Роторно-пластинчатый двигатель

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при конструировании двигателей роторного типа. Роторно-пластинчатый двигатель содержит статор 1, внутренняя поверхность которого в сечении, перпендикулярном оси 3 вращения ротора 4, выполнена в виде замкнутой кривой, стенки которого параллельны оси вращения ротора 4. Ротор 4 выполнен со сквозным радиальным пазом 6, проходящим через центр вращения ротора 4. В пазу 6 установлена с возможностью возвратно-поступательного движения пластина 5, контактирующая своими концами, снабженными уплотнениями, с внутренней поверхностью статора 1. Полость статора 1 содержит свечу зажигания 7, впускное и выпускное окно 8 и 9. Очертания внутренней поверхности статора 1 заданы выражением в полярных координатах. Ось 3 ротора 4 совпадает с осью полости статора 1. Изобретение направлено на обеспечение работоспособности двигателя за счет обеспечения привязки оси вращения ротора 4 к продольной оси полости статора 1, позволяющей при поперечной подвижности пластины 5 беспрепятственно вращаться ротору 4 в пределах контура поперечного сечения полости статора 1 в постоянном контакте с ним. 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при конструировании двигателей роторного типа.

Известна конструкция асимметричного двигателя (см. RU №2005197, F01C 1/344, 1989). Двигатель содержит статор, в расточке которого эксцентрично установлен ротор с лопатками, статор выполнен с профилированным участком со стороны выпускного отверстия, который описан по кривой, образованной концом радиуса-вектора, равного по модулю радиусу исходного цилиндра с центром, смещаемым от оси расточки статора в сторону выпускного отверстия на расстояние, равное сумме эксцентриситета и величины, обратной уменьшению зазора между ротором и исходной цилиндрической поверхностью статора, перпендикулярно к линии, соединяющей оси ротора и расточки статора.

Известна роторно-пластинчатая машина (см. SU №1838633, F01C 1/344, 1991). Она содержит полый цилиндрический ротор с приводом и продольными радиальными пазами с противолежащими дугообразными вогнутыми поверхностями, эксцентрично размещенный в расточке корпуса. Во вкладышах установлены разделительные пластины с проушинами, охватывающими ось, совпадающую с осью расточки корпуса. Вкладыши размещены с возможностью поворота в радиальных пазах ротора и имеют каждый два дугообразных и два плоских контактных участка, расположенных на наружной поверхности каждого вкладыша со стороны паза ротора и со стороны пластины соответственно, с ними взаимодействующих. В одном из двух на каждую пластину вкладышей выполнен сквозной канал, соединяющий между собой полости дугообразными и плоскими контактными участками. Эти полости сообщены с полостью разрежения.

Известен пневматический ротационный двигатель (см. RU №2018695, F01C 1/344, 1991). Двигатель содержит ротор с радиальными пазами, который эксцентрично установлен в статоре с внутренней цилиндрической поверхностью и торцевыми крышками. Разделительные лопасти со скосами на торцевых поверхностях со стороны ротора размещены в пазах с образованием в статоре рабочих камер. На торцевых поверхностях крышек со стороны ротора выполнены конические выступы, продольные оси которых совпадают с продольной осью статора.

Недостатками описанного двигателя являются невысокая надежность и сложность конструкции.

Известен также роторно-пластинчатый двигатель, содержащий статор, внутренняя поверхность которого в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, выполнена в виде замкнутой кривой, стенки которого параллельны оси вращения ротора, выполненного со сквозным радиальным пазом, проходящим через центр вращения ротора, в котором установлена с возможностью возвратно-поступательного движения пластина, контактирующие своими концами, снабженными уплотнениями, с внутренней поверхностью статора, причем полость статора содержит свечу зажигания, впускное и выпускное окно (см. RU №2139992, F01C 1/344, 1998).

Недостатком описанного двигателя является его неработоспособность, поскольку при отсутствии задания местоположения оси вращения ротора и неопределенности сечения полости статора, которое задано как «эллипсоподобное», непонятно как сможет проворачиваться ротор.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в обеспечении работоспособности двигателя.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в том, что обеспечена «привязка» оси вращения ротора к продольной оси полости статора, позволяющая при поперечной подвижности пластины беспрепятственно вращаться ротору в пределах контура поперечного сечения полости статора, в постоянном контакте с ним.

