RU2392459C1 - Impulse internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: invention relates to internal combustion engines. Impulse engine includes housing with compression chamber and working chamber, which are installed at an angle of 180 degrees relative to each other. There is a projection with central hole of smaller diametre in the housing in internal cavity in the centre. Rotor is loose fit in internal cavity of central projection. Rotor has minimum number of graded slots - four and more, and the blades are installed in them along loose fit. Compression chamber constantly connected with inlet opening, and working chamber constantly interconnected with the outlet opening, are located in internal cavity of central projection in the housing according to the working cycle irrespective of each other by volume. Projection is covered on both sides with covers. Blades are paired and staged and the working edge of which has semi-circle. Compression chamber and working chamber are separated with two equal sections of smaller diametre, the length of arcs of which is equal to length of the arc between two staged paired blades along external diametre of rotor. Rotor has compression chamber with auxiliary channel between each two paired blades. ^ EFFECT: higher engine power. ^ 1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенным для преобразования тепловой энергии в механическую работу, и может найти широкое применение в транспортных средствах всех марок, работающих на бензине, дизельном топливе и природном газе.The invention relates to internal combustion engines designed to convert thermal energy into mechanical work, and can be widely used in vehicles of all brands running on gasoline, diesel fuel and natural gas.

Известные двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для вышеуказанных целей, описаны в патентах US 5758617 А от 1998 года, US 5888058 А от 1999 года, DE 3119229 А1 от 1982 года, DE 4436196 А1 от 1995 года, RU 2023887 С1 от 1994 года и GB 2156437 А от 1985 года и других. Близким по своей технической сущности является двигатель внутреннего сгорания, патент US 4638776 A, F02B 53/04 от 1987 года, содержащий корпус с компрессорной и рабочей камерой, установленные под углом 180 градусов относительно друг друга, разделенные перегородкой и закрытые боковыми крышками, в которых установлены по свободной посадке компрессорный и рабочий роторы различной ширины, содержащие пазы, в которых по свободной посадке установлены лопасти, при этом компрессорный и рабочий роторы жестко связаны с валом отбора мощности, а малые камеры сжатия компрессорного ротора сообщаются согласно рабочему циклу с рабочими камерами сжатия рабочего ротора.Known internal combustion engines for the above purposes are described in patents US 5758617 A from 1998, US 5888058 A from 1999, DE 3119229 A1 from 1982, DE 4436196 A1 from 1995, RU 2023887 C1 from 1994 and GB 2156437 And from 1985 and others. Close in its technical essence is an internal combustion engine, patent US 4638776 A, F02B 53/04 from 1987, containing a housing with a compressor and a working chamber, installed at an angle of 180 degrees relative to each other, separated by a partition and closed by side covers in which are installed for free landing, compressor and working rotors of various widths, containing grooves in which blades are installed for free landing, while the compressor and working rotors are rigidly connected to the power take-off shaft, and small chambers are compressed I disclosed rotor compressor according to the duty cycle of compression working chambers of the working rotor.

Недостатками вышеуказанного двигателя внутреннего сгорания являются: сложный по устройству, плохое охлаждение в целом, большие габариты и вес, большие потери чистого воздуха, потеря тепла при сжатии из-за перепускного окна в перегородке, недостаточная мощность в целом.The disadvantages of the above internal combustion engine are: complex in design, poor cooling in general, large dimensions and weight, large losses of clean air, heat loss during compression due to the bypass window in the partition, insufficient power in general.

Ближайшим аналогом изобретения является импульсный двигатель, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180 градусов относительно друг от друга, в корпусе во внутренней полости в центре имеется выступ с центральным отверстием меньшего диаметра, во внутренней полости центрального выступа по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, расположены во внутренней полости центрального выступа в корпусе согласно рабочему циклу независимо друг от друга по объему (см. патент US 5758617 A, F02B 53/00, 1998).The closest analogue of the invention is a pulse engine containing a housing with a compressor chamber and a working chamber installed at an angle of 180 degrees from each other, in the housing in the inner cavity in the center there is a protrusion with a central hole of a smaller diameter, a rotor is installed in the inner cavity of the central protrusion for free landing having a minimum number of stepped grooves - four or more, respectively installed in them according to the free landing of the blade, the compressor chamber, constantly connected to the inlet the front window, and the working chamber, constantly in communication with the outlet window, are located in the inner cavity of the Central protrusion in the housing according to the duty cycle independently from each other in volume (see US patent 5758617 A, F02B 53/00, 1998).

