Цилиндрический роторный двигатель

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(73) Патентообладатели Коничев Алексей Викторович,Толмачев Вячеслав Иванович(57) 1. Цилиндрический роторный двигатель, содержащий корпус с двумя цилиндрическими расточками, в котором размещены два ротора, два подпружиненных шиберных поршня, между которыми размещен механизм газораспределения, охлаждения и смазки свечи зажигания, отличающийся тем, что в корпусе двигателя установлен цилиндр с возможностью вращения, жестко соединенный с ведущим валом, во внутренней части цилиндра выполнены две или более расточки одного или различных по размеру диаметров, в которых на оси, параллельной оси цилиндра, установлен с возможностью вращения цилиндрический или ступенчатой цилиндрической формы ротор, диаметром меньше соответствующих расточек в цилиндре и контактирующей своей поверхностью с внутренней поверхностью расточек цилиндра и образует при этом две или более секции впуска-сжатия горючей смеси и рабочего хода-выпуска отработанных газов, причем в каждой секции ротор и цилиндр соединены между собой шарнирной формы 519 поршнями, которые шарнирно соединяют секции цилиндра с соответствующими цилиндрическими ступенями ротора и одновременно выполняют функции поршней и шатунов в двигателе, механизма передачи момента вращения от цилиндра к ротору или наоборот, в зависимости от конструкции назначения машины для соединения цилиндра и ротора с шарнирным поршнем на внутренней части стенки цилиндра и наружной части ротора выполнены расточки, которые соответствуют размерам шарнирных головок поршней, в эти расточки, симметрично по отношению секции, установлены шарнирные поршни в конструкции цилиндрического роторного двигателя - механизм газораспределения и управления клапанами выполняют окна и каналы в торцевых крышках двигателя, или окна и каналы, выполненные в корпусе и цилиндре двигателя. 2. Цилиндрический роторный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический или многоступенчатый ротор жестко соединен с ведущим валом, а цилиндр двигателя контактирует своей внутренней поверхностью с ротором и установлен с возможностью вращения с неравномерной и окружной скоростью.(56) 1. Патент 3690791 ФРГ, 1972. 2. Патент 1574549 Англия, 1978. Полезная модель относится к двигателестроению - к конструкциям роторных двигателей малой и большой мощности. Известен роторный двигатель 1, содержащий корпус с проточкой в виде цилиндра, верхняя часть которого выполнена неправильной кривой, образующей камеру сгорания, ротор эллипсовидной формы, по большой оси которого концом установлены пластинчатые уплотнения, в средней части ротора по большой оси выполнен продолговатый прямоугольный паз, в котором размещен прямоугольный вал двигателя (скользящая посадка). В крышке корпуса выполнен клапан подачи топливной смеси и выхлопной клапан, механизм газораспределения и система зажигания. Недостатками этого роторного двигателя являются свободная скользящая посадка по прямоугольному пазу ротора вала двигателя в двух направлениях конструктивно неработоспособна, большие потери мощности и КПД, вследствие малого угла 40 градусов, использования действия полезной мощности расширения газов сгоревшего топлива, сложная система газораспределения. Наиболее близким к предполагаемому решению является роторный двигатель 2, содержащий корпус с двумя цилиндрическими расточками, расположенными симметрично по горизонтальной оси. Внутри корпуса размещены два ротора овальной формы и два подпружиненных шиберных поршня, между которыми расположен механизм газораспределения, приводимой во вращение роликовой цепью и двумя зубчатыми звездочками,закрепленными на каждом из валов. Недостатками этого двигателя являются трудоемкость изготовления двигателя, ненадежная конструкция механизма газораспределения, недостаточное время для поступления горючей смеси в камеру сгорания и воздействия сгоревших газов на поршень ротора, цепной привод на распределительный барабан механизма газораспределения, не обеспечивает точность соединения распределительных каналов,удаленность камеры сгорания от поршней ротора, низкий КПД. Задача, на решение которой направлена полезная модель, является повышением конструктивной герметичности и КПД двигателя. Технический результат, достигаемый при этом, - низкая удельная масса, высокая экономичность, потенциальная возможность работы на любом углеводородном топливе, низкая трудоемкость изготовления, компактность, конструктивное модульное наращивание мощности, возможность использования конструкции двигателя в качестве компрессора, насоса, гидравлического или пневматического мотора. Цилиндрический роторный двигатель, содержащий корпус с двумя цилиндрическими расточками, в котором размещены два ротора овальной формы и два подпружиненных шиберных поршня, между которыми размещен механизм газораспределения, охлаждения и смазки двигателя, отверстие для свечи зажигания, отличается в следующих существенных признаках корпус двигателя выполнен с цилиндрической расточкой, в которой установлен цилиндр с возможностью вращения, жестко соединенный с ведущим валом, во внутренней части цилиндра выполнены две или более расточки одного или различных по размеру диаметров, образующие две или более секции впуска-сжатия горючей смеси и секции рабочего хода-выпуска отработанных газов. Во внутренней части цилиндра размещен цилиндрический ротор, имеющий по сравнению с цилиндром меньший диаметр или ротор ступенчатой цилиндрической формы, имеющий диаметры ступеней, соответствующие диаметрам секций в цилиндре. Оси вращения цилиндра и ротора