Для решения поставленной задачи роторно-пластинчатый двигатель, содержащий статор, внутренняя поверхность которого в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, выполнена в виде замкнутой кривой, стенки которого параллельны оси вращения ротора, выполненного со сквозным радиальным пазом, проходящим через центр вращения ротора, в котором установлена с возможностью возвратно-поступательного движения пластина, контактирующие своими концами, снабженными уплотнениями, с внутренней поверхностью статора, причем полость статора содержит свечу зажигания, впускное и выпускное окно, отличается тем, что очертания внутренней поверхности статора, заданы выражением в полярных координатах:

,

где R - радиальное расстояние в плоскости перпендикулярной оси вращения ротора от нее до точки на поверхности полости статора, м;

D - ширина пластины, м;

1≤N<∞ - ряд натуральных чисел, задающий значение вариантов очертания внутренней поверхности статора;

1≤n<∞ - ряд натуральных чисел, задающий значение множителя ϕ

hn = R/H - коэффициент смещения пластины;

Н - длина пластины, м;

ϕ - угол поворота пластины; град,

причем ось ротора проходит через точку R=0 и совпадает с осью полости статора.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан поперечный разрез двигателя; на фиг. 2 - форма пластин; на фиг. 3 - схема работы двигателя, на фиг. 4-5 варианты профиля статора, причем, на фиг. 4 вариант с наибольшим значением R по оси У, а на фиг. 5 с наименьшим значением R по оси У.

Роторно-пластинчатый двигатель содержит неподвижный статор 1, выполненный, как цилиндр, внутренняя поверхность 2 которого, в сечении, перпендикулярном оси 3 вращения ротора 4, выполнена в виде замкнутой кривой очертания внутренней поверхности статора, заданы выражением в полярных координатах:

где R - радиальное расстояние в плоскости перпендикулярной оси вращения ротора от нее до точки на поверхности полости статора, м;

D - ширина пластины, м;

1≤N<∞ - ряд натуральных чисел, задающий значение вариантов очертания внутренней поверхности статора;

1≤n<∞ - ряд натуральных чисел, задающий значение множителя ϕ

hn=R/H - коэффициент смещения пластины;

Н - длина пластины, м;

ϕ - угол поворота пластины; град.

При этом ось 3 вращения ротора 4 проходит через точку R=0 и совпадает с осью 5 полости 2 статора 1.

Ротор 4 снабжен пластиной 5, установленной в его радиальном пазу 6 (проходящем через ось 3 вращения ротора и являющейся его осью симметрии), с возможностью возвратно-поступательного перемещения. По периметру пластины 5, где она контактируют с поверхностью внутренней полости 2 статора 1, размещены уплотнения (на чертежах не показаны) выполненные известным образом. Таким образом, внутренняя поверхность статора 1 выполнена так, что пластина 5, при повороте на произвольный угол, разделяет полость 2 на две камеры неодинакового объема (кроме положения, когда пластина ориентирована в плоскости симметрии полости 2 статора 1), в одну из которых подается рабочая смесь, а из другой осуществляется сброс отработанных газов. Для этого двигатель содержит свечу зажигания 7, впускное 8 и выпускное 9 окна, которые могут быть выполнены, как на стенках статора, так и его торцах. При этом свеча зажигания 7, предпочтительно, размещена в плоскости симметрии полости 2 статора 1, впускное 8 и выпускное 9 окна размещены симметрично относительно упомянутой плоскости, они снабжены клапанами известной конструкции, обеспечивающими их срабатывание.

Давление рабочей смеси на пластину 5 в процессе наполнения горючим соответствующей камеры и при расширении газов в ней при воспламенении горючего заставляет ротор 4 поворачиваться, одновременно из второй камеры, происходит сброс отработанных газов. При вращении ротора 4 объем рабочей смеси в камере, заключенной между пластинами, поверхностью ротора и внутренней поверхностью полости 2 статора 1, изменяется от минимального в зоне до максимального.

Двигатель работает следующим образом.

В первой камере 10 впускное 8 окно переходит из закрытого положения в открытое. В результате происходит впрыск топлива и последующее его воспламенение свечой зажигания 7. Давление рабочей смеси на пластину 5 вызывает вращение ротора 4 (против часовой стрелки), т.к. площадь пластины с разных сторон вращения ротора неодинакова. После поворота на угол 180°, сжатые газы (продукты воспламенения и горения топлива) оказываются о второй камере 11, а в первой камере 10 оказывается объем разряженных газов (которых ушли через выпускное 9 окно), вытесненный туда при развороте пластины 5.

При этом во второй камере 11 под давлением газов открывается выпускное окно 9, а в первой камере 10 впускное 8 окно переходит из закрытого положения в открытое. В результате происходит впрыск топлива и последующее его воспламенение. Давление рабочей смеси на пластину 5 вызывает вращение ротора 4 (против часовой стрелки) т.к. площадь пластины с разных сторон вращения ротора неодинакова и противодавления газов во второй камере 11 нет ( отработанные газы выброшены из полости 2 статора 1).

