Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння

Реферат: Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння містить статор, з внутрішньої сторони якого виконана орбітально криволінійна бігова доріжка. Всередині статора розташований ротор, здатний обертатися відносно статора. Симетрично, відносно осі обертання ротора, розташовані робочі камери. Кожна робоча камера утворена боковими стінками прямокутного Пподібного каналу, виконаного в роторі, і впускною та випускною щоками, закріпленими на статорі. Робочі камери розташовані симетрично відносно осі обертання ротора. В кожній робочій камері розташований поршень, сполучений з опорним роликом, що взаємодіє з орбітально криволінійною біговою доріжкою. Робочі камери і поршні мають прямокутну форму. UA 107053 C2 (12) UA 107053 C2 UA 107053 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до машинобудування, зокрема до конструкції роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння. Відомо двигун внутрішнього згоряння, що містить установлений з можливістю обертання обідок з орбітальними біговими доріжками у вигляді Т-подібного паза овальної або іншої, замкненої і центральносиметричної конфігурації, охоплюваний цими біговими доріжками необертовий блок радіально збіжних одна до одної камерами згоряння циліндрів з установленими в них поршнями і шарнірно пов'язаними з ними та з установленими на блоці циліндрів одноплечими важелями шатуни з натискними роликами на кінцях. Натискні ролики знаходяться в контакті з біговими доріжками Т-подібного паза. Обертовий блок циліндрів установлений з можливістю керованого зміщування від осі обертання обідка. Для здійснення вказаного зміщування двигун забезпечений засобом для даного зміщування. Кількість циліндрів не парна і більша, ніж кількість гребенів (див. євразійський патент № 011059). Недоліком конструкції даного двигуна є невеликий коефіцієнт корисної дії. Відомий також двигун внутрішнього згоряння, що містить щонайменше два радіальних циліндри, які розташовані по осі в одній площині, і які утворюють спільну камеру згоряння. В кожному радіальному циліндрі розташований поршень. Кожний поршень взаємодіє з профілем кулачка. Двигун також містить обертовий ротор, з'єднаний з валом (див. міжнародну заявку WO 01/77494). Даний двигун також має невеликий коефіцієнт корисної дії. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є роторний двигун внутрішнього згоряння, що містить нерухомий корпус з розташованим в ньому ротором, робочі циліндри ротора. В кожному з робочих циліндрів ротора розташований поршень, забезпечений шатуном і опорним роликом, який взаємодіє з установленою на корпусі криволінійною опорною поверхнею. Число циліндрів парне. Робочі циліндри ротора зміщені в площині обертання ротора від центра обертання ротора на рівну відстань. Для кожного робочого циліндра протилежний йому, відносно центра обертання ротора, робочий циліндр розташований центрально-симетрично. Осі циліндрів паралельні. Для кожної пари протилежних циліндрів установлені два важелі і одна тяга. Важелі закріплені на роторі нерухомими шарнірами. Кожен важіль одним нерухомим шарніром сполучений з шатуном відповідного йому робочого циліндра, а другим рухомим шарніром сполучений з важелем протилежного робочого циліндра за допомогою тяги. Камера згоряння робочого циліндра і канал впуск-випуск мають спільний простір (див. патент РФ № 2424473 на винахід). Конструкція даного роторного двигуна вибрана прототипом. Прототип і винахід, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - нерухомий статор (в прототипі названо "нерухомий корпус"); - орбітально криволінійна бігова доріжка (в прототипі названо "криволінійна опорна поверхня"); - ротор, розташований всередині статора, здатний обертатися відносно статора; - робочі камери (в прототипі - камери робочих циліндрів); - робочі камери розташовані симетрично відносно осі обертання ротора; - в кожній робочій камері розташований поршень; - кожний поршень сполучений з опорним роликом; - опорний ролик взаємодіє з орбітально-криволінійною доріжкою. Прототипу притаманні наступні недоліки. 1. Низька верхня межа обертів двигуна, через те, що циліндри розташовані від осі обертання на значній відстані, а тяга, яка з'єднує важелі опорних роликів, протилежних циліндрів, не дозволяє розміщувати робочі циліндри близько до центру обертання ротора. 2. Робочий хід поршнів, протилежних циліндрів, не однаковий, ротор сильно розбалансований, через те, що важелі опорних роликів, протилежних циліндрів, не однакові, плечі важелів різні і, як наслідок, траєкторії руху опорних роликів, протилежних циліндрів різні, в цілому ротор двигуна має конструкцію не симетричну відносно центра обертання, внаслідок чого утруднюється балансування всього ротора. 3. Низький ККД і потужність двигуна, оскільки канал впуск-випуск і камера згоряння робочого циліндра мають спільний простір, внаслідок чого високий тиск, який утворюється в камері згоряння при робочому ході, передається через канал впуску-випуску на запірну поверхню, внаслідок чого між контактними поверхнями утворюється зазор і частина робочих газів проривається крізь нього з камери згоряння назовні. