KR100473866B1

KR100473866B1 - 로타리 기관

Info

Publication number: KR100473866B1
Application number: KR10-2001-0035282A
Authority: KR
Inventors: 김동현
Original assignee: 김동현
Priority date: 2001-05-26
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2005-03-08
Also published as: KR20020090286A; KR200270630Y1

Abstract

본 발명은 로타리기관에 관한 것으로서, 흡입구(9)와 배기구(10)가 형성된 원통형 하우징(A)과, 하우징(A) 내에서 회전하는 회전체(B)와, 하우징(A)으로부터 일체로 돌출하여 회전체(B) 중앙에 위치하는 타원형 안내대(C)로 구성되며, 회전체(B)에 한 개 이상의 작동실(11)을 형성하고, 작동실(11) 일측에는 피스톤(13)이 회전 가능하도록 설치되어 있고, 회전체(B)의 회전으로 피스톤(13)의 꼬리부(13b)와 전면(13c)이 교대로 타원형 안내대(C)의 외면에 접하여 미끄럼 이동하면서 상사점과 하사점을 반복 통과하는 것에 의하여 피스톤(13)이 작동실(11)을 축소시키고 확장시키는 운동을 하므로서, 기관의 4행정이 순차적으로 이루어지도록 하였으며, 회전체(B)와 일체로 형성된 회전축(1) 내에 윤활유공급로(16)와 윤활유배출로(17)를 형성하여 기관내에 윤활유를 원활하게 공급하되, 연료가 연소하는 작동실(11) 등에는 윤활유가 유입되지 않도록 오일씰(18)로 밀폐하여 작동실(11)과는 독립된 윤활기능을 갖도록 한 것으로서, 회전체 회전시 마찰이 적어 종래의 로타리 기관에 비하여 진동과 소음이 적고, 부품의 마모도가 낮으며, 구성이 간단하여 제작이 용이하고, 독립된 윤활기능을 갖고 있어 윤활유가 연료와 함께 연소함에 따른 매연 발생의 우려가 없는 것이다.

Description

로타리 기관{Rotary engine}

본 발명은 로타리 기관에 관한 것으로서, 종래의 로타리기관은 두 개의 원이 결합된 모양의 내공간을 갖는 하우징 내에서 편심 회전하는 3각형의 로터에 의하여 기관의 4행정이 이루어지도록 한 것이므로 로터의 회전마찰이 심하고 그에 따라 로터의 마모도가 높으며, 구성이 복잡하고 까다로워 제작이 어려우며, 독립된 윤활기능이 없어 연료에 윤활유가 혼합되어 연소하므로 매연이 발생하는 등의 문제점이 있어 로타리기관이 출력이 같은 왕복형 기관에 비하여 소형이고 가벼운 등의 장점이 많은 것임에도 현실화 되지 못하고 있는 실정이다.

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이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 원통형 회전체가 원통형 하우징 내에서 회전축을 중심으로 회전하고, 회전체가 회전하면 회전체내에 설치된 피스톤이 회전체 중앙부에 돌출한 타원형 안내대의 외주면을 미끄럼 이동하면서 작동실을 압축하고 확장하는 작용에 의하여 기관의 4행정이 이루어지도록 하므로서 회전체의 회전마찰이 적어 작동이 원활하고 부드러우며, 그에 따라 진동과 소음이 적고 부품의 마모율이 낮으며, 구성이 간단하여 제조가 용이하고, 독립된 윤활기능을 갖고 있어 윤활유에 의한 매연의 우려가 없도록 한 것이다.

삭제

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

본 발명은 도1에서와 같이 원통형 하우징(A)과, 원통형 하우징(A) 내에서 회전축(1)과 일체로 회전하는 회전체(B)와, 하우징(A)의 내벽으로부터 돌출하여 회전체(B)의 중앙부에 위치하는 타원형 안내대(C)로 구성되고, 하우징(A)은 도2에서와 같이 공간부(2)가 형성된 본체(3)와 본체(3)에 볼트로 결합된 덮개(4)로 구성되고, 공간부(2)에는 회전체(B)가 설치되어 회전한다.

