RU168559U1

RU168559U1 - ROTARY VALVE ENGINE

Info

Publication number: RU168559U1
Application number: RU2016135125U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосипович Новицкий
Original assignee: Юрий Иосипович Новицкий
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-02-08

Abstract

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания с вращающимися роторами. Двигатель состоит из корпуса с полостью, в которой размещен наружный ротор с радиальными пазами, пластинами, цилиндрами, поршнями и шатунами. В наружном роторе также выполнена полость, в которой размещен внутренний ротор со смещением относительно наружного ротора. Полость в корпусе разделена пластинами на рабочие камеры, которые в совокупности составляют проточную часть двигателя. Радиальные прорези с помещенными в них пластинами размещены между цилиндрами. Пластины и поршни механически не связаны между собой, что повышает надежность двигателя.The utility model relates to internal combustion engines with rotating rotors. The engine consists of a housing with a cavity in which an external rotor with radial grooves, plates, cylinders, pistons and connecting rods is placed. A cavity is also made in the outer rotor, in which the inner rotor is placed with an offset relative to the outer rotor. The cavity in the housing is divided by plates into working chambers, which together constitute the flow part of the engine. Radial slots with plates placed in them are placed between the cylinders. The plates and pistons are not mechanically interconnected, which increases the reliability of the engine.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с вращающимися роторами.The utility model relates to engine building, namely to internal combustion engines with rotating rotors.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, в корпусе которого размещен ротор со смещением по отношению к оси корпуса двигателя (патент США №4688531). В роторе данного двигателя выполнены радиальные расточки, в которых размещены гильзы цилиндров с возможностью скольжения в радиальном направлении. При работе данного двигателя гильзы движутся вместе с ротором в окружном направлении и также возвратно-поступательно в радиальных расточках ротора. Поршни размещены в гильзах цилиндра и движутся только в окружном направлении вместе с ротором. Изменение объема между поверхностью поршня и поверхностью гильзы цилиндра происходит в результате радиального перемещения гильз цилиндра в расточках ротора. Сгорание топлива происходит в рабочих камерах, границами которых в окружном направлении являются стенки гильз. Разность давлений в рабочих камерах вызывает вращение ротора.Known rotary internal combustion engine, in the housing of which is placed the rotor with an offset relative to the axis of the engine housing (US patent No. 4688531). Radial bores are made in the rotor of this engine, in which cylinder liners are placed with the possibility of sliding in the radial direction. During the operation of this engine, the sleeves move with the rotor in the circumferential direction and also reciprocally in the radial bores of the rotor. Pistons are placed in cylinder liners and move only in the circumferential direction together with the rotor. The change in volume between the piston surface and the surface of the cylinder liner occurs as a result of radial movement of the cylinder liners in the bores of the rotor. The combustion of fuel occurs in the working chambers, the boundaries of which in the circumferential direction are the walls of the liners. The pressure difference in the working chambers causes the rotor to rotate.

Недостатком данного двигателя является низкая надежность, так как в зоне контакта гильз и ротора температура высока и возникает большое трение, поскольку в радиальных расточках ротора возникает усилие, вызывающее вращение ротора.The disadvantage of this engine is its low reliability, since the temperature in the contact area of the sleeves and the rotor is high and there is a lot of friction, since a force arises in the radial bores of the rotor, causing the rotor to rotate.

Известна роторно-поршневая машина по патенту РФ №2255226, которая имеет корпус с полостью и ротор, в пазах которого размещены пластины. Ось корпуса смещена относительно оси ротора. Радиальное перемещение пластин осуществляется при помощи шарнирного соединения пластины с осью, совпадающей с осью корпуса. Торцы пластин выполнены с таким соотношением между радиусом кривизны и шириной пластины в окружном направлении, которое позволяет перемещаться пластине в корпусе с минимальным зазором между внутренней поверхностью корпуса и конечной частью пластины. Роторно-поршневая машина имеет пластины, относящиеся к компрессорному узлу, и через разделительную стенку на роторе установлены пластины, относящиеся к двигателю. Горючая смесь поступает в рабочие камеры компрессорного узла через впускное отверстие и в рабочих камерах идет процесс сжатия. После сжатия горючая смесь через канал в стенке поступает в рабочую камеру двигателя, где происходит воспламенение и сгорание. Отработавшие газы удаляются в выхлопной канал. Вращение оси, совпадающей с осью корпуса, происходит за счет взаимодействие пластин с ротором в прорезях ротора. Съем мощности осуществляется с ротора. Преимуществом данного изобретения является компактность.Known rotary piston machine according to the patent of Russian Federation №2255226, which has a housing with a cavity and a rotor, in the grooves of which are placed the plate. The axis of the housing is offset relative to the axis of the rotor. The radial movement of the plates is carried out by hinging the plate with an axis coinciding with the axis of the housing. The ends of the plates are made with such a ratio between the radius of curvature and the width of the plate in the circumferential direction, which allows the plate to move in the housing with a minimum gap between the inner surface of the housing and the end of the plate. The rotary piston machine has plates related to the compressor unit, and plates related to the engine are mounted on the rotor through a dividing wall. The combustible mixture enters the working chambers of the compressor unit through the inlet and a compression process is going on in the working chambers. After compression, the combustible mixture through the channel in the wall enters the working chamber of the engine, where ignition and combustion take place. Exhaust fumes are exhausted into the exhaust duct. The rotation of the axis coinciding with the axis of the housing occurs due to the interaction of the plates with the rotor in the slots of the rotor. Power is removed from the rotor. An advantage of the present invention is compactness.

Недостатком данной роторно-поршневой машины является низкая надежность, вызванная трением пластин в пазах ротора двигателя. Именно воздействие пластин на ротор в пазах вынуждает вращаться ротор. Поскольку в рабочей камере происходит сгорание топлива, температура металла в зоне контакта пластин и ротора высока, что приводит к быстрому износу трущихся поверхностей.The disadvantage of this rotary piston machine is the low reliability caused by the friction of the plates in the grooves of the rotor of the engine. It is the effect of the plates on the rotor in the grooves that forces the rotor to rotate. Since fuel is combusted in the working chamber, the metal temperature in the contact zone of the plates and the rotor is high, which leads to rapid wear of the rubbing surfaces.

За прототип принят ротационный двигатель по авторскому свидетельству СССР №1183691, который содержит корпус с овальной полостью, в которую помещен наружный ротор с радиальными прорезями. В прорезях наружного ротора размещены пластины, на внутреннем конце которых закреплены поршни. На одной оси с наружным ротором размещен внутренний ротор, в котором выполнены цилиндры и в цилиндрах размещены поршни. В цилиндрах и в корпусе выполнены впускные и выпускные окна, также в корпусе выполнены пазы для возвратно-поступательного перемещения пластин вместе с поршнями в радиальном направлении. Пластины в полости корпуса образуют рабочие камеры между стенками корпуса и наружного ротора. При работе ротационного двигателя свежий воздух поступает в цилиндры и после сжатия направляется в камеру сгорания, в которой происходит сгорание топлива. Рабочее тело по каналу из камеры сгорания поступает в рабочие камеры. Разность давления в рабочих камерах вызывает вращение наружного и внутреннего ротора.According to the USSR author's certificate No. 1183691, the rotary engine was adopted as a prototype, which contains a body with an oval