Лопастный двигатель с неокружным профилем поперечного сечения цилиндра

 

Сущность изобретения: лопастный двигатель с неокружным поперечным сечением цилиндра содержит корпус, цилиндр, боковые крышки, вал, ось которого параллельно смещена относительно оси цилиндра, барабан, жестко закрепленный на валу и имеющий направляющие для лопаток, плоскости расположения которых пересекают ось вала, и свечи зажигания. В корпусе выполнены отверстия для подачи топлива и выпуска отработавших газов. На боковой поверхности кромки каждой из лопаток со стороны, близкой к оси вала, закреплены пальцы с роликами, кинематически связанными с кольцевыми пазами на крышках, центры которых соосны цилиндру. Профиль поперечного сечения цилиндра обеспечивает постоянный контакт лопаток с его внутренней поверхностью. 6 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к роторным двигателям.

Известны двигатели, содержащие корпус, эксцентричный вал, входной и выхлопной трубопроводы, свечи зажигания, шестерни внутреннего и внешнего зацепления, системы охлаждения и смазки.

Недостатки - сложность конструкции, сравнительно большие значения расхода горючего, а также габаритов и массы.

Известна конструкция, содержащая корпус, ротор, коленвал, зубчатое колесо и зубчатый венец ротора, фигурный паз уплотнительные пластины, пружины впускной и выхлопной канал, свечу зажигания. С целью повышения КПД образующая внутренней полосы корпуса и паз в стенке корпуса выполнены по сложным кривым, описываемым многозвенными системами уравнений.

Недостатки - сложность конструкции, большие значения габаритов массы и расхода горючего, а также сложность технологического изготовления.

В качестве прототипа выбрано устройство, содержащее корпус, образующая которого выполнена на конхоиде, эксцентрично установленный ротор со сквозными пазами, в которых размещены лопатки, связанные с коленчатым валом, синхронизирующий механизм, включающий зубчатые колеса жестко установленные на шейках коленчатых валов и связанные с центральным зубчатым колесом, установленным на корпусе.

Недостатки прототипа - сравнительно низкий КПД, сложность конструкции и низкая надежность.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности и КПД.

Указанная цель достигается тем, что в лопастном роторном двигателе, содержащем цилиндр, боковые крышки, вал, ось которого параллельна оси цилиндра и смещена относительно нее, барабан, жестко закрепленный на валу с направляющими для лопаток, в плоскостях которых находится ось вала, свечи, отверстия для подачи топлива и выхода отработанных газов. На кромке каждой из лопаток или вблизи ее со стороны вала закреплены по ее бокам пальцы с роликами, входящими в кольцевые пазы на боковых крышках с центром этих кольцевых пазов на оси цилиндра. Средняя линия каждого из кольцевых пазов выполнена в виде окружности с радиусом r с центром, отнесенным от оси вала на расстояние С. Профиль поперечного сечения цилиндра описывается уравнением ζ= a+c cosα+, где ζ - расстояние от оси вала до внутренней стенки цилиндра, а - расстояние между осью пальца и внутренней стенкой цилиндра в направлении величины ζ под углом α от вертикальной плоскости, проходящей через ось вала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что указанное техническое решение отличается тем, что на кромке каждой из лопаток или вблизи ее со стороны вала закреплены по ее бокам пальцы с роликами входящими в кольцевые пазы на боковых крышках с центром этих кольцевых пазов на оси цилиндра. Средняя линия каждого из кольцевых пазов выполнена в виде окружности с радиусом r с центром, отнесенным от оси вала на расстояние С, а профиль поперечного сечения цилиндра описывается уравнением ζ= a+c cosα+, где ζ - расстояние от оси вала до внутренней стенки цилиндра, а - расстояние между осью пальца и внутренней стенкой цилиндра в направлении величины ζ под углом α от вертикальной плоскости, проходящей через ось вала.

Таким образом, заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизна".

Сравнение указанного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не позволили выявить в них признаки, отличающие его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - узел лопатки с пальцем и роликом; на фиг. 5 - лопастной двигатель, аксонометрия; на фиг. 6 - вал с барабаном, аксонометрия.

Устройство содержит цилиндр 1 с крышками 2 и 3, вал 4, барабан 5 с направляющими 6, в которые входят лопатки 7, имеющие пальцы 8 с роликами 9 и подпружиненными вкладышами 10. Имеются отверстия 11 и 12 для подачи топлива и воздуха под давлением и свеча 13, а также отверстия 14 в крышках 2 и 3 для вала 4. На каждой крышке 2 и 3 имеется кольцевой паз 15 для вхождения в него пальцев 8 с роликами 9, при этом центр кольцевого паза находится на оси цилиндра. Для выхлопа газов имеется отверстие 16. Для обеспечения более полного сгорания смеси свечи 13 могут быть дополнительно поставлены и в соседней камере по ходу движения вала 4.

Через каналы 12 и 11 в камеру подаются соответственно воздух под давлением и газ (или пары бензина, керосина и др.).

При повороте вала 4 против часовой стрелки происходит сжатие, и в дальнейшем сжатая смесь зажигается свечой 13.

Ввиду разности площадей лопаток 7, ограничивающих камеру, где находится свеча 13, вал 4 с барабаном 5 под давлением вспыхнувших газов будут продолжать вращение против часовой стрелки с дальнейшим выхлопом отработанных газов через канал 16 с последующей подачей воздуха и горючей смеси соответственно через каналы 12 и 11. После этого цикл повторяется. Исключение многочисленных сложных элементов, уменьшение числа деталей и простота их взаимодействия приводят к упрощению конструкции, снижению металлоемкости и габаритов, а также к повышению надежности. Расход горючего уменьшается за счет более полного сгорания смеси в соседних камерах по мере поворота вала 4. Движение пальца 8 с роликом 9 по кольцевому пазу, выполненному в виде окружности снижает наличие перегрузок на лопатках и других элементах кинематики.

Кроме того, соблюдение приведенной зависимости ζ = ζ (r, a, c, α) обеспечивает постоянный минимально-допустимый зазор δ между лопаткой и внутренней стенкой цилиндра, повышает КПД и надежность.

При выполнении профиля поперечного сечения цилиндра по любому другому закону, устанавливающему связь между параметрами ζ, r, a, c, α и отличающемуся от указанного в данном техническом решении, приводит к большим значениям зазора δ, которые могут достигать до 10 мм и более, что повлечет за собой не только нарушение работоспособности или поломку устройства, но и снижение безопасности его применения.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для крупногабаритных двигателей.

Формула изобретения

ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ С НЕОКРУЖНЫМ ПРОФИЛЕМ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ЦИЛИНДРА, содержащий корпус цилиндр, боковые крышки, вал, ось которого параллельно смещена относительно оси цилиндра, барабан, жестко закрепленный на валу и имеющий направляющие для лопаток, плоскости расположения которых пересекают ось вала, и свечи зажигания, причем в корпусе выполнены отверстия для подачи топлива и выхода отработавших газов, на боковой кромке каждой из лопаток со стороны ее близкой к оси вала, закреплены пальцы с роликами, кинематически связанными с кольцевыми пазами на крышках, центры которых соосны с цилиндром, отличающийся тем, что профиль поперечного сечения цилиндра описывается уравнением ζ = a+C·cosα+, где ζ - расстояние от оси вала до внутренней стенки цилиндра; a - расстояние между осью пальца и внутренней стенкой цилиндра в направлении величины ζ под углом α от вертикальной плоскости; Z - радиус средней линии кольцевого паза, соответствующая траектории движения оси пальца; C - эксцентриситет расположения вала и кольцевого паза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6