Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя

Авторы патента:

F02B53/00 - Конструктивные элементы и отличительные особенности роторно-поршневых двигателей или двигателей с качающимися рабочими органами, обусловленные внутренним сгоранием (вращающиеся или качающиеся рабочие органы и корпуса F02B 55/00)

F01C1/077 - Роторные машины или двигатели; машины или двигатели с колебательным движением рабочих органов (конструктивные элементы и отличительные особенности роторных двигателей или двигателей с качающимися рабочими органами, обусловленные внутренним сгоранием F02B 53/00, F02B 55/00)

Владельцы патента RU 2555434:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническая международная компания "РОСИ" (RU)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания с неравномерным движением лопастных рабочих органов в кольцевом рабочем пространстве корпуса. Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах 3, 4 с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, включает тороидальный винт 5, взаимосвязанный с гайками качения 6, 7, 8, 9, размещенными на плечах коромысел 10, 11, жестко закрепленных на коаксиальных валах 3, 4 с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями. По поверхности тороидального винта 5 выполнена непрерывная многозаходная резьба, винтовые канавки которой взаимосвязаны с шариками 12 гаек качения 6, 7, 8, 9, которые выполнены с возможностью движения по винтовым канавкам во время вращения коромысел 10, 11. Изобретение позволяет обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания за счет увеличения ресурса работы механизма синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей. 3 ил.

Известно много устройств механизмов синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, но, из-за возникновения резких переменных нагрузок и ударов, на больших оборотах двигателя, при вспышке горючей смеси, которые воспринимаются маленькими площадями контакта, на контактирующих поверхностях очень быстро появляется усталость металла, он начинает выкрошиваться и детали быстро выходят из строя, поэтому известные синхронизаторы не могут обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания.

Известен механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, принятый за прототип, который выполнен в виде подвижных «кулачков-храповиков» (см. Википедия: Роторно-лопастной двигатель Вигриянова. http://ru.wikipedia.org/wiki/.).

Недостатком является не достаточно длительный срок службы механизма синхронизации.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение срока службы механизма синхронизации для обеспечения длительной и надежной работы роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания.

Техническим результатом является компенсация отдачи детонации.

Для решения поставленной задачи механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, согласно изобретению включает тороидальный винт, взаимосвязанный с гайками качения, размещенными на плечах коромысел, жестко закрепленных на коаксиальных валах с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями роторного двигателя, при этом по поверхности тороидального винта выполнена непрерывная многозаходная резьба, винтовые канавки которой взаимосвязаны с шариками гаек качения, которые выполнены с возможностью движения по винтовым канавкам во время вращения коромысел.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен механизм синхронизации.

На фиг.2 схематично изображена связь механизма синхронизации с лопастями роторного двигателя.

На фиг.3 изображен механизм синхронизации, опытный образец.

Пример конкретного выполнения заявляемого механизма описывает опытный образец, разработанный под существующий роторно-лопастный двигатель, включающий подвижные «кулачки-храповики». При этом значительно увеличивается ресурс храповиков. В перспективе автор предусматривает значительное упрощение конструкции коробки отбора мощности и исключение храповиков.

Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей 1, 2, роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах 3, 4 соответственно с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, включает тороидальный винт 5, взаимосвязанный с разъемными гайками качения 6, 7, 8, 9, размещенными на плечах коромысел 10, 11. Коромысла 10, 11 в центральной части жестко закреплены на соответствующих коаксиальных валах 3, 4 с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями 1, 2 роторного двигателя. На внутренней поверхности гаек качения 6, 7, 8, 9 выполнены полости в виде полусферы для размещения шариков качения 12. Гайки качения 6, 7, 8, 9 имеют две степени свободы (вращение относительно оси 13 коаксиальных валов 3, 4 и вращение относительно собственной оси, перпендикулярной оси коаксиальных валов 3, 4). По поверхности тороидального винта 5 выполнена непрерывная упорная многозаходная резьба с левым заходом. Тороидальный винт 5 свободно зафиксирован в гайках качения 6, 7, 8, 9 посредством зацепления шариков качения 12 с соответствующими винтовыми канавками резьбы тороидального винта 5. Направление вращения тороидального винта 5 совпадает с направлением вращения коаксиальных валов 3, 4, момент вращения хаотичен и обусловлен сцеплением со всеми гайками качения 6, 7, 8, 9, вращающимися относительно оси 13 коаксиальных валов 3, 4 с моментами вращения в соответствии с вращением коромысел 10, 11.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При вращении ротора в одном направлении лопасти 1, 2 совершают колебания друг относительно друга, создавая замкнутые внутри цилиндра объемы переменной величины. Примем за стартовую позицию положение системы при сжатии камеры сгорания. При сведении двух гаек 6, 8 в стартовую позицию (фиг.1) и создании активного импульса (сгорание рабочей смеси) в камере сгорания возникает движение лопасти 1, выполняющей в это время функцию ведущей, в направлении по стрелке 14, и детонация отдачи, двигая лопасти 1, бьет по лопастям 2, выполняющих в это время функцию опорных. Момент вращения с лопастей 1, 2 по коаксиальным валам 3, 4 передается на коромысла: с лопастей 1 - на коромысло 10, с лопастей 2 - на коромысло 11. Рабочий импульс уходит через гайку качения 6 коромысла 10, вовлекая в инертное движение пассивный тороидальный винт 5. Рабочий импульс ускорения у гайки качения 6, являющейся в данный момент ведущей, сильнее, чем у тороидального винта 5, и она начинает закручиваться (шарики качения 12 скользят по винтовым канавкам) по ходу движения тороидального винта 5, по стрелке 14, тем самым ускоряя его движение, что позволяет коромыслу 10 двигаться по оси длины окружности 15, вращаясь вокруг оси 13. Но рабочий импульс получают две гайки 6 и 7, имея соединение коромыслом 10. На коромысле 11 гайка качения 8, выполняющая в данный момент роль опорной, при возникновении рабочего импульса, получая отдачу, должна двигаться в противоположном направлении, по стрелке 16. Но этого не происходит, поскольку ей препятствует обратное движение по стрелке 14 тороидального винта 5, и заданное инертное вращение закручивания по ходу движения тороидального винта 5 и направление вектора силы уходит по пути наименьшего сопротивления (эффект направленной инерции). Так как коромысла 10, 11 жестко соединены через коаксиальные валы 3, 4 с лопастями 1, 2 двигателя, то работа механизма синхронизации препятствует отходу назад лопасти 2 двигателя в момент детонации при воспламенении рабочей смеси. При этом гайка качения 7 коромысла 10 занимает опорную позицию, гайка качения 8 коромысла 11 из опорной становится ведущей. И динамический процесс стабильно раскручивает свои обороты. То есть через каждые пол-оборота лопасти и соответствующие им коромысла меняются своими местами и функциями: ведущие переходят в опорные и наоборот.

Заявляемое изобретение позволяет обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного двигателя за счет увеличения ресурса работы механизма синхронизации. Кроме того, так как лопасти и коромысла работают синхронно, то это позволяет обеспечить регулировку контакта прохождения электрического импульса на свечу зажигания.

Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, отличающийся тем, что включает тороидальный винт, взаимосвязанный с гайками качения, размещенными на плечах коромысел, жестко закрепленных на коаксиальных валах с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями роторного двигателя, при этом по поверхности тороидального винта выполнена непрерывная многозаходная резьба, винтовые канавки которой взаимосвязаны с шариками гаек качения, которые выполнены с возможностью движения по винтовым канавкам во время вращения коромысел.

Изобретение относится к объемным вращательным устройствам с осями вращения, смещенными относительно коллинеарного положения и, в предпочтительных вариантах, пересекающимися в центральной точке.

Газодинамический роторный двигатель // 2536740

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель содержит корпус с торцевыми стенками и внутренней тороидальной замкнутой поверхностью с впускными и выпускными штуцерами, левый и правый роторы, уплотнительные кольца, установленные в торцевых стенках, шестерни передачи крутящего момента выходному валу двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания // 2476696

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. .

Устройство рдп для носителя водолазов // 2475409

Изобретение относится к области судостроения, а именно к устройствам работы дизеля под водой. .

Машина объемного расширения (варианты) // 2474704

Изобретение относится к области машиностроения, может быть применено в транспортных средствах, а также в энергопроизводстве. .

Роторный двигатель внутреннего сгорания // 2464431

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. .

Роторно-поршневая машина объемного расширения // 2439333

Изобретение относится к кинематическим схемам и конструкции роторно-поршневых машин, содержащих планетарный механизм. .

Машина объемного расширения с внешним поршнем // 2438024

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено во всех транспортных средствах, а также в энергопроизводстве. .

Роторная машина объемного действия // 2422642

Изобретение относится к роторным машинам, в основном к ДВС. .

