RU2209317C2 - Rptary piston onternal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to rotary internal combustion engines. According to invention rockers are installed on rotor between blades for rocking on axles owing to curvature of cams. Gates are made in form of combustion chambers provided with possibility of rocking on axles. Housings of combustion forming closed working compartment together with sides and housing. Combustion chambers, valves and spark plugs are located in heads found on outer circumference of housing. So problem of sealing of working compartments is solved by fitting sealing plates with springs over perimeter of combustion chamber, on rocker and rotor blades. Such construction makes it possible to combine several engines on one shaft into unit without use of gear mechanisms. EFFECT: improved efficiency of engine is operation. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в автомобильной, тракторной, авиа- и другой технике. The invention relates to the field of engineering, in particular to engine building, and can be used in automobile, tractor, aircraft and other equipment.

Известны схемы роторных двигателей с заслонками, шарнирно укрепленными на роторе, т. е. качающимися относительно ротора (Автомобильные РПД. Н.С. Ханин, С. Б. Чистозвонов. - М.: Машгиз, 1964, стр. 40). В этих двигателях возникают большие трудности с уплотнением шарнирных сопряжении рычагов с ротором и башмаком, высока нагруженность этих сопряжений, а также наличие знакопеременных инерционных нагрузок, действующих на рычаги и ротор через шарнирные сопряжения. Known schemes for rotary engines with shutters pivotally mounted on the rotor, i.e. swinging relative to the rotor (Automotive RPD. N.S. Khanin, S. B. Chistozvonov. - M .: Mashgiz, 1964, p. 40). In these engines, great difficulties arise with compaction of the articulated coupling of the levers with the rotor and the shoe, the high loading of these joints, as well as the presence of alternating inertial loads acting on the levers and the rotor through the articulated joints.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является роторно-поршневой двигатель с вращающимися заслонками, предложенный С. Бейлиным (Автомобильные роторно-поршневые двигатели. Н.С. Ханин, С.Б. Чистозвонов. - М.: Машгиз, 1964, стр. 42). Двигатель Бейлина состоит из корпуса с цилиндрической расточкой, внутри которой вращается ротор, имеющий одну, две или больше лопастей. В цилиндрических отверстиях, оси которых параллельны оси ротора, расположены заслонки-золотники с выемками, сопрягающимися с лопастями ротора. Наружная цилиндрическая поверхность заслонки без скольжения сопрягается с поверхностью впадин ротора. Сопряжение ротора и заслонок достигается путем синхронизации их вращения с помощью шестерен. Двигатель имеет боковины, входные и выходные отверстия и свечи зажигания. The closest in technical essence to the claimed solution is a rotary piston engine with rotating shutters, proposed by S. Beilin (Automotive rotary piston engines. N.S. Khanin, SB Chistozvonov. - M .: Mashgiz, 1964, p. 42). The Beilin engine consists of a body with a cylindrical bore, inside of which a rotor rotates, having one, two or more blades. In cylindrical holes, the axes of which are parallel to the axis of the rotor, slide valves with recesses are located, mating with the rotor blades. The outer cylindrical surface of the damper non-slip mates with the surface of the hollows of the rotor. The coupling of the rotor and the shutters is achieved by synchronizing their rotation with gears. The engine has sidewalls, inlet and outlet openings and spark plugs.

Это решение имеет следующие недостатки: сложность изготовления деталей, в частности, ротора с лопастями, корпуса с цилиндрическими полуотверстиями под заслонки, самих заслонок, шестерен; практически невозможно обеспечить уплотнения рабочих отсеков вследствие разрыва сопряжения ротора, корпуса и заслонки, что приведет к утечке заряда из одного отсека в другой. This solution has the following disadvantages: the complexity of manufacturing parts, in particular, a rotor with blades, a housing with cylindrical half-holes for the shutters, the shutters themselves, gears; it is practically impossible to provide compaction of the working compartments due to rupture of the pairing of the rotor, housing and damper, which will lead to leakage of charge from one compartment to another.

Указанные недостатки затрудняют промышленный выпуск этого двигателя. These shortcomings hinder the industrial production of this engine.

Задачей заявляемого изобретения является создание конструкции роторно-поршневого двигателя, не имеющего вышеперечисленных недостатков и пригодного для промышленного производства, способного заменить двигатель с кривошипно-шатунным механизмом. The objective of the invention is the creation of the design of a rotary piston engine that does not have the above disadvantages and is suitable for industrial production, capable of replacing an engine with a crank mechanism.