расположены параллельно между собой на расчетном расстоянии, причем внутренние поверхности секции цилиндра вплотную контактируют с наружными поверхностями ступеней ротора. Между поверхностями секций цилиндра и ротора выполнены специальной формы поршни, позволяющие шарнирно соединить секции цилиндра с соответствующими ступенями ротора, которые одновременно выполняют функции поршней в двигателе и механизма передачи момента вращения (шатуна) от цилиндра к ротору или, наоборот, от ротора к цилиндру, в зависимости от конструкции и назначения машины. При жестком соединении цилиндра с ведущим валом двигателя цилиндр вращается в корпусе, а ротор вращается вокруг своей оси и обкатывается по внутренней поверхности цилиндра с неравномерной окружной и угловой скоростью, но за один оборот цилиндра ротор тоже со 2 519 вершает один оборот вокруг своей оси. Для их шарнирного соединения выполнены расточки на внутренней поверхности цилиндра и наружной поверхности ротора, которые соответствуют размерам головок поршней,в секции впуска-сжатия горючей смеси расположены они симметрично секции рабочего хода-выпуска отработанных газов. Конструкция цилиндрического роторного двигателя позволяет ему работать без клапанного механизма газораспределения и механизма управления клапанами. Их функции выполняют каналы в корпусе двигателя, цилиндре и торцевых крышках конструкция цилиндрического роторного двигателя позволяет использовать его в качестве компрессора, гидравлического или пневматического мотора или насоса. На фигуре 1 изображен роторный двигатель в разрезе по оси - на фигуре 2 на фигуре 2 - разрез по оси- на фигуре 1 на фигуре 3 - разрез по оси Г-Г на фигуре 1 на фигуре 4 изображен роторный двигатель с приводным валом ротора. Роторный двигатель содержит корпус 1, в торцевых крышках 2, 3 которого, в подшипниках 4, уплотнениях 5, установлены цапфы 6, 7, которые жестко соединены с ведущим валом и цилиндром 8, в котором выполнены две расточки 9-10 меньшего и большего диаметра, образующие две камеры, камеру впуска - сжатия 9 горючей смеси и камеру рабочего хода-выпуска отработанных газов 10, во внутренней части которых установлен двухступенчатый ротор 11, который своей наружной поверхностью контактирует с внутренней поверхностью цилиндра, а ось ротора 11 расположена параллельно оси цилиндра 8, цапфы 12, 13 установлены в подшипниках 14, 15, в крышке 16, 17, ось 18 расположена на расчетном расстоянии от оси цапф 6, 7 ротора. В секции впуска-сжатия горючей смеси 9 в левой стороне по ходу вращения установлен шарнирный поршень 19, одновременно выполняющий функции шатуна, который своим шарниром, расположенным в цилиндрическом пазу 20 цилиндра 8, соединяет его с пазом 21, расположенным в роторе 11 в секции рабочего хода-выпуска отработанных газов 10 шарнирный поршень 22, расположенный с правой стороны ротора 11, своим шарниром, расположенным в цилиндрическом пазу 23 цилиндра 8, соединяет его с пазом 24, расположенным в роторе 11, в торцевой крышке 2 выполнено впускное окно 25, в торцевой крышке 3 или в корпусе 1 выпускное окно 26, в цилиндре 8 выполнены каналы нагнетания топливной смеси 27, 28 и канал 29 подачи расширяющихся газов в рабочие полости 30 камера сгорания, расположенная в корпусе 1 двигателя, 31 отверстие с резьбой для свечи зажигания. Расположение впускных и выпускных окон в корпусе двигателя и цилиндра на чертеже не показаны. Роторный двигатель работает следующим образом При вращении цапф 6,7, жестко соединенных с ведущим валом и цилиндром 8, шарнирный поршень 19 приводит во вращение ротор 11, при их совместном вращении между внутренней поверхностью цилиндра 8,поверхностью ротора 11 и поршня 19 образуется частичный вакуум, в который через впускное окно 25 горючая смесь всасывается в эту полость и при дальнейшем вращении нагнетается по каналам 27, 28 в камеру сгорания 30, где сжимает до степени сжатия 10 и более (конструкция двигателя допускает увеличение степени сжатия до 40, что обеспечивает его работу в качестве дизеля, компрессора, гидравлического или пневматического мотора или насоса), в этот момент свеча зажигания воспламеняет горючую смесь, и газы, расширяясь, через канал 29 поступают в рабочую полость, воздействуют на поршень 22, который одновременно выполняет функции шатуна и воздействует на цилиндр 8, и поворачивает его и ротор, почти на 350 градусов,и через выпускное окно 26 отработанные газы выбрасываются в атмосферу, а далее цикл повторяется. Использование роторного двигателя в сравнении с известными имеет следующие преимущества высокий КПД двигателя за счет высокой конструктивной герметичности, предельной компактности, самоуравновешенности кинематического механизма, уникальной системы смазки, охлаждения, высокого крутящего момента, низкой удельной массы, высокой экономичности и малой токсичности, потенциальной возможности работы на любом углеводородном топливе низкая трудоемкость изготовления и себестоимость конструктивное модульное наращивание мощности путем параллельного или последовательного соединения нескольких таких двигателей, или при увеличение диаметра длины цилиндра двигателя причем конструкция двигателя позволяет использовать его в качестве компрессора, гидравлического или пневматического мотора или насоса. Простая конструкция двигателя позволяет изготовить его в небольших мастерских, что дает возможность изготовить очень дешевый и неприхотливый к топливу двигатель для народных автомобилей и других машин, в которых остро нуждается промышленность, сельское хозяйство и население Республики Беларусь. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.