Далее все повторяется.

Данный двигатель может быть изготовлен с применением известных технологий и материалов.

Роторно-пластинчатый двигатель, содержащий статор, внутренняя поверхность которого в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, выполнена в виде замкнутой кривой, стенки которого параллельны оси вращения ротора, выполненного со сквозным радиальным пазом, проходящим через центр вращения ротора, в котором установлена с возможностью возвратно-поступательного движения пластина, контактирующая своими концами, снабженными уплотнениями, с внутренней поверхностью статора, причем полость статора содержит свечу зажигания, впускное и выпускное окно, отличающийся тем, что очертания внутренней поверхности статора заданы выражением в полярных координатах:

где R - радиальное расстояние в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, от нее до точки на поверхности полости статора, м;

D - ширина пластины, м;

1≤N<∞ - ряд натуральных чисел, задающий значение вариантов очертания внутренней поверхности статора;

1≤n<∞ - ряд натуральных чисел, задающий значение множителя ϕ;

hn=R/H - коэффициент смещения пластины;

Н - длина пластины, м;

ϕ - угол поворота пластины; град,

при этом ось ротора проходит через точку R=0 и совпадает с осью полости статора.



 

Похожие патенты:

Изобретение направлено на создание простой и эффективной конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания. Указанный технический результат достигается тем, что тороидальный рабочий цилиндр разделяется на рабочие камеры парами элементов, каждая из которых состоит из лопасти (поршня) и шлюзовой камеры, а механизм движения шлюзовой камеры обеспечивает возможность беспрепятственного управляемого перемещения лопасти (поршня) и газовой смеси вдоль по цилиндру с сохранением сжатия и состава сжатой газовой смеси.

Изобретение относится к роторно-поршневому двигателю. Двигатель содержит по меньшей мере две рабочие камеры, образуемые корпусом (1), вращающимся в нем рабочим ротором (2) и по меньшей мере одним дополнительным ротором (3).

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, а именно к насосам, гидромоторам и двигателям. Роторная машина по первому варианту содержит неподвижный корпус 1 с рабочей камерой, ротор 3 с выступом 8, установленный на оси 4 и имеющий лопасти 5 с выступами 7, установленные на дополнительной оси 6, расположенной эксцентрично относительно оси 4 ротора 3.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, насосам, гидромоторам и двигателям. Роторно-лопастная машина содержит неподвижный корпус 1 с осью 4, соединенной с эксцентрично расположенной второй осью 6, канал подачи 10 и канал отвода 11 рабочей среды.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям Стирлинга. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к производству двигателей малой мощности. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, ротор с выступами и кольцевые реборды.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. Двигатель содержит корпус 1, крышки 2 и 3, вал 4, ротор 6, поворотные заслонки 7, 8 и 9, постоянно поджатые к ротору 6 пружинами 10 и 11.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, состоящий из двух секций 1 и 2 с полостями сжатия и расширения, перегородку 3, крышки 4 и 5, вал 6, роторы 8 и 9 в виде дисков, поворотные заслонки 11, 12, 13 и 14, систему подачи топлива, систему зажигания.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторно-лопастному двигателю внутреннего сгорания. Двигатель содержит статор 1 с впускными и выпускными окнами 2 и 3, отверстиями для свечей зажигания 12 и рабочими камерами 4 забора и сжатия топливовоздушной смеси, чередующимися с рабочими камерами 5 расширения и удаления продуктов горения, жестко закрепленный на валу цилиндрический ротор 16 с продольными пазами, в которых размещены лопатки.

Изобретение относится к роторным расширительным машинам. Машина содержит корпус 1 с камерой 4, имеющей внутреннюю замкнутую цилиндрическую поверхность 5, образующие которой параллельны оси камеры 4, и две торцевые поверхности 6, 7.