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что по свободной посадке во внутренней полости корпуса неподвижно установлено распределительное кольцо, закрытое с двух сторон крышками, имеющими в центральной части неподвижные кулачки, кинематически связанные со штангами, компенсационными пружинами и ступенчатыми лопастями, где во внутренней полости распределительного кольца по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке ступенчатые лопасти, имеющие с рабочего торца полуокружность, а во внутренней полости распределительного кольца согласно рабочему циклу расположены независимые друг от друга по объему компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между каждыми двумя лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.The technical task of the present invention is to remedy the above disadvantages. This goal is achieved by the fact that on a loose fit in the inner cavity of the housing a distributor ring is fixedly mounted, closed on both sides by caps having fixed cams in the central part kinematically connected with rods, compensation springs and step vanes, where in the inner cavity of the distributor ring there is a free a rotor is installed for landing; it has a minimum number of stepped grooves - four or more, respectively Parts having a semicircle from the working end, and in the inner cavity of the distribution ring, according to the working cycle, there are located a compressor chamber, independent of each other in volume, constantly connected to the inlet window, a working chamber constantly communicating with the outlet window, separated by two equal sections of smaller diameter, length whose arcs are equal to the length of the arc between two stepped blades along the outer diameter of the rotor, which has a compression chamber with an auxiliary channel between each two blades.

Такая компоновка импульсного двигателя внутреннего сгорания обеспечивает резкое упрощение конструкции в целом, резко улучшает охлаждение боковых крышек и распределительного кольца, существенно снижаются вес и габариты, а также повышается мощность за счет нового цикла работы двигателя, где за один оборот вала отбора мощности можно делать от четырех ходов и больше.This arrangement of a pulsed internal combustion engine provides a sharp simplification of the design as a whole, dramatically improves the cooling of the side covers and the distribution ring, significantly reduces the weight and dimensions, and also increases the power due to the new engine operation cycle, where you can make four or more power take-offs moves and more.

Таким образом импульсный двигатель, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180 градусов относительно друг от друга, в корпусе во внутренней полости в центре имеется выступ с центральным отверстием меньшего диаметра, во внутренней полости центрального выступа по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, расположены во внутренней полости центрального выступа в корпусе согласно рабочему циклу независимо друг от друга по объему, отличается тем, что выступ закрыт с двух сторон крышками, лопасти выполнены спаренными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми спаренными лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между каждыми двумя спаренными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.Thus, a pulsed motor comprising a housing with a compressor chamber and a working chamber installed at an angle of 180 degrees from each other, in the housing in the inner cavity in the center there is a protrusion with a central hole of a smaller diameter, a rotor is installed in the inner cavity of the central protrusion for free landing, having the minimum number of stepped grooves is four or more, respectively installed in them for free landing of the blade, the compressor chamber, which is constantly connected with the inlet window, and the working chamber, constantly communicating with the exhaust window, located in the inner cavity of the central protrusion in the housing according to the duty cycle independently of each other in volume, characterized in that the protrusion is closed on both sides by covers, the blades are made stepped in steps and have a semicircle, a compressor chamber and a working chamber from the working end the chamber is divided by two equal sections of smaller diameter, the length of the arcs of which is equal to the length of the arc between two stepped paired blades along the outer diameter of the rotor, having between every two twin blades compression chamber with auxiliary channel.

Устройство импульсного двигателя внутреннего сгорания смотрите на фиг.1; 2; 3; 4; 5 и 6.The device of a pulse internal combustion engine, see figure 1; 2; 3; four; 5 and 6.