Реализация поставленной задачи достигается тем, что в известный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с вращающимся ротором с лопастями, выполняющими роль поршней, заключенным в корпус с цилиндрической расточкой, закрытый с двух сторон боковинами, имеющий также заслонки, входное и выходное отверстия, свечи зажигания, введены новые признаки, как-то: на роторе между лопастями вновь установлены коромысла, имеющие возможность качания на осях за счет кривизны вновь введенных кулачков. Заслонки выполнены в виде камер сгорания, имеющих возможность качания на осях и корпуса которых контактируют с внешней поверхностью лопастей и коромысел, образующих вместе с боковинами и корпусом замкнутый рабочий отсек. The implementation of the task is achieved by the fact that in the well-known rotary piston internal combustion engine with a rotating rotor with blades acting as pistons, enclosed in a housing with a cylindrical bore, closed on both sides with side panels, also having shutters, inlet and outlet openings, spark plugs, new features have been introduced, such as: on the rotor between the blades, the rocker arms are installed again, having the ability to swing on the axles due to the curvature of the newly introduced cams. The dampers are made in the form of combustion chambers, which have the ability to swing on the axes and the housing of which is in contact with the outer surface of the blades and rocker arms, which together with the sidewalls and the housing form a closed working compartment.

Камеры сгорания, клапана, свечи зажигания находятся в головках, расположенных по внешней окружности корпуса. Combustion chambers, valves, spark plugs are located in the heads located on the outer circumference of the housing.

За счет введения новых признаков достигается следующее: легко решается проблема уплотнения рабочих отсеков за счет применения уплотняющих пластин с пружинами по периметру камеры сгорания, на коромысле и на лопастях ротора. By introducing new features, the following is achieved: the problem of compaction of the working compartments is easily solved through the use of sealing plates with springs around the perimeter of the combustion chamber, on the beam and on the rotor blades.

Конструкция позволяет объединять на одном валу несколько двигателей в блок, не имеет зубчатых механизмов. The design allows you to combine several motors on a single shaft in a block, does not have gear mechanisms.

Технология изготовления деталей не отличается большой сложностью и при изготовлении не требует специального оборудования. The manufacturing technology of parts is not very complex and does not require special equipment in the manufacture.

На фиг.1 изображен внутренний вид роторно-поршневого двигателя,
на фиг.2 - разрез общего вида по А-А,
на фиг.3 изображен ротор и его элементы без коромысел,
на фиг.4 изображено коромысло и его элементы,
на фиг.5 изображена камера сгорания и ее элементы,
на фиг.6 - вид Б с фиг.1 расположение клапанов и свечи зажигания.Figure 1 shows an internal view of a rotary piston engine,
figure 2 is a sectional view of a General view by aa,
figure 3 shows the rotor and its elements without rocker,
figure 4 shows the rocker and its elements,
figure 5 shows the combustion chamber and its elements,
Fig.6 is a view B of Fig.1 the location of the valves and spark plugs.

Двигатель состоит из корпуса 1, по внешней окружности которого расположены головки 2 и 3, два выпускных окна 4 и 5. В головках 2, 3 находятся подвижные камеры сгорания 6 и 7 и по два клапана 8 и 9 (фиг.6), один из которых предназначен для впуска горючей смеси, другой - для впуска воздуха. В каждой головке 2, 3 имеется по одной свече 10 для поджига горючей смеси электрической искрой. The engine consists of a housing 1, on the outer circumference of which there are heads 2 and 3, two exhaust ports 4 and 5. In the heads 2, 3 there are movable combustion chambers 6 and 7 and two valves 8 and 9 (Fig.6), one of which is intended for the intake of a combustible mixture, the other for air inlet. In each head 2, 3 there is one candle 10 for igniting a combustible mixture with an electric spark.