본체(3)과 덮개(4)에는 각각 냉각실(5)이 형성되어 있어 냉각용 액체가 충진되며, 본체(3) 저부에는 커버(6)가 볼트 결합되고, 커버(6) 내에 설치된 터빈형 연료가압기(7)는 회전축(1)에 결합되어 같이 회전하며, 커버(6)의 저부 일측에는 연료유입관(8)이 형성되어 있다.

하우징(A)의 양측에는 연료흡입용 흡입구(9)와, 가스배출용 배기구(10)가 각각 형성되고, 배기구(10)에는 도9에서와 같이 회전체(B) 회전방향으로 약간 경사지도록 한 다수의 경사판(10a)을 형성하여 배기시 추진력이 증가하도록 하였다.

회전체(B)는 몸체가 원통형이고, 도3에서와 같이 회전축(1)과 일체로 형성되어 있으며, 하우징(A) 내에서 회전축(1)과 함께 회전한다.

회전체(B)내에는 도5에서와 같이 한 개 이상의 작동실(11)이 형성되어 있고, 각 작동실(11)에는 연료가 흡입되고, 연소후 가스가 배기되는 흡배기공(12)이 형성되어 있다.

흡배기공(12)은 흡입과 배기 기능뿐 아니라, 작동실(11)의 일부로서 작동실(11)의 기능도 수행한다.

작동실(11)에는 피스톤(13)을 설치하되, 피스톤(13)의 머리부(13a)는 흡배기공(12)의 반대측에 위치하고 회전체(B) 내벽에 회전 가능하도록 설치된 축봉(14)에 끼워져 축봉(14)과 함께 회전하며, 피스톤(13)의 꼬리부(13b)는 타원형인 안내대(C)의 외면에 접하여 미끄럼 이동하도록 하였다.

피스톤(13)의 몸체는 도8에서와 같이 만곡된 형상이고, 회전체(B)가 회전함에 따라 피스톤(13)의 꼬리부(13b)와 전면(13c)이 도5와 도6에서와 같이 안내대(C)의 상사점(C-1)과 하사점(C-2)을 교대로 지나면서 피스톤(13)을 흡배기공(12)쪽으로 밀어 작동실(11)을 축소시키고 다시 원래대로 복귀시켜 작동실(11)을 확장시키는 작용을 반복하는 것에 의하여 흡기, 압축, 팽창, 배기의 4행정이 차례로 이루어지도록 하였다.

피스톤(13)의 꼬리부(13b) 또는 전면(13c)이 항상 안내대(C)의 외면에 접하도록 하기 위하여 스프링 또는 여러 가지 지지수단을 설치할 수 있다.

그러나 회전체(B)가 수평으로 회전하도록 설치하는 경우 등에는 연료의 분사압과 연소후 팽창압 등에 의하여 피스톤(13)이 안내대(C) 쪽으로 밀리므로 이러한 지지수단을 반드시 설치할 필요는 없다.

피스톤(13)의 꼬리부(13b)에는 회전시 안내대(C)와의 마찰을 더욱 적게하기 위하여 소형롤러(도시안됨)를 부착할 수도 있다.

타원형인 안내대(C)는 도2에서와 같이 하우징(A)의 일측 내벽으로부터 일체로 돌출하여 회전체(B)의 중앙에 위치하고, 그 중심부에 회전축(1)이 관통한다.

안내대(C)의 중심에서 가장먼 장축의 단부 즉, 상사점(C-1)에는 롤러(15)가 설치되어 있다.

회전축(1) 내부에는 윤활유 공급로(16)와 윤활유 배출로(17)가 형성되어 있고, 윤활유공급로(16)에는 공급용 구멍(16a)들이 윤활유배출로(17)에는 배출용 구멍(17a)들이 뚫려 있다.

하우징(A)과 회전체(B) 사이와 피스톤(13)과 회전체(B) 사이에는 도1에서와 같이 각각 오일씰(18)을 형성하여 윤활유가 작동실(11)과, 흡배기공(12)과 흡입구(9) 및 배기구(10)로 유입되는 것을 방지하도록 하였다.