Группа изобретений относится к роторно-лопастному двигателю. Двигатель имеет две пары лопастей на двух полых валах, делящих камеру на четыре рабочих камеры переменного объема, каналы и окна газообмена, механизм связи лопастей, выполненный неподвижным соединением водил двух планетарных кривошипно-шатунных механизмов, установленных с торцов камеры, предкамеру, вынесенную за пределы камеры, форсунку, установленную в предкамере, канал, соединяющий предкамеру с рабочей камерой и разделенный перегородкой на участок впуска и выпуска. Двигатель имеет свечу накаливания с элементом накаливания. Предкамера выполнена теплоизолированной в виде дуги, огибающей перегородку. Запирающий элемент воздушного клапана выполнен наиболее удаленной от оси вращения лопасти рабочей поверхностью лопасти с возможностью перекрытия окон газообмена. Расстояние между окнами газообмена предкамеры выполнено с возможностью перекрытия этих окон. Группа изобретений направлена на увеличение ресурса, эффективности сгорания топлива, упрощение создания компрессии, снижение термической напряженности лопасти и обеспечение работы двигателя на топливе с низкой детонационной стойкостью. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, насосам, гидромоторам и двигателям. Роторно-лопастная машина содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой вращается ротор 3, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью 4, вокруг которой подвижно расположены лопасти 5 с образованием изменяющегося межлопастного пространства. Внутри лопасти 5 расположена рабочая камера 6, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции 7 и 8 подвижным поршневым валом 9, выполненным цельным и расположенным на роторе 3. Внешняя секция 7 имеет внешний канал 14 и внешнее окно 13, расположенное в корпусе 1 и проходящее вдоль длины внешней секции 7. Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик с уменьшением пневмогидравлических и механических потерь и повышение КПД устройства. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

Группа изобретений относится к области машиностроения, энергетики и транспорта и может быть использована в качестве привода, движителя или детандера. По первому варианту двухосевая машина содержит внешний и внутренний контуры 1 и 2 тел вращения и не менее чем один запорный элемент 3. Контур 2 расположен в контуре 1 с возможностью его вращения относительно контура 1 и между ними образована рабочая полость, в которой образованы вход 5 и выход 6. Элемент 3 установлен в контуре 2 с возможностью перемещения относительно него и контура 1. Оси контуров 1 и 2 расположены несоосно. Центры симметрии контуров 1 и 2 смещены относительно друг друга. Элемент 3 разделяет рабочую полость на зоны высокого и низкого давления и выполнен с возможностью перемещения рабочего тела от входа 5 к выходу 6 при вращении контура 2. Между поверхностью контура 2 и частью поверхности контура 1 образовано место 11 уплотнения, состоящее из спиральной поверхности и двух разнесенных на 180 градусов поверхностей, расположенных в контуре 1. Группа изобретений направлена на увеличение рабочего объема при одновременном уменьшении веса и размеров. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым энергетическим установкам для надводных и подводных плавсредств. Роторная энергетическая судовая установка состоит из главного и вспомогательного двигателей. Роторные секции каждого из двигателей содержат корпус с двумя внутренними смежными цилиндрическими расточками, в которых на валах установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях роторы от давления рабочего тела на их выступы. Главный двигатель как пропульсивная установка для надводного или подводного плавсредства, работающая от внешней подачи рабочего тела, располагается за пределами корпуса судна с возможностью изменения места положения, глубины погружения, углов наклона и подъема из воды в походных условиях. Достигается повышение КПД и удельной мощности с улучшенными массогабаритными показателями при расположении ее в воде за пределами корпуса. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Двигатель внутреннего сгорания состоит, по меньшей мере, из одной роторной секции. Механизм роторной секции размещен внутри ротора. Силовой вал секции выполнен монолитным с плоским треугольным диском в его середине. На диске на оси каждой из трех вершин на обеих его плоскостях жестко закреплены цевки. Каждая цевка установлена в подшипниковой опоре со стороны одной из двух плоскостей одного из свободных эксцентриков. Эксцентрик представляет собой плоский диск. В другой подобной подшипниковой опоре данного эксцентрика со стороны другой его плоскости установлена одна из цевок, каждая из которых принадлежит одному из двух съемных крайних дисков ротора треугольного профиля и по одной жестко закреплена на оси симметрии одной из трех его вершин. Расстояние между осями подшипниковых опор каждого эксцентрика равно длине прямой линии эксцентриситета, на которую в профиле секции ось ротора отстоит от коренной оси вала. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности работы, упрощение конструкции двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания. В роторной секции двигателя c силовой цевочной муфтой основными силовыми звеньями являются три ее параллельных плоских диска треугольного профиля. Средний диск муфты, имеющий три круглых сквозных отверстия, принадлежит монолитному валу. Два боковых диска, на которых параллельно оси ротора своими двумя концами закреплены три цевки, являются боковыми крышками ротора. Одна из каждых цевок через свой ролик качения в профиле имеет непрерывный точечный контакт с внутренней цилиндрической поверхностью одного из сквозных отверстий диска вала. Механизм секции снабжен дополнительной боковой крышкой статора со сквозным осевым отверстием, закрепленной сбоку и параллельно между статором и одной статорной крышкой, на которой укреплен коренной подшипник вала. Эксцентрик секции с возможностью вращения установлен на роторе и статоре через шариковые подшипники качения, а также на одной из плоскостей своего диска вдоль эксцентрической оси он содержит дополнительный выступ в форме полого кругового цилиндра, на котором соосно и жестко закреплен круговой сектор диска его балансировочного противовеса. Противовес расположен за пределами объема рабочей полости статора между внешней плоскостью дополнительной боковой крышки и внутренней плоскостью той боковой статорной крышки, в которой соосно установлен коренной подшипник вала и шариковый подшипник качения, при помощи которого выступ эксцентрика опирается на статор. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности работы двигателя. 7 ил.