Поршневой мотор // 2386045

Изобретение относится к поршневым моторам, может быть использовано как двигатель внутреннего сгорания, насос для перекачивания жидкостей и газов. .

Роторный двигатель внутреннего сгорания // 2551718

Изобретение относится к роторному двигателю внутреннего сгорания. Двигатель выполнен с внешней камерой сгорания, с возможностью применения паровой фазы и работы на углеводородном топливе или на водородно-кислородной смеси.

Способ преобразования тепловой энергии в механическую и двигатель для его осуществления // 2550288

Группа изобретений относится к двигателестроению, конкретно к двигателям внешнего нагрева, работающим на подогретом рабочем теле, например водяном паре. Способ преобразования тепловой энергии пара в механическую включает впуск пара рабочего тела в двигатель, расширение пара, совершающего механическую работу, в рабочих камерах, выпуск отработавшего рабочего тела из двигателя, сжатие оставшегося отработавшего пара, циклическое повторение указанных процессов.

Способ преобразования тепловой энергии в полезную работу // 2548708

Способ преобразования тепловой энергии в полезную работу. В двух роторных двигателях применяемые в качестве рабочего тела жидкости не замерзают в земных климатических условиях, имеют низкую температуру кипения и под воздействием источников тепла или нагревателей, работающих за счет теплообмена с требующими охлаждения промышленными технологиями, позволяют осуществлять последовательно чередующийся переход рабочего тела из одного фазового состояния в другое.

Роторная установка с регулируемыми роликами лапатками // 2548522

Изобретение относится к роторным установкам, в том числе к роторным двигателям, насосам, компрессорам. Роторная установка содержит статор, образующий камеру по существу овальной формы, и ротор, установленный с возможностью вращения в камере на центральном валу и вместе со статором ограничивающий две полости, расположенные на противоположных концах камеры.

Роторно-пластинчатое устройство // 2541059

Изобретение относится к области машиностроения. Роторно-пластинчатое устройство содержит статор, боковые крышки с пазом, расположенный в статоре ротор с радиальными пазами и рабочими пластинами в них, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения и контакта своими верхними частями с внутренней поверхностью статора.

Роторный двухкамерный двигатель внутреннего сгорания // 2539412

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двухкамерный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, разделительные колеса и шестерни сопряжения, расположенные в неподвижном статоре-картере с впускными, выпускными отверстиями и камерой сгорания.

Роторно-лопастное устройство // 2538148

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторно-лопастным устройствам, и может использоваться в двигателях внутреннего и внешнего сгорания, пневмодвигателях, компрессорах, насосах, детандерах.

Газодинамический роторный двигатель // 2536740

Рабочий орган винтовой роторной машины // 2534657

Изобретение относится к области роторных машин объемного вытеснения, которые могут выполнять функции как двигателя, так и насоса, и касается усовершенствования профиля рабочих органов винтовых роторных двигателей, компрессоров и насосов.

Роторно-лопастная муфта // 2533589

Изобретение относится к энергетике, транспорту и машиностроению. Роторно-лопастная муфта содержит ротор с одной или несколькими лопастями, неподвижно закрепленными на роторе, ведомый фланец с осью замыкателя, замыкатель, вращающийся под воздействием лопастей вокруг геометрической оси, эксцентричной относительно оси ротора, запорное кольцо.

Роторная расширительная машина // 2555606

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к тепловым двигателям. Роторная расширительная машина содержит корпус, имеющий внутреннюю цилиндрическую полость с подводящим и отводящим рабочее тело каналами, заслонку, разобщающую подводящий и отводящий рабочее тело каналы и шарнирно установленную в корпусе, ротор. Ротор имеет форму цилиндра с выступом цилиндрической формы. Наружная цилиндрическая поверхность выступа ротора выполнена концентрично к основной цилиндрической поверхности ротора. Переход от основной цилиндрической поверхности ротора к выступу и обратно выполнен при помощи скругления. Шарнир заслонки имеет ограничитель, препятствующий ее контакту с цилиндрической поверхностью ротора. В цилиндрическую поверхность выступа ротора и заслонку установлены постоянные магниты, направленные к друг другу одноименными полюсами. Между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, цилиндрической поверхностью выступа ротора, цилиндрической поверхностью ротора и заслонкой, плоскими торцевыми поверхностями ротора и его корпуса обеспечивается минимально возможный гарантированный зазор. Изобретение направлено на устранение значительной силы трения, которая возникает между заслонкой и ротором, на преодоление которой затрачивается значительная механическая работа. 2 ил.