Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в областях техники, где при эксплуатации не ожидается резких изменений внешних нагрузок, рывков (авиация, морской флот). The invention relates to engine building and can be used in technical fields where during operation sharp changes in external loads and jerks are not expected (aviation, navy).
Целью создания роторных двигателей является устранение из конструкции поршня, коленчатого вала, шатуна, не участвующих непосредственно во вращении, а преобразующих возвратно-поступательное движение поршня во вращение выходного вала с затратой соответствующего количества энергии на это преобразование. Основная трудность заключается в создании рабочего объема, в котором газы при горении и расширении через лопасть могли бы передавать крутящий момент рабочему валу, соединенному с этой лопастью. Это можно осуществить, если газы, расширяясь, будут опираться на неподвижную, застопоренную лопасть, поворачивая при этом подвижную в данный момент другую лопасть. Вторая трудность - преобразование движений частей двигателя во вращение выходного вала двигателя с постоянной угловой скоростью. Решение названной задачи описано в а.с. СССР N 847937, кл. F 02 В 55/00, пр. 02.04.71 г. Представлен роторный двигатель внутреннего сгорания, имеющий корпус с кольцевой рабочей камерой, лопасти на соосных валах, неравномерно вращающиеся и кинематически связанные с выходным валом, который вращается с постоянной угловой скоростью. Лопасти периодически, попеременно изменяют угловую скорость вращения, создавая между собой изменяющиеся рабочие объемы, что недостаточно эффективно с точки зрения степени сжатия рабочего тела. Двигатель сложен по конструкции, отличается сложной схемой преобразования движений. The purpose of creating rotary engines is to eliminate from the design of the piston, crankshaft, connecting rod, not directly involved in the rotation, but to convert the reciprocating motion of the piston into the rotation of the output shaft with the expenditure of an appropriate amount of energy for this conversion. The main difficulty is to create a working volume in which gases during combustion and expansion through the blade could transmit torque to the working shaft connected to this blade. This can be done if the gases, expanding, rely on a fixed, locked blade, while turning the other blade that is currently moving. The second difficulty is the conversion of the movements of the engine parts to the rotation of the engine output shaft with a constant angular velocity. The solution to this problem is described in A.S. USSR N 847937, class F 02 B 55/00, pr. 02.04.71 g. A rotary internal combustion engine is presented, having a casing with an annular working chamber, blades on coaxial shafts, unevenly rotating and kinematically connected with the output shaft, which rotates at a constant angular speed. The blades periodically alternately change the angular velocity of rotation, creating changing working volumes between themselves, which is not effective enough from the point of view of the degree of compression of the working fluid. The engine is complex in design, characterized by a complex motion conversion scheme.
Известна роторная машина, заявленная в а.с. СССР 1244356, кл. F 01 C 1/063, пр. 10.11.74 г. Машина имеет цилиндрический корпус, два ротора в нем, выполненные в виде торцевых дисков с пустотелыми лопастями, закрепленные на коаксиальных валах и связанные механизмом преобразования и выходной вал, соединенный с внутренним коаксильным валом. В этой машине рабочие объемы также создаются неравномерно вращающимися лопастями, что, учитывая высокую сложность кинематики, малоэффективно при регулировке степени сжатия горючей смеси в рабочих объемах. Known rotary machine, claimed in and.with. USSR 1244356, class F 01 C 1/063, etc. 10.11.74 g. The machine has a cylindrical body, two rotors in it, made in the form of end disks with hollow blades, mounted on coaxial shafts and connected by a conversion mechanism and an output shaft connected to the internal coaxial shaft . In this machine, working volumes are also created by non-uniformly rotating blades, which, given the high complexity of the kinematics, is ineffective in adjusting the degree of compression of the combustible mixture in the working volumes.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому роторно-лопастному двигателю является роторный двигатель, созданный по а.с. СССР 1318704, пр. 03.04.85 г., содержащий цилиндрическую полость с размещенными в ней секторными лопастями, установленными на соосных валах, и механизм преобразования движений лопастей, выполненный в виде пары рычагов, соединенных с валами лопастей, и кулисы, установленной на выходном валу и взаимодействующей с роликами рычагов, при этом кулиса присоединена к выходному валу шарнирами и имеет кольцевой копир с двумя участками профилей различной высоты обеспечения качания кулисы в плоскости рычагов. Механизм преобразования эффективно создает рабочие объемы для работы двигателя и создания постоянной угловой скорости выходного вала. Достигается это сложностью механизма, а также сложностью кинематики всех составных частей. Кроме этого, применение возвратно-поступательного движения все же используется, хоть и для решения иных задач. The closest in technical solution to the proposed rotary vane engine is a rotary engine, created by A. with. USSR 1318704, pr. 03.04.85, containing a cylindrical cavity with sectorial blades placed therein, mounted on coaxial shafts, and a mechanism for converting the movements of the blades, made in the form of a pair of levers connected to the shafts of the blades, and a link mounted on the output shaft and interacting with the rollers of the levers, while the link is connected to the output shaft by hinges and has an annular copier with two sections of profiles of different heights ensuring the swing of the link in the plane of the levers. The conversion mechanism effectively creates working volumes for the engine and creating a constant angular velocity of the output shaft. This is achieved by the complexity of the mechanism, as well as the complexity of the kinematics of all components. In addition, the use of reciprocating motion is still used, albeit to solve other problems.
Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности работы двигателя. Она достигается тем, что в двигателе, имеющем корпус с цилиндрической рабочей полостью, два соосных вала (один в другом, внешний и внутренний), к одному торцу которых присоединены диски с диаметрально расположенными секторными лопастями, вращающимися в полости корпуса, создавая рабочие объемы между собой; сдвоенный мальтийский механизм, взаимодействующий с дисками, причем один крест механизма повернут относительно другого на половину угла креста; на вторых торцах соосных валов закреплены ведущие шестерни дифференциала с выходным валом на водиле, впускной и выпускной патрубки, свечу зажигания, подшипники; рабочие объемы создаются вращением одной пары лопастей при застопоренной в это время другой паре. Таких рабочих объемов - четыре и во всех одновременно происходят рабочие циклы двигателя. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the engine. It is achieved by the fact that in an engine having a body with a cylindrical working cavity, two coaxial shafts (one in the other, external and internal), to one end of which are connected disks with diametrically located sector vanes rotating in the body cavity, creating working volumes between each other ; a dual Maltese mechanism interacting with the disks, with one cross of the mechanism rotated relative to the other half the angle of the cross; on the second ends of the coaxial shafts, the differential gears are fixed with the output shaft on the carrier, inlet and outlet pipes, spark plug, bearings; working volumes are created by the rotation of one pair of blades with another pair locked at that time. There are four such working volumes, and in all simultaneously the engine runs.
Сущность изобретения представлена на чертежах: фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 изображен принципиальный вид предлагаемого роторно-лопастного двигателя, где обозначено: 1 - корпус с цилиндрической полостью, 2 - диск с лопастью на торце внутреннего из соосных рабочих валов (вторую лопасть не видно), 3 - диск с лопастью на торце внешнего рабочего вала, 4 - сдвоенный мальтийский механизм, 5 - ведущая шестерня дифференциала на внешнем рабочем валу, 6 - водило дифференциала с шестеренчатыми колесами и выходным валом 8, 7 - ведущая шестерня на внутреннем рабочем валу, 9 - подшипники, на которых вращаются валы, дифференциал со своими колесами, сдвоенный мальтийский крест, 10 - впускной патрубок, 11 - выпускной патрубок (их место обозначено пунктиром). На фиг.2 представлены сечения цилиндрической полости корпуса - 1 с различными положениями лопастей. Незаштрихованными обозначены лопасти внутреннего вала, заштрихованные лопасти соединены с внешним рабочим валом (в рабочей полости его нет), "стопор" - условное обозначение действия мальтийского механизма. Показаны четыре взаимоположения лопастей, когда рабочие валы совершают повороты в 180 градусов. Положение - I соответствует изображенному на фиг.1. В этом положении лопасть 3 с внешним валом зафиксирована мальтийским крестом. Второй крест, сдвоенный с первым и сдвинутый по углу относительно него, дает возможность лопасти 2 с внутренним валом провернуться за счет "рабочего хода", происходящего в объеме между лопастями 0 и 1 (зона "В"). Ведущая шестерня 7 поворачивается вместе с внутренним валом, поворачивая сателлиты водила 6, которые, прокатываясь по застопоренной шестерне 5, поворачивают водило 6 с выходным валом двигателя 8. Во время поворота в зоне "А" между лопастями 3 и 2 происходит "впуск," в зоне "Б" происходит "сжатие" (объем между лопастями 0 и 2 уменьшается), в зоне "Г" - "выхлоп" (объем между лопастями 3 и 1 также уменьшается). The invention is presented in the drawings: figure 1 and figure 2. Figure 1 shows a schematic view