Цилиндрический роторный двигатель

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Коничев Алексей Викторович(72) Автор Коничев Алексей Викторович(73) Патентообладатель Коничев Алексей Викторович(57) 1. Цилиндрический роторный двигатель, содержащий корпус, в котором установлен цилиндр, жестко соединенный с ведущим валом, цилиндрической формы ротор, соединенный с цилиндром поршнем, отличающийся тем, что цилиндр и ротор двигателя установлены на двух параллельно расположенных валах и кинематически соединены между собой шиберным поршнем, установленным в прямоугольном пазу ротора, верхняя часть шиберного поршня, оканчивающаяся полуцилиндрической головкой и двумя валами, расположенными с обеих его сторон, соединена с ограниченной подвижностью с полуцилиндрическим пазом цилиндра и полуцилиндрическими выемками, выполненными в обеих крышках цилиндра, которые жестко соединены с цилиндром, при этом момент вращения от вала ротора, посредством шиберного поршня, передается цилиндру, который своей внутренней цилиндрической поверхностью контактирует с наружной поверхностью ротора, причем ось цилиндра расположена параллельно оси ротора, с возможностью одновременного вращения в одну сторону и равной угловой скоростью. 2. Цилиндрический роторный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что может работать в режиме дизеля и карбюраторного двигателя и снабжен насосом и форсунками для впрыска топлива в камеру сгорания. 20882005.09.30 3. Цилиндрический роторный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что снабжен секцией рабочего хода - выпуска отработанных газов, выполненной двумя рядами цилиндрических поршневых групп, изготовленных подобно знаку квадратного корня, одинаковых по наружному диаметру, жестко соединенных между собой и расположенных параллельно, с двумя и более поршнями в каждом ряду, с возможностью одновременного вращения вокруг своей оси. 4. Цилиндрический роторный двигатель по п. 3, отличающийся тем, что снабжен двумя и более ступенчато увеличивающимися в диаметре рядами цилиндрических поршневых групп, изготовленных подобно знаку квадратного корня, жестко соединенных между собой. 5. Цилиндрический роторный двигатель по п. 3, отличающийся тем, что снабжен двумя и более ступенчато увеличивающимися в диаметре рядами цилиндрических поршневых групп, изготовленных подобно знаку квадратного корня, в которых первый ряд расположен во внутренней части следующей большего диаметра цилиндрической поршневой группы. 6. Цилиндрический роторный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что снабжен изолированными друг от друга каналами подачи расширяющихся газов к поршням, а корпус ротора снабжен самоустанавливающимися меднографитовыми уплотнителями, наружная поверхность которых по линии диаметра совпадает с внутренним диаметром цилиндра.(56) 1. Патент ФРГ 3690791, 1972. 2. Патент Англии 1574549, 1978. 3. Патент РБ 519, 2000. 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 предлагаемому 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, приводимый 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. 2 20882005.09.30 Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является цилиндрический роторный двигатель 3, содержащий корпус, в котором установлен цилиндр, жестко соединенный с ведущим валом, цилиндрической формы ротор, соединенный с цилиндром шарнирным поршнем. Недостатком этого двигателя является сложная конструкция шарнирного поршня, недостаточная его герметичность и конструктивная невозможность установки в одной секции более одного поршня. Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании более простого по конструкции и компактности, надежности и экономичности двигателя. Технический результат, достигаемый при этом - низкая удельная масса, увеличение крутящего момента, высокая экономичность и потенциальная возможность работы на любом углеводородном топливе, низкая трудоемкость изготовления, конструктивное модульное наращивание мощности, возможность использования конструкции двигателя в качестве компрессора, насоса, гидравлического или пневматического мотора. Цилиндрический роторный двигатель, содержащий корпус, в котором установлен цилиндр, жестко соединенный с ведущим валом, цилиндрической формы ротор, соединенный с цилиндром поршнем, отличается в следующих существенных признаках конструкция двигателя выполнена в осевом исполнении, т.к. окно секции впуска сжатия горючей смеси, камера сгорания, секция рабочего хода и окно выпуска отработанных газов расположены вдоль оси двигателя, цилиндр и ротор двигателя установлены на двух параллельно расположенных валах и кинематически соединены между собой шиберным поршнем, установленным в прямоугольном пазу ротора. Верхняя часть шиберного поршня, оканчивающаяся полуцилиндрической головкой с двумя валами, расположенными с обеих его сторон, соединена с ограниченной подвижностью с полуцилиндрическим пазом внутренней части стенки цилиндра, два вала установлены в подшипниках, расположенных в правой и левой крышках цилиндра в полуцилиндрических выемках. Момент вращения от вала ротора посредством шиберного поршня передается цилиндру, который своей внутренней цилиндрической поверхностью контактирует с наружной поверхностью ротора, снабженный меднографитовыми уплотнителями. При этом ось цилиндра расположена параллельно оси ротора, с возможностью одновременного вращения в одну сторону с равной угловой скоростью, а шиберный поршень выполняет две функции, поршня в двигателе и механизма передачи момента вращения от ротора к цилиндру или наоборот в зависимости от назначения двигателя. Шиберный поршень установлен в прямоугольном пазу ротора с возможностью одновременного возвратно-поступательного движения, в прямоугольном пазу ротора и полуцилиндрических выемках в крышках цилиндра, которые жестко закреплены с цилиндром,а шиберный поршень всеми его сторонами контактирует с цилиндром, крышками цилиндра и ротором, с возможностью совместного одновременного вращательного движения поршня, цилиндра и ротора с равной угловой скоростью. Корпус ротора снабжен подпружиненными самоустанавливающимися меднографитовыми уплотнениями. Наружная поверхность которых по линии диаметра совпадает с внутренным диаметром поверхности цилиндра и контактирует с поверхностью цилиндра с возможностью одновременного вращения с равной угловой скоростью. Дополнительно двигатель снабжен топливным насосом и форсункой впрыска топлива в камеру сгорания и может работать в дизельном и карбюраторном исполнении. Двигатель снабжен секцией рабочего хода - выпуска отработанных газов, выполненной двумя и более рядами цилиндрических поршневых групп, изготовленных подобно знаку квадратного корня, равных по диаметру, жестко соединенных между собой, расположенных параллельно с двумя или более поршнями, изготовленными подобно знаку квадратного корня в каждом ряду, с возможностью одновременного вращения вокруг одной общей оси. Следующим решением является, что двигатель снабжен двумя и более ступенчато увели 3 20882005.09.30 чивающими в диаметре рядами цилиндрических поршневых групп, изготовленных подобно знаку квадратного корня, жестко соединенных между собой. Следующим решением является, что двигатель снабжен двумя и более ступенчато увеличивающими в диаметре рядами цилиндрических поршневых групп, расположенных во внутренней части следующей большего диаметра цилиндрической поршневой группы. Следующим решением является, что двигатель снабжен двумя и более ступенчато увеличивающими рядами цилиндрических поршневых групп, изготовленных подобно знаку квадратного корня, расположенных во внутренней части следующей большего диаметра,но при этом каждый ряд цилиндрических поршневых групп жестко закреплен на своем индивидуальном валу. Цилиндрический роторный двигатель снабжен изолированными друг от друга каналами подачи расширяющихся газов к цилиндрическим поршням, изготовленным подобно знаку квадратного корня, и