В корпусе 1 имеется цилиндрическая расточка, внутри которой находится ротор 11. Ротор 11 через подшипники 12 (фиг.2) опирается на боковины 13 и 14, которые крепятся к корпусу 1. Ротор 11 (фиг.3) состоит из двух щек 15 и 16, на одной из которых (16) находится вал отбора мощности 17, на который устанавливается подшипник 12, на другой щеке (15) - вал для установки другого подшипника 12. Для образования окружности ротора имеются два сегмента 18 и 19, которые образуют лопасти 20 с рабочей поверхностью (на фиг.1 показана штрихпунктиром). Между лопастями 20 находятся коромысла 21 и 22, соединенные с сегментами 18 и 19 осями 23 (коромысла 21 и 22 на фиг.1, 2 заштрихованы, на фиг. 4 изображено отдельно). Коромысла 21 и 22, сегменты 18 и 19 имеют одинаковый радиус закругления и образуют замкнутую окружность ротора. Элементами коромысел 21, 22 являются также лобовая часть 24, отверстие 25 для установки оси 23, а также приливы 26 и 27. Внутри ротора 11 находятся три кулачка 28 и 29, посаженных на неподвижную относительно корпуса ось 30, которая крепится к боковине 13. Камера сгорания 6 и 7, выполняющая роль заслонок (отдельно изображена на фиг.5), состоит из корпуса 31, внутри которого имеется полость 32, которая заполняется горючей смесью и которая вместе с коромыслом 21, боковинами 13 и 14, корпусом двигателя 1 и рабочей поверхностью лопасти 20 (поршнем) образуют рабочий отсек. Отверстие 33 служит для установки оси 34. Шкив 35 служит для передачи мощности. Внутри корпуса 1 на осях 36 находятся заслонки 37. Между камерами сгорания 6 и 7 и корпусами головок 2, 3 установлены пружины 38. На корпусах 31 камеры сгорания 6, 7, на лобовой части 24 коромысел 21, 22 с трех сторон рабочей поверхности лопасти 20 ротора 11 выполнены канавки 39 для установки уплотняющих подпружиненных пластин. In the housing 1 there is a cylindrical bore, inside of which is the rotor 11. The rotor 11 through the bearings 12 (figure 2) is supported on the sidewalls 13 and 14, which are attached to the housing 1. The rotor 11 (figure 3) consists of two cheeks 15 and 16 , on one of which (16) there is a power take-off shaft 17, on which the bearing 12 is mounted, on the other cheek (15) - a shaft for mounting another bearing 12. To form the circumference of the rotor there are two segments 18 and 19, which form the blades 20 s the working surface (figure 1 shows a dash-dot line). Between the blades 20 are the rocker arms 21 and 22 connected to the segments 18 and 19 by the axles 23 (the rocker arms 21 and 22 in FIGS. 1, 2 are hatched, in FIG. 4 is shown separately). Rocker arms 21 and 22, segments 18 and 19 have the same radius of curvature and form a closed circle of the rotor. The rocker arms 21, 22 are also the frontal part 24, the hole 25 for installing the axis 23, as well as the tides 26 and 27. Inside the rotor 11 there are three cams 28 and 29, mounted on a fixed axis 30 relative to the housing, which is attached to the sidewall 13. Camera combustion 6 and 7, acting as a damper (separately shown in figure 5), consists of a housing 31, inside which there is a cavity 32, which is filled with a combustible mixture and which together with the rocker arm 21, sidewalls 13 and 14, the engine housing 1 and the working surface the blades 20 (piston) form a working compartment. The hole 33 is used to install the axis 34. The pulley 35 is used to transmit power. Inside the housing 1 on the axles 36 there are flaps 37. Between the combustion chambers 6 and 7 and the head housings 2, 3 springs 38 are installed. On the housings 31 of the combustion chamber 6, 7, on the frontal part 24 of the rocker arm 21, 22 from three sides of the working surface of the blade 20 the rotor 11 has grooves 39 for installing spring-loaded sealing plates.

Работает двигатель следующим образом. The engine operates as follows.

Начальное вращение ротора 11 осуществляют вручную или стартером. При положении ротора 11, когда коромысло 21 своей лобовой частью 24 окажется в условной точке 40 (фиг. 1), через клапан 8 в полость 32 камеры сгорания 6 впрыскивается под давлением горючая смесь, которая поджигается от свечи 10 электрической искрой в момент, когда лобовая часть 24 коромысла 21 окажется в условной точке 41. В результате сгорания горючей смеси в камере 32 резко повышается давление, коромысло 21 за счет давления и кривизны кулачков 28 лобовой частью 24 проваливается к центру ротора 11, открывая рабочую поверхность (поршень) 20 ротора 11, на которую начинают давить газы. Под давлением этих газов ротор 11 проворачивается, одновременно перемещая коромысло 21. Максимально использовав давление газов, коромысло 21 за счет кривизны кулачка 29 начинает подниматься от центра ротора 11, вытесняя отработанные газы через выходное окно 5. Заслонка 37 предохраняет попадание отработанных газов в головку 3. В районе условной точки 42 коромысло 21 занимает исходное положение. Синхронно все этапы работы повторяются в головке 3 со своей камерой сгорания 7 и коромыслом 22. Здесь отработанные газы вытесняются через выходное окно 4. The initial rotation of the rotor 11 is carried out manually or by a starter. In the position of the rotor 11, when the rocker 21 with its frontal part 24 is at the conditional point 40 (Fig. 1), a combustible mixture is injected under pressure into the cavity 32 of the combustion chamber 6 through the valve 8, which is ignited from the candle 10 by an electric spark at the moment when the frontal the part 24 of the rocker arm 21 will be at the conditional point 41. As a result of the combustion of the combustible mixture in the chamber 32, the pressure rises sharply, the rocker 21 due to the pressure and curvature of the cams 28 with the frontal part 24 falls to the center of the rotor 11, opening the working surface (piston) 20 of the rotor 11, on which start to push the gases. Under the pressure of these gases, the rotor 11 rotates while simultaneously moving the rocker 21. Using the gas pressure to the maximum, the rocker 21, due to the curvature of the cam 29, begins to rise from the center of the rotor 11, displacing the exhaust gases through the outlet window 5. The damper 37 prevents the exhaust gases from entering the head 3. In the region of the conditional point 42, the rocker 21 is in its original position. Synchronously, all work steps are repeated in the head 3 with its combustion chamber 7 and rocker 22. Here, the exhaust gases are forced out through the outlet window 4.