회전체(B)의 저면에는 도4에서와 같이 다수의 안내돌출편(19)을 일정간격 방사형으로 일체로 돌출하여 윤활유 배출촉진용 유로(20)가 형성되도록 하므로서 윤활유의 배출이 보다 신속하도록 하였다.회전체(B)의 저면에 배출촉진용 유로(20)가 형성된 배출촉진용 판을 별도로 제작하여 부착 사용할 수도 있다.본 발명에서 점화플러그(21)는 피스톤(13)이 안내대(C)의 상사점(C-1)을 지날 때 점화될 수 있는 위치에 설치하며, 디젤엔진일 경우에는 점화플러그(21) 대신 연료공급장치를 점화위치에 설치한다.이와같이 구성된 본 발명은 회전체(B)가 회전하면 안내대(C)의 외면에 접하여 이동하는 피스톤(13)의 꼬리부(13b)가 작동실(11)의 흡배기공(12)이 흡입구(9)와 만날때부터는 안내대(C)의 상사점(C-1)을 지나 하사점(C-2)으로 이동하므로 피스톤(13)이 축봉(14)을 축으로하여 회전체(B)의 중심부 쪽으로 회전하게 되고, 그에 따라 최소용적화 하였던 작동실(11)이 점차 확장되며, 이때 연료유입관(8)으로 분사되어 들어온 연료(공기와 혼합된 가스)가 터빈형 연료가압기(7)에 의하여 가압되고, 흡입구(9)를 지나 작동실(11)로 강하게 흡입된다.이와 같은 흡입작용은 작동실(11)의 흡배기공(12)이 흡입구(9)를 지나는 동안 계속되며, 흡배기공(12)이 흡입구(9)를 지나면 하우징(A)의 내벽과, 작동실(11) 및 흡배기공(12)을 둘러싼 오일씰(18)들에 의하여 작동실(11)과 흡배기공(12)이 밀폐되고 흡입행정이 완료된다.흡입행정이 완료되면 피스톤(13)의 꼬리부(13b)는 하사점(C-2)을 지나 상사점(C-1)으로 이동하므로 하사점(C-2)에서 최대용적화 하였던 작동실(11)(흡배기공(12)을 포함하는 공간)은 점차 축소되면서 연료를 압축한다.피스톤(13)의 꼬리부(13b)가 상사점(C-1)에 도달하면 작동실(11)이 최소용적화 하고, 연료가 최대로 압축되며, 압축행정이 완료된다.이때 점화플러그(21)가 점화되면 연료가 연소되면서 팽창행정이 시작되고, 팽창력이 피스톤(13)의 배면(13d)을 밀어주므로 회전체(B)가 시계반대방향으로 회전하게 되는 회전동력이 생긴다.이때는 피스톤(13)의 꼬리부(13b)가 상사점(C-1)을 지나 하사점(C-2)으로 이동하므로 작동실(11)이 점점 확장되며, 회전이 계속되어 작동실(11)의 흡배기공(12)이 배기구(10)와 만나면 팽창행정이 완료되고 배기행정이 시작된다.배기행정이 시작될 때는 다시 피스톤(13)의 꼬리부(13b)가 하사점(C-2)을 지나 상사점(C-1)으로 이동하며, 그에 따라 최대용적화하였던 작동실(11)이 점차 축소되면서 배기가 신속히 진행된다.작동실(11)의 흡배기공(12)이 배기구(10)를 완전히 지나면 배기행정이 완료되고, 피스톤(13)의 꼬리부(13b)가 다시 상사점(C-1)을 지나 하사점(C-2)으로 이동하게 되고, 최소용적화 되었던 작동실(11)이 다시 점차 확장되고, 흡입구(9)를 지나면서 연료를 흡입하게 되는 처음의 흡입행정이 반복되는 것이다.4행정이 진행되는 동안 회전축(1)의 윤활유 공급로(16)를 통하여 공급된 윤활유는 공급용 구멍(16a)을 통하여 하우징(A)과 회전체(B) 사이, 회전체(B)와 피스톤(13) 사이, 회전축(1)과 하우징(A) 및 안내대(C) 사이 등에 고루 유입되어 회전을 원활하게 하고 윤활유 배출용 구멍(17a)과 윤활유 배출로(17)를 통하여 배출되며, 흡입구(9)와 배기구(10), 작동실(11)과 흡배기공(12)에는 윤활유가 유입되지 않도록 오일씰(18)로 밀폐되어 있으므로 윤활유가 연료와 함께 연소되면서 매연을 발생하는 일이 없도록 방지하게 된다.배기구(10)에는 도9에서와 같은 다수의 경사판(10a)이 형성되어 있어 배기시 경사판(10a)의 작용으로 더 많은 추진동력을 얻을 수 있고, 회전체(B)가 회전하면 방사형 안내돌출편(19)의 작용으로 윤활유가 중앙부로 신속히 이동하므로 배출이 더욱 원활하게 된다.