меднографитовыми, радиальными и осевыми уплотнителями. На фиг. 1 изображен цилиндрический роторный двигатель разрез - на фиг. 2, на фиг. 2 - разрез по оси - на фиг. 1, на фиг. 3 изображена секция рабочего хода - выпуска отработанных газов, снабженная топливным насосом и форсункой для впрыска топлива в камеру сгорания, на фиг. 4 изображена секция рабочего хода - выпуска отработанных газов, где каждый ряд поршневых групп закреплен на своем индивидуальном валу, на фиг. 5 изображен разрез двигателя по оси Б-Б на фиг. 3. Цилиндрический роторный двигатель содержит корпус 1, торцевые крышки 2, 3, цилиндрическую проточку 4, секцию впуска - сжатия горючей смеси 5, секцию рабочего хода - выпуска отработанных газов 6, цилиндр 7, проточку 8, крышки цилиндра 9, 10, каналы охлаждения 11, 12, цилиндрический паз 13 в корпусе цилиндра 7, вал ротора 14 жестко соединен с корпусом ротора 15, ведущий вал 16 жестко соединен муфтой 17 с валом 18,подшипники 19, 20, ось ротора 21 и ось цилиндра 22 расположены параллельно, в корпусе ротора 15, выполнен прямоугольный паз 23, в котором расположен шиберный поршень 24 с цилиндрической частью 25, установленной в цилиндрическом пазу 13, в торцевых крышках 2, 3 и крышке 4 выполнены каналы 26 впуска горючей смеси и канал 27 сжатия горючей смеси секция рабочего хода - выпуска отработанных газов 6 содержит корпус 28, в котором размещены два ряда поршневых групп 29, 30, установленных в пустотелом цилиндрическом корпусе 31, снабженных каналами 32 и поршнями 33, 34, 35, 36, между стенками корпуса 28 и стенками корпуса 31 установлены уплотнения 37, а между их боковыми стенками установлены уплотнения 38, на фиг. 4 корпуса 31 установлены на валу 40, а корпус 39 на валу 46 между вертикальными и горизонтальными стенками корпуса 28 расположены каналы 41 охлаждения, корпуса 31, снабжены каналами впуска расширяющихся газов 42 и каналы впуска расширяющихся газов 43, камера сгорания 44 и отверстия для свечи зажигания 45, цилиндрический полый вал 46 жестко соединенный с поршневой группой 30. На фиг. 3 изображена секция двигателя, работающая в дизельном исполнении, снабженная топливным насосом 47 и форсункой 48 для впрыска топлива в камеру сгорания 44. Цилиндрический роторный двигатель работает следующим образом. При вращении вала ротора 14 с корпусом 15 шиберный поршень 24, расположенный в прямоугольном пазу 23 ротора, своей цилиндрической головкой 25, установленной в цилиндрическом пазу 13 цилиндра 7, вращает последний по часовой стрелке, при его вращении между внутренней стенкой цилиндра 7 и шиберным поршнем 24 образуется разряженное пространство (вакуум) в камере 33, в который через канал 26 всасывается горючая смесь, а с другой стороны шиберного поршня 24 происходит сжатие горючей смеси, которая поступает в канал 27 сжатия горючей смеси, а затем поступает в камеру сгорания 44 секции рабочего хода - выпуска отработанных газов 6, при воспламенении горючей смеси расширяющиеся газы по каналу 32 поступают к поршню 33 поршневой группы, воздействуя на его поверх 4 20882005.09.30 ность, и поворачивают корпус 31 на 180 и здесь через канал 43 расширяющиеся газы поступают в канал 32 поршневой группы 30 и поворачивают корпус 31 еще на 180 и через канал 43 выпуска расширяющихся газов выбрасываются без шума в атмосферу. При работе двигателя, изображенного на фиг. 4, работа двигателя происходит аналогично описанному выше, разница в том, что корпус 31 установлен на валу 40, а корпус 39 жестко закреплен на полом валу 46, который является дополнительным валом отбора мощности и увеличивает КПД двигателя. При установке корпусов более двух КПД увеличивается, а уровень шума снижается до минимума. При работе двигателя, работающего в режиме дизеля фиг. 3, установлен топливный насос 47, который через форсунки 48 производит впрыск топлива в камеру сгорания 44. Дальнейшая работа происходит аналогично процессу, описанному выше. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.