В момент, когда ротор 11 повернулся на 180^o (в двигателе с двумя головками), коромысла 21, 22 заняли исходные положения (лобовые части в условных точках 40 и 42) в полость 32 камеры сгорания 6 и 7 впрыскивается воздух, который вытесняет остатки отработанных газов, одновременно охлаждая стенки рабочего отсека. Движения коромысел 21, 22 и камеры сгорания 6, 7 на участке 180-360^o аналогичны движениям на участке 0-180^o.At the moment when the rotor 11 turned 180 ^o (in a two-head engine), the rocker arms 21, 22 took their initial positions (frontal parts at the conditional points 40 and 42) air is injected into the cavity 32 of the combustion chamber 6 and 7, which displaces the remains of exhaust gases, while cooling the walls of the working compartment. The movements of the rocker arms 21, 22 and the combustion chamber 6, 7 in the section 180-360 ^{o are} similar to the movements in the section 0-180 ^o .

Таким образом, за один оборот ротора 11 в двигателе совершается два цикла: первый - рабочий (0-180^o для двигателя с двумя головками) и второй - продувка (180-360^o).Thus, for one revolution of the rotor 11 in the engine two cycles take place: the first is the working cycle (0-180 ^o for the engine with two heads) and the second is the purge (180-360 ^o ).

Схема двигателя, описанная выше, позволяет иметь количество головок, а соответственно и камер сгорания и коромысел, сколь угодно, но не менее двух (во избежание нарушения баланса центробежных сил). Легко решается проблема уплотнения рабочих отсеков за счет применения уплотняющих пластин с пружинами по периметру камеры сгорания, на коромысле и на роторе (см. чертежи). The engine diagram described above allows you to have the number of heads, and accordingly the combustion chambers and rocker arms, however arbitrarily, but not less than two (in order to avoid imbalance of the centrifugal forces). The problem of compaction of working compartments is easily solved by using sealing plates with springs around the perimeter of the combustion chamber, on the beam and on the rotor (see drawings).

Конструкция позволяет объединять на одном валу несколько двигателей в блок, не имеет зубчатых механизмов. The design allows you to combine several motors on a single shaft in a block, does not have gear mechanisms.

Технология изготовления деталей не отличается большой сложностью и при изготовлении не требует специального оборудования. The manufacturing technology of parts is not very complex and does not require special equipment in the manufacture.

Claims (1)

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней цилиндрической расточкой, закрытый с двух сторон боковинами, внутри которого расположен ротор, имеющий лопасти, выполняющие роль поршней, заслонки, клапаны подачи горючей смеси, свечи зажигания и выходные отверстия, отличающийся тем, что ротор снабжен расположенными между лопастями коромыслами, имеющими возможность качания на осях за счет кривизны вновь введенных кулачков, а заслонки выполнены в виде имеющих возможность качания на осях камер сгорания, корпуса которых контактируют с внешней поверхностью лопастей и коромысел, образующих совместно с корпусом и боковинами замкнутый рабочий отсек, а камеры сгорания, клапаны и свечи находятся в головках, расположенных по внешней окружности корпуса. A rotary piston internal combustion engine comprising a housing with an internal cylindrical bore, closed on both sides by sidewalls, inside of which is located a rotor having blades acting as pistons, shutters, valves for supplying a combustible mixture, spark plugs and outlet openings, characterized in that the rotor equipped with rocker arms located between the blades that have the ability to swing on the axles due to the curvature of the newly introduced cams, and the shutters are made in the form of rockers having the ability to swing on the axes of the combustion chambers pus which are in contact with the outer surface of the blades and rockers, forming together with the body and sidewalls a closed working compartment, and the combustion chambers, valves and candles are located in the heads located around the outer circumference of the housing.

Images