Изобретение относится к гидропневмонасосам и моторам и может быть использовано в машиностроении. Пластинчатая роторная объемная машина содержит одну пластину 5 в сквозном пазу 4 ротора 3, размещенного эксцентрично в некруглой полости корпуса 1. Кольцевой зазор 7 между ротором 3 и отверстием 8 во фланце 6 выполнен расширяющимся от паза 4 с пластиной 5 в роторе 3 к подшипниковому узлу во фланце 6 и уплотнен острой частью кольца 9, упруго поджатого к зазору 7. Зазор между ротором 3 и корпусом 1 уплотнен размещенным в корпусе 1 уплотнителем 13, упруго прижатым к ротору 3 своей вогнутой поверхностью, где радиус вогнутости близок к радиусу ротора 3, а ширина уплотнения превышает ширину паза 4 ротора 3. Изобретение направлено на повышение надежности работы машины и улучшение его функциональных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к роторно-лопастным двигателям. Двигатель содержит корпус 1, во внутренней полости которого установлен ротор 4, вращающийся на центральной оси 2, соединенной с эксцентричной осью 3, на которой расположены с подвижной фиксацией лопасти 5, имеющие зону приложения 7 для упорного подшипника 6, расположенного на роторе 4, рабочие камеры с каналом подачи 9, образованные между двумя лопастями 5. Пространство между двумя соседними лопастями 5 формирует чередующиеся рабочие камеры двигателя с каналами подачи 9 и камеры охлаждения с каналами охлаждения 11. Каналы подачи 9 и каналы охлаждения 11 выполнены в роторе 4 на разных радиусах. Магистрали подачи и охлаждения 16 и 17, а также канал сброса 12 выполнены в корпусе 1. Группа изобретений направлена на улучшение эксплуатационных характеристик и повышение КПД. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторно-поршневым двигателям внешнего или внутреннего сгорания, компрессорам, гидромоторам и насосам, применимым в стационарных установках и на транспортных средствах. Роторно-поршневая машина содержит ротор в виде полого профилированного корпуса с зубчатым венцом на его внутренней поверхности для передачи крутящего момента на шестерни двух рабочих валов. Длина отрезка между точками пересечения прямой, проходящей через центры валов с огибающей профиля ротора, неизменна при его повороте. Внутренняя поверхность ротора имеет профиль, соответствующий его наружной огибающей. Корпус ротора выполнен тонкостенным из легковесного материала и усилен внутренним оребрением в виде нескольких опорных ободов-дисков с возможностью их свободного качения по канавкам колес-роликов, установленных на рабочих валах параллельно шестерням. Изобретение позволяет увеличить механический КПД машины за счет уменьшения трения ротора о корпус и шестерни валов, что повышает удельную производительность за счет повышенных оборотов ротора и долговечность вышеобозначенных роторных машин объемного типа. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к двигателю с качающимся многоугольным поршнем. Двигатель имеет корпус (13) в форме правильного двенадцатиугольника. В нем поршень той же формы совершает круговые колебательные движения вокруг оси главного вала. Три синхронно вращающихся коленчатых вала (23) параллельно направляют движение поршня вокруг центра вращения. Благодаря такому колебательному движению поршень последовательно вызывает в каждой из шести камер сгорания (1-6) четыре такта двигателя внутреннего сгорания с принудительным зажиганием или дизельного двигателя. Три коленчатых вала (23) благодаря жестко закрепленным шестерням находятся в постоянном зацеплении с солнечной шестерней, которая жестко установлена на главном валу и приводит его в движение. В двигателе имеется чашеобразная компенсационная масса, которая окружает приводную часть двигателя и приводится в движение тремя эксцентриковыми дисками. Группа изобретений направлена на обеспечение статического и динамического равновесия двигателя, упрощение производства. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх