Четырехтактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области двигателестроения. Двигатель содержит ротор, состоящий из внутренней и внешней частей, установленных на неподвижную трубчатую ось с возможностью неравномерного вращения относительно друг друга. Внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси и двух дисков, между которыми закреплена пара лопастей, а внешняя часть выполнена в виде цилиндра с закрепленной на нем парой лопастей. Ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку. Предложенная конструкция позволяет повысить КПД и экономичность двигателя. 14 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения.

Из патентной литературы известен четырехтактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (RU, патент 2023184 C1, кл. F 02 B 53/00, 1994 г. ), содержащий неподвижный цилиндр (статор), внутри которого установлена неподвижная трубчатая ось. На ось установлен ротор, состоящий из внутренней и внешней частей. Каждая часть ротора содержит пару лопастей. При работе двигателя внешняя и внутренняя части ротора неравномерно вращаются относительно друг друга, при этом их движение согласуется кулисным механизмом. Рабочее пространство двигателя разделено на четыре сектора двумя парами лопастей. Ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку, которая делит внутреннее пространство оси на две полости, а именно полость впуска смеси и полость выпуска отработавших газов.

При использовании в качестве согласующего кулисного механизма неизбежны потери на разгон и торможение кулисы и повышенный износ подшипников скольжения кулисы. Размещение рабочих лопастей в неподвижном корпусе также имеет принципиальный недостаток: рабочие такты, поочередно происходящие в каждом из секторов, образуемых лопастями, привязаны к определенным частям неподвижного корпуса, а именно воспламенение и горение за тем местом, где расположена свеча зажигания (или форсунка). Из-за неравномерного нагрева корпус двигателя подвергается деформации и поэтому необходимо сильное охлаждение, что снижает КПД двигателя. Кроме того, наличие неподвижного корпуса является причиной более быстрого износа лопастей и цилиндра, так как лопасти по отношению к цилиндру движутся быстрее, чем по отношению друг к другу. Это снижает экономичность двигателя. Задачей является повышение КПД и экономичности двигателя.

Технический результат достигается тем, что четырехтактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, состоящий из внутренней и внешней частей, установленных на неподвижную трубчатую ось с возможностью неравномерного вращения относительно друг друга, при этом ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку, при этом внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси и двух дисков, между которыми закреплена пара лопастей, а внешняя часть - цилиндра с закрепленной на нем парой лопастей.

Движение внутренней и внешней частей ротора согласуется механизмом, состоящим из двух пар цилиндрических шестерен и трех эллиптических шестерен.

Перечень фигур графических изображений.

Фиг. 1-3 - ротор и согласующий механизм в прямоугольных координатах.

Фиг. 4 -Ротор и согласующий механизм в аксонометрии.

Фиг. 5 -6 - ротор в прямоугольных координатах, разрез.

Фиг. 7 -ротор в аксонометрии, разрез.

Фиг. 8 - внешняя часть ротора.

Фиг. 9 -внутренняя часть ротора.

Фиг. 10-13 - схематическое изображение положения деталей ротора и согласующего механизма за время работы ротора.

Фиг. 14 - схематическое изображение ротора, внутренняя и внешняя части которого сдержат по 4 лопасти.

Внешняя часть ротора выполнена в виде цилиндра (1) с закрепленной на нем парой рабочих лопастей (4, 4a). Внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси (8) и двух дисков (6, 6а), между которыми закреплена вторая пара лопастей (7, 7а) Цилиндр внешней части ротора с обеих сторон закрыт крышками (2, 2а).

Крышка 2 имеет зубчатый венец и служит шестерней, соединяющей внешнюю часть ротора с согласующим механизмом. Через середины крышек (2, 2а) проходит неподвижная трубчатая ось (3), во внутренней полости которой имеется перемычка (5), которая делит внутреннюю полость на две полости, а именно полость впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов.

Трубчатая ось (8) и два диска (6,6а) внутренней части ротора закреплены между собой. Трубчатая ось (8) установлена на неподвижной трубчатой оси (3), проходит через крышку (2) и содержит шестерню (9), соединяющую внутреннюю часть ротора с согласующим механизмом. Шестерни (2) и (9) выполнены одинакового диаметра и с одинаковым числом зубцов.

Согласующий механизм состоит из двух шестерен (10, 10а) с диаметром и числом зубцов вдвое меньшим, чем у шестерен (2) и (9), и трех эллиптических шестерен (11, 11а, 11Ь), оси которых расположены в одном из фокусов эллипса. Средняя эллиптическая шестерня (11b) зацеплена на валу отбора мощности (12). На вспомогательной оси (13) закреплены цилиндрическая шестерня (10), находящаяся в сцеплении с шестерней (2), и эллиптическая шестерня (11), находящаяся в сцеплении с эллиптической шестерней (11b). На вспомогательной оси (13a) закреплены цилиндрическая шестерня (10a), находящаяся в зацеплении с цилиндрической шестерней (9), и эллиптическая шестерня (11a), находящаяся в зацеплении также с эллиптической шестерней (11b).

На схематических рисунках (фиг. 10-13) представлено взаимодействие внешней и внутренней частей ротора и деталей согласующего механизма за время одного оборота эллиптической шестерни (11b), т.е. полуоборота ротора. На фиг. 10 в секторе 1 между лопастями (7 и 4а) закончилось всасывание, в секторе II закончилось сжатие, в секторе III закончился рабочий ход, в секторе IV закончен выпуск отработавших газов. Эллиптические шестерни находятся в нейтральном положении, газы, возникающие при воспламенении в секторе II, оказывают одинаковое давление на лопасть (4) и лопасть (7), которые передают его через шестерни (10) и (10a) и эллиптические шестерни (11) и (11a) на шестерню (11b).

Двигаясь по инерции, части ротора выводят шестерни из нейтрального положения. Теперь расстояние от оси (13) до зубцов шестерни (11b) меньше, чем от оси (13а) до зубцов шестерни (11b), а расстояние от оси (12) до зубцов шестерни (11) больше, чем от оси (12) до зубцов шестерни (11a), т.е. сумма рычагов при передаче усилия такова, что давление газов в секторе II в состоянии поворачивать всю систему в нужном направлении и осуществить рабочий ход. На фиг. 12 детали двигателя представлены в положении половины рабочего хода в секторе II. В секторе III происходит выпуск отработавших газов, в секторе IV - всасывание рабочей смеси, в секторе I - сжатие. Разность величины действующих рычагов наибольшая, скорость движения внешней части ротора наибольшая, внутренней части ротора - наименьшая.

Дальнейшее движение приводит к положению, изображенному на фиг. 12, где эллиптическая шестерня совершила половину оборота и снова находится в положении равновесия. В секторе I закончено сжатие, предстоит рабочий ход. Движение по инерции выводит систему из равновесия, но теперь перевес у усилия, передаваемого с лопасти внутренней части ротора. По окончании рабочего хода в секторе I ротор завершил половину оборота, эллиптическая шестерня (11b) - полный оборот, на месте, где была лопасть (4), теперь лопасть (4a), а эллиптические шестерни в том же положении, что и на фиг. 10. Итак, за один оборот ротора происходит 4 рабочих хода поочередно в четырех секторах. Эллиптические шестерни за это время совершают два оборота, поочередно ускоряя и замедляя движение частей ротора, поочередно передавая усилие на вал отбора мощности. Количество лопастей в роторе может быть 8 или 16.

Формула изобретения

Четырехтактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий ротор, состоящий из внутренней и внешней частей, установленных на неподвижную трубчатую ось с возможностью неравномерного вращения относительно друг друга, при этом ось служит для впуска воздушно-топливной смеси и выпуска отработавших газов и имеет внутри перемычку, отличающийся тем, что внутренняя часть ротора выполнена в виде трубчатой оси и двух дисков, между которыми закреплена пара лопастей, а внешняя часть - цилиндра с закрепленной на нем парой лопастей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14