of the proposed rotary vane engine, where it is indicated: 1 - a housing with a cylindrical cavity, 2 - a disk with a blade at the end of the inner of the coaxial working shafts (the second blade is not visible), 3 - disk with a blade at the end of the outer working shaft, 4 - dual Maltese gear, 5 - differential drive gear on the external working shaft, 6 - differential carrier with gear wheels and output shaft 8, 7 - driving gear on the internal working shaft, 9 - bearings on which the shafts rotate, differential with oimi wheels, dual Maltese cross, 10 - inlet port 11 - the outlet (their location is indicated by a dotted line). Figure 2 presents the cross section of the cylindrical cavity of the housing - 1 with different positions of the blades. The shaded blades indicate the blades of the inner shaft, the shaded blades are connected to the external working shaft (it is not in the working cavity), and the “stopper" is the symbol for the action of the Maltese mechanism. The four relative positions of the blades are shown when the working shafts rotate 180 degrees. Position - I corresponds to that depicted in figure 1. In this position, the blade 3 with the outer shaft is fixed by a Maltese cross. The second cross, doubled with the first and shifted in angle relative to it, makes it possible for the blade 2 with the inner shaft to rotate due to the "working stroke" occurring in the volume between the blades 0 and 1 (zone "B"). The drive gear 7 rotates together with the inner shaft, turning the satellites of the carrier 6, which, rolling along the locked gear 5, rotate the carrier 6 with the output shaft of the engine 8. During the rotation in the “A” zone between the blades 3 and 2 there is an “inlet” zone "B" occurs "compression" (the volume between the blades 0 and 2 decreases), in the zone "G" - "exhaust" (the volume between the blades 3 and 1 also decreases).
В определенном положении лопасти 2, зависящем от степени сжатия и "опережении зажигания", искрой свечи поджигается горючая смесь в объеме 0-2. Мальтийский крест освобождает лопасти 3 и 0, и они начинают вращаться под действием горящих газов, а лопасти 1 и 2 занимают положение в рабочей полости корпуса 1, ранее занимаемое лопастями 3 и 0, и фиксируются вторым крестом мальтийского механизма, стопоря лопасть 1 (положение II). Лопасти 3 и 0 поворачиваются до 180o, пока лопасть 0 не зафиксируется первым крестом (положение III). В положении IV внутренний вал совершил пол-оборота.In a certain position of the blade 2, which depends on the degree of compression and “ignition advance”, a spark mixture ignites a combustible mixture in a volume of 0-2. The Maltese cross releases blades 3 and 0, and they begin to rotate under the influence of burning gases, and blades 1 and 2 occupy a position in the working cavity of housing 1, previously occupied by blades 3 and 0, and are fixed by the second cross of the Maltese mechanism, locking the blade 1 (position II ) The blades 3 and 0 rotate to 180 o , until the blade 0 is not fixed by the first cross (position III). In position IV, the inner shaft made a half turn.
При этом дифференциал преобразует вращательно-прерывистое движение рабочих валов во вращение выходного вала двигателя с постоянной угловой скоростью. In this case, the differential converts the rotationally discontinuous motion of the working shafts into the rotation of the engine output shaft with a constant angular velocity.
За полные обороты двух рабочих валов совершается шесть "рабочих ходов" двигателя. Обороты выходного вала двигателя зависят от передаточного отношения дифференциала. For the full speed of two working shafts, six “working strokes” of the engine are made. The engine output speed is dependent on the gear ratio of the differential.