На чертежах представлены:The drawings show:

Фиг.1 - продольный разрез импульсного двигателя,Figure 1 is a longitudinal section of a pulsed motor,

Фиг.2 - поперечный разрез А-А импульсного двигателя,Figure 2 is a cross section aa of a pulse motor,

Фиг.3 - вид сбоку рабочего ротора со ступенчатыми пазами и ступенчатыми лопастями с боковым уплотнением по принципу поршневых колец,Figure 3 is a side view of the working rotor with stepped grooves and stepped blades with side seal on the principle of piston rings,

Фиг.4 - разрез В-В пазов ротора со специальным боковым уплотнением,Figure 4 - section bb of the grooves of the rotor with a special side seal,

Фиг.5 - продольный разрез ступенчатой лопасти,5 is a longitudinal section of a stepped blade,

Фиг.6 - вид сверху с радиусом ступенчатой лопасти.6 is a top view with the radius of the stepped blades.

Импульсный двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных частей, корпуса - 1 цилиндрической формы, где с передней и задней стороны в центральной внутренней полости по свободной посадке установлены боковые крышки - 2 тоже цилиндрической формы, упирающиеся в центральный выступ, где во внутренней поверхности имеются свободные рабочие компрессорная камера - 3, связанная постоянно с впускным окном - 4, и рабочая камера - 5, связанная с выпускным окном - 6. Внутренняя поверхность центрального выступа корпуса - 1 всегда разделена на четыре равных сектора, где два их них являются компрессорной камерой - 3 и рабочей камерой - 5, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми лопастями - 7. Передние торцы крышек - 2 уплотняются кольцами - 8, а наружный диаметр крышек - 2 сцентрирован с внутренним диаметром корпуса - 1, и уплотняются кольцами - 9. Между центральным выступом корпуса - 1 и малыми диаметрами крышек - 2 образуется герметичное свободное пространство - 10, сообщающееся между собой окнами - 11, а расточки - 12 в боковых крышках - 2 улучшают общий отвод тепла. Крышки - 2 крепятся к корпусу - 1 с помощью болтов - 13. Внутри центрального малого диаметра корпуса - 1 по свободной посадке размещен ротор - 14. Ротор - 14 равномерно по окружности имеет четыре сдвоенных ступенчатых паза, где по свободной посадке размещены в каждому пазу по две рабочих ступенчатых лопасти - 7. Количество рабочих пазов - четное число и нечетное, но не меньше четырех и больше. Ступенчатые лопасти - 7 с рабочего торца имеют закругления радиусом, равным половине толщины самой лопасти - 7, а толщина отдельной ступени должна быть равна половине общей толщины, что при работе обеспечит полное уравновешивание с двух торцов давление рабочих газов и рабочий торец будет мало изнашиваться. На рабочие лопасти будет действовать сила прижима. Только инерция и легкое усилие пружин - 15 с толкателями - 16. В промежутках между лопастями - 7 по наружному диаметру ротора - 14 выполнены вспомогательные каналы - 17 малого поперечного сечения, соединенные с камерами - 18 сжатия. Ротор - 14 установлен неподвижно на валу - 19 отбора мощности с помощью шпонки - 20. В верхней части корпуса сделано окно - 21 для установки свечи зажигания. Вал - 19 отбора мощности установлен неподвижно во внутренних обоймах подшипников - 22, размещенных в центральных гнездах крышек - 2. Подшипники - 22 закрыты крышками - 23. Выходные концы вала - 19 отбора мощности уплотняются манжетами - 24, а крышки - 23 крепятся болтами - 25, уплотняются прокладками - 26. С двух боковых сторон у каждой ступенчатой лопасти - 7 имеются разгрузочные пазы - 27, что обеспечивает свободное перемещение последних.The pulse internal combustion engine consists of the following main parts, the housing is 1 cylindrical in shape, where side covers are also installed on the front and rear sides in the central inner cavity for free landing - 2 are also cylindrical in shape, abutting against the central protrusion, where there are free workers in the inner surface compressor chamber - 3, permanently connected to the inlet window - 4, and the working chamber - 5, connected to the exhaust window - 6. The inner surface of the central protrusion of the housing - 1 is always divided into even There are two equal sectors, where two of them are the compressor chamber - 3 and the working chamber - 5, separated by two equal sections of smaller diameter, the length of the arcs of which is equal to the length of the arc between two step blades - 7. The front ends of the covers - 2 are sealed with rings - 8, and the outer diameter of the covers - 2 is centered with the inner diameter of the housing - 1, and sealed with rings - 9. Between the central protrusion of the housing - 1 and the small diameters of the covers - 2, a tight free space is formed - 10, interconnected by windows - 11, and the bores - 12 boko s lids - 2 improve overall heat dissipation. Covers - 2 are attached to the housing - 1 by means of bolts - 13. Inside the central small diameter of the housing - 1 there is a rotor - 14 for free seating. The rotor - 14 has four double stepped grooves evenly around the circumference, where, for a free fit, each groove is placed in each two working step blades - 7. The number of working grooves is an even number and an odd one, but not less than four or more. Step blades - 7 from the working end face have roundings with a radius equal to half the thickness of the blade itself - 7, and the thickness of an individual step should be equal to half the total thickness, which during operation will ensure full balancing of the pressure of the working gases from two ends and the working end will wear out a little. The clamping force will act on the working blades. Only the inertia and light force of the springs - 15 with pushers - 16. In the spaces between the blades - 7 along the outer diameter of the rotor - 14, auxiliary channels - 17 of small cross section, connected to the chambers - 18 of compression, are made. The rotor - 14 is fixedly mounted on the shaft - 19 power take-off with the help of a key - 20. In the upper part of the body a window - 21 for installing the spark plug is made. The shaft - 19 power take-off is installed motionlessly in the inner race of bearings - 22, located in the central seats of the covers - 2. Bearings - 22 are closed by covers - 23. The output ends of the shaft - 19 power take-offs are sealed by cups - 24, and the covers - 23 are bolted - 25 , sealed with gaskets - 26. On each side of the step blade - 7 there are discharge grooves - 27 on the two sides, which ensures the free movement of the latter.