본 발명은 회전체(B)의 피스톤(13)이 안내대(C)의 외면에 접하여 미끄럼 이동하면서 기관의 4행정이 이루어지므로 삼각형 로터가 편심되게 회전하면서 기관의 4행정이 이루어지는 종래의 로타리기관에 비하여 회전마찰이 훨씬 적으므로 작동이 부드럽고 원활하며, 그에 따라 소음과 진동이 적고 피스톤(13)의 마모율도 낮으며, 구성이 비교적 간단하여 제작이 용이하고, 독립된 윤활기능이 있어 윤활유에 의한 매연발생의 우려가 없는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 본 발명의 측단면 구성도

도 2 : 도1 중 회전체와 회전축을 제외한 하우징 부분의 단면구성도.

도 3 : 본 발명 회전체의 타측면에 갖는 윤활유집정판의 측면구성도.도 4 : 회전체 저면 윤활유 배출용 유로의 구성도.도 5 : 본 발명 평단면구성도로서, 피스톤이 상사점과 하사점을 향하여 접근중인 상태도.도 6 : 본 발명 평단면구성도로서, 피스톤이 상사점과 하사점에 도달한 상태도.도 7 : 도5에서 피스톤을 제외한 단면구성도.도 8 : 본 발명 피스톤의 사시도.도 9 : 본 발명 배기구의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(A)--하우징 (B)--회전체

(C)--안내대 (C-1)--상사점

(C-2)--하사점 (1)--회전축

(2)--공간부 (3)--본체

(4)--덮개 (5)--냉각실

(6)--커버 (7)--연료가압기

(8)--연료유입관 (9)--흡입구

(10)--배기구 (10a)--경사판

(11)--작동실 (12)--흡배기공

(13)--피스톤 (13a)--머리부

(13b)--꼬리부 (13c)--전면

(13d)--배면 (14)--축봉(15)--롤러 (16)--윤활유공급로(16a)--공급용 구멍 (17)--윤활유배출로(17a)--배출용 구멍 (18)--오일씰(19)--안내돌출핀 (20)--윤활유 배출용 유로(21)--점화플러그

Claims

삭제
원통형 하우징(A)과, 상기 원통형하우징(A)내에서 회전하는 회전체(B)와, 상기 회전체(B)의 중앙에 위치하며 장축단이 상사점(C-1)으로 단축단이 하사점(C-2)으로 된 타원형 안내대(C)와, 상기 하우징(A)과 타원형 안내대(C)를 관통하고 상기 회전체(B)와 일체로 형성된 회전축(1)으로 구성되며, 상기 하우징(A)에는 흡기구(9)와 배기구(10)와 점화플러그(21)를 형성하고, 상기 회전체(B)에는 흡배기공(12)을 갖는 한 개 이상의 작동실(11)을 형성하고, 상기 작동실(11) 일측에 피스톤(13)을 회전 가능하도록 설치하여 꼬리부(13b)와 전면(13c)이 상기 타원형 안내대(C)의 외주면에 교대로 접하여 미끄럼 이동하도록 하고, 상기 회전축(1)에 윤활유 공급로(16)와, 공급용구멍(16a)과, 윤활유배출로(17)와 배출용 구멍(17a)을 형성하며, 상기 작동실(11)과 흡배기공(12) 주위를 오일씰(18)로 밀폐하여서 구성함을 특징으로하는 로타리기관.
제2항에 있어서, 상기 피스톤(13)는 몸체가 만곡되게 형성함을 특징으로 하는 로타리 기관.
제2항에 있어서, 상기 하우징(A) 일측에 설치된 연료가압기(7)를 더 구비함을 특징으로 하는 로타리 기관.
제2항에 있어서, 상기 배기구(10)에 다수의 경사판(10a)을 설치하여 구성함을 특징으로 하는 로타리 기관.
제2항에 있어서, 상기 회전체(B)의 저면에 다수의 안내돌출편(19)을 방사형으로 형성함을 특징으로 하는 로타리 기관.