) совершается за 90 поворота ротора 3.

Предлагаемая конструкция лопастипоршня работает следующим образом.

При вращении ротора 3 вместе с лопастями-поршнями 4 ролики, находящиеся с

1п

>5

50 равны нулю. В реальных условиях и":ãàòîî ления двухсторонних беговых дорожек на станках с числовыM програмMíûм управлением погрешности изготовления находятся а пределах 0.05...0,10 мм.

В этом случае при вращении ротора ролик, находящийся а беговой дорожке в зоне с погрешностью исполнения 0,10 мм, переместится под действием момента, равного произведению половины силы инерции на плечо е, и повернет кривошипный вал 22 на угол а на величину погрешносги 0,10 мм.

При этом внутренняя цапфа 30 повернет рычаг 28 на этот же угол а, но в противоположную сторону, и вместе с ним торсионный упругий элемент 27. Рычаг 28, находящийся на другом конце торсионного упругого элемента, не повернется на угол и не повернет кривошипный вал 22 и ролик 5 на угол а с противоположной стороны. При этом торционный упругий элемент 27, закручиваясь, передаст момент на противоположный ролик 5, находящийся в данный момент в зоне беговой дорожки, без погрешности. Таким образом, будет происходить равномерно распределение силы инерции на ролики 5 и сглажлвание силы удара за счет скручивания торсионного упругого элемента 27. Если жесткость торсионного упругого элемента

27 на данном режиме работы двигателя значительна по сравнению с действующей силой инерции, то ролик 5 при этом не повернется на угол а и центр тяжести логасти-поршня 4 переместится на половину величины относительной погрешности профиля беговой дорожки, т.е. на величину

0,05 мм при максимальной относительной погрешности 0,10 мм. Такая закономерность перемещения центра гяжести лопасти-поршня 4 определяется величиной средней линии прямоугольного треугольника, у которого гипотенузой является расстояние между осями 23 цапф роликов 5, а наименьшим катетом является величина относительной погрешности профиля беговой дорожки. Такое незначительное отклонение центра тяжести лопасти-поршня 4 от теоретического профиля движения центра тяжести практически не поалияе отрицательно на динамику работы роторного двигателя внутреннего сгорания.

Предлагаемое конструктивное решение лопасти-поршня улучшает динамические качества работы двигателя при движении и переходе лопасти-поршня с прямолинейного участка на радиусный участок, Предлагаемая конструкция лопагтипоршня обеспечивает долговечность и на t772377 дежность роторного двигателя внутреннего сгорания, Конструкция лопасти-поршня увеличивает воэможность форсирования по частоте вращения ротора. 5

Формула изобретения

1. Лопасть-поршень роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания. со-, держащая направляющие элементы, 10 связанные с лопастью шарниром и снабженные роликами с опорами, установленными в отверстиях, направляющих элементов. отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговеч- 15 ности работы, в направляющих элементах лопасти ниже шарнира и параллельно его оси выполнены отверстия, в которых установлен торсионный упругий элемент, снабженный рычагами с проушинами, обращенными в сторону опор роликов, а опоры роликов выполнены в виде эксцентриковых цапф, наружные эксцентрики которых, снабженные роликами, смещены в разные стороны в плоскости, перпендикулярной продольной оси лопасти-поршня, а внутренние эксцентрики расположены в плоскости продольной оси лопасти-поршня в направлении шарнира и входят в проушины рычагов торсионного элемента, 2, Лопасть-поршень по п.1. о т л и ч а ющ а я с я тем, что на направляющих элементах по обе стороны рычагов торсионного элемента установлены ограничители-упоры.

1772377

177?377

Составитель Р, Григорьянц

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О, Юрковецкая

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3825 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5