Таким образом, устроен импульсный двигатель внутреннего сгорания. Высота ступени - 28 должна быть равна половине общей толщины - 29. Боковое уплотнение ротора - 14 с двух сторон, смотрите фиг.4, производится с помощью прямоугольной шпонки - 30, подпружиненной волновой пластинчатой пружиной - 31. Уплотнение с боков лопастей - 7 производится шпонками фигурными - 32 таким же способом. Данное уплотнение обеспечит надежное уплотнение и долговечность работы при нормальной смазке или хорошем подборе материала.Thus, a pulse internal combustion engine is arranged. The height of the step - 28 should be equal to half the total thickness - 29. The side seal of the rotor - 14 on both sides, see figure 4, is made using a rectangular key - 30, a spring-loaded wave leaf spring - 31. The seal on the sides of the blades - 7 is made by keys curly - 32 in the same way. This seal will provide reliable sealing and durability with normal lubrication or good selection of material.

Работа импульсного двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом, смотрите фиг.1; 2; 3; 4; 5 и 6.The operation of a pulse internal combustion engine is as follows, see figure 1; 2; 3; four; 5 and 6.

При вращении вала - 19 отбора мощности вправо по стрелке и когда спаренные ступенчатые лопасти - 7 будут утоплены в ступенчатых пазах ротора - 14, то в данный момент времени компрессорная камера - 3 полностью наполнена горючей смесью, а вспомогательный канал - 17 в данный момент времени совместно с камерой - 18 сжатия тоже заполнены горючей смесью под давлением и соединены с окном - 21, где установлена свеча зажигания, зажигающая в данный момент рабочую, горючую смесь. В результате в камере - 18 сжатия создается высокое давление. При дальнейшем вращении вала - 19 отбора мощности передние две спаренные лопасти - 7 совмещаются с рабочей камерой - 5, выдвигаясь из ступенчатого паза ротора - 14, и давление сразу начинает давить на передние две спаренные лопасти - 7, а задние спаренные две лопасти находятся в данный момент полностью в утопленном положении и не оказывают обратного сопротивления, что обеспечивает поворот вала - 19 на 90 градусов. При дальнейшем вращении вала - 19 отбора мощности в передней зоне сдвоенных лопастей - 7 из рабочей камеры - 5 вытесняются отработавшие рабочие газы в выпускное окно - 6, под действием разрежения всасывается рабочая смесь в компрессорную камеру - 3 и одновременно происходит сжатие рабочей смеси в вспомогательном канале - 17 и в камере - 18 сжатия. При дальнейшем вращении вала - 19 отбора мощности, когда очередная пара сдвоенных, ступенчатых лопастей - 7 будут полностью утоплены, а камера - 18 совместится с окном - 21 со свечой, снова происходит рабочий ход, длящийся поворотом вала - 19 на 90 градусов. В импульсном двигателе за один оборот вала - 19 происходят четыре рабочих хода, потому что одновременно происходят все четыре рабочих такта, впуск, выпуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Вот так работает новый импульсный двигатель на бензиновой рабочей смеси, а чтобы двигатель работал на дизельном топливе, необходимо вместо свечи зажигания установить форсунку, топливный насос и систему распределения, как и на бензиновой смеси.When the shaft - 19 power take-off is rotated to the right in the direction of the arrow and when the paired stepped blades - 7 are recessed in the stepped grooves of the rotor - 14, then at the given moment the compressor chamber - 3 is completely filled with the combustible mixture, and the auxiliary channel - 17 at the given moment in time Compression chamber 18 is also filled with a combustible mixture under pressure and connected to window 21, where a spark plug is installed, which is currently lighting a working, combustible mixture. As a result, high pressure is created in the compression chamber 18. With further rotation of the shaft - 19 power take-offs, the front two twin blades - 7 are aligned with the working chamber - 5, moving out from the stepped groove of the rotor - 14, and the pressure immediately begins to put pressure on the front two twin blades - 7, and the rear twin two blades are in this the moment is completely in the recessed position and does not exert reverse resistance, which ensures the rotation of the shaft - 19 by 90 degrees. With further rotation of the shaft - 19 power take-offs in the front zone of the twin blades - 7 from the working chamber - 5, the exhaust working gases are displaced into the exhaust window - 6, under the influence of rarefaction, the working mixture is sucked into the compressor chamber - 3 and at the same time the working mixture is compressed in the auxiliary channel - 17 and in the chamber - 18 compression. With further rotation of the shaft - 19 power take-offs, when the next pair of double, step-shaped blades - 7 will be completely recessed, and the camera - 18 will be combined with the window - 21 with a candle, again a working stroke occurs, lasting by turning the shaft - 19 by 90 degrees. In a pulsed motor, for one revolution of the shaft - 19, four working strokes occur, because all four working strokes, inlet, exhaust, compression, working stroke, exhaust, occur simultaneously. This is how a new pulsed engine runs on a gasoline-powered mixture, and in order for the engine to run on diesel fuel, it is necessary to install a nozzle, a fuel pump and a distribution system instead of a spark plug, just like on a gasoline mixture.

Для нормальной работы необходимо в бензин заливать масло 10…15% на литр, установив опытным путем. Коренные опоры можно смазывать практически любой смазкой.For normal operation, it is necessary to pour oil in gasoline 10 ... 15% per liter, installing experimentally. The main bearings can be lubricated with almost any lubricant.

Claims (1)

Импульсный двигатель, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180° относительно друг друга, в корпусе во внутренней полости в центре имеется выступ с центральным отверстием меньшего диаметра, во внутренней полости центрального выступа по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, расположены во внутренней полости центрального выступа в корпусе согласно рабочего цикла независимо друг от друга по объему, отличающийся тем, что выступ закрыт с двух сторон крышками, лопасти выполнены спаренными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми спаренными лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между каждыми двумя спаренными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом. A pulse motor containing a housing with a compressor chamber and a working chamber installed at an angle of 180 ° relative to each other, in the housing in the inner cavity in the center there is a protrusion with a central hole of a smaller diameter, in the inner cavity of the central protrusion for free landing there is a rotor having a minimum number of step grooves - four or more, respectively installed in them according to the free landing of the blade, the compressor chamber, constantly connected to the inlet window, and the working chamber, constantly communicating an outlet window, located in the inner cavity of the central protrusion in the housing according to the duty cycle, independently of each other in volume, characterized in that the protrusion is closed on both sides by covers, the blades are paired stepped and have a semicircle from the working end, the compressor chamber and the working chamber are divided by two equal sections of smaller diameter, the length of the arcs of which is equal to the length of the arc between two stepped paired blades along the outer diameter of the rotor having between each two paired blades Amer compression auxiliary channel.

Images