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створити удосконалену конструкцію роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння, в якому шляхом іншого виконання: - робочих камер; 1 UA 107053 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - каналу "впуск-випуск", а також геометричної форми робочих камер і поршнів забезпечити збільшення коефіцієнта корисної дії. Поставлена задача вирішена в конструкції роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння, що містить статор, з внутрішньої сторони якого виконана орбітально криволінійна бігова доріжка, ротор, розташований всередині статора, здатний обертатися відносно статора, робочі камери, розташовані симетрично відносно осі обертання ротора, в кожній з яких розташований поршень, сполучений з опорним роликом, що взаємодіє з орбітально криволінійною біговою доріжкою, тим, що на відміну від прототипу, кожна робоча камера утворена боковими стінками прямокутного П-подібного каналу, виконаного в роторі і впускною і випускною щоками, закріпленими на статорі, при цьому у впускних і випускних щоках виконані вікна, а робочі камери і поршні мають прямокутну форму. Підвищення коефіцієнта корисної дії забезпечується за рахунок полегшення і спрощення заповнення кожної робочої камери робочим тілом (бензин, дизельне паливо та ін.). При цьому забезпечується надійність роботи за рахунок виключення клапанів газорозподільного механізму і спрощення конструкції роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння. Це значно зменшує собівартість роторно-поршневого двигуна. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння зображений на кресленні, де: фіг. 1 - поперечний переріз; фіг. 2 - поздовжній переріз; фіг. 3 - проекція впускної і випускної щік, накладених один на одний; фіг. 4 - вид впускної щоки; фіг. 5 - вид випускної щоки. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння містить статор 1, на внутрішній стороні якого виконана орбітально бігова криволінійна доріжка 10. Всередині статора 1 розміщено ротор 4, закріплений на валу 5 і зафіксований шпонкою 12. В тілі ротора 4 виконані П-подібні прямокутні канали 7. В кожному П-подібному прямокутному каналі 7 розташований прямокутний поршень 2, сполучений зі штоком 3. З другого кінця штока 3 закріплений опорний ролик 8. На валу 5 за допомогою підшипників 19 закріплені щоки: впускні 14 і випускні 15. У впускних щоках 14 виконані впускні вікна 20 з патрубками 16. У випускних щоках 15 виконані випускні вікна 21 з патрубками 17. Впускні 14 і випускні 15 щоки закріплені до статора 1 за допомогою стяжних болтів 13, між якими розміщена розпірна втулка 22. Болти 13 установлені в наскрізних створах 9, які виконані в щоках 14 і 15. В кожному П-подібному прямокутному каналі 7 закріплена упорно-направляюча втулка 6. На валу 5 закріплений фланець 18. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння забезпечений робочими камерами (окремими позиціями не показано), кожна з яких утворена боковими стінками П-подібного прямокутного каналу 7 (див. фіг. 1) і впускними 14 та випускними 15 щоками. Статор 1 закріплено на станині 11. Працює роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння у наступному порядку. При обертанні ротора 4 ролик 8 переміщається по орбітально біговій доріжці 10, при цьому переміщення прямокутного поршня 2 буде у двох напрямках: по-перше, переміщення радіально від R-1 до R-2 і R-2A (див. фіг. 3), по-друге, по колу разом з ротором 4 відносно впускної 14 і випускної 15 щік. При такому переміщенні прямокутного поршня 2 вікна 20 на впускній щоці 14 співпадуть з Пподібним прямокутним каналом 7 в той момент, коли прямокутний поршень 2 буде переміщатися від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої мертвої точки (НМТ). Це забезпечить заповнення робочої камери робочою сумішшю і відповідатиме куту повернення ротора 4 на кут φ-1 плюс φ-2 (див. фіг. 3). Коли, при повороті ротора 4 на кут φ-3 плюс φ-4 прямокутний поршень 2 переміститься в роторі 4 від R-2 до R-1 - це ВМТ і при такому переміщенні прямокутного поршня 2 впускне 20 і випускне 21 вікна не будуть знаходитись напроти робочої камери, це призведе до стискання робочої суміші. Аналогічний процес відбувається в зоні повороту ротора 4 на кут φ-5. В зоні повороту ротора 4 на кут φ-6 плюс φ-7 випускні вікна 21 щоки 15 співпадуть з робочою камерою і гази вийдуть назовні через випускні вікна 21. Описаний цикл повторюється аналогічно в кожній робочій камері. 2 UA 107053 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, що містить статор, з внутрішньої сторони якого виконана орбітально криволінійна бігова доріжка, ротор, розташований всередині статора, здатний обертатися відносно статора, робочі камери, розташовані симетрично відносно осі обертання ротора, в кожній з яких розташований поршень, сполучений з опорним роликом, що взаємодіє з орбітально криволінійною біговою доріжкою, який відрізняється тим, що кожна робоча камера утворена боковими стінками прямокутного П-подібного каналу, виконаного в роторі, і впускною та випускною щоками, закріпленими на статорі, при цьому у впускних і випускних щоках виконані вікна, а робочі камери і поршні мають прямокутну форму. 3 UA 107053 C2 4 UA 107053 C2 5 UA 107053 C2 6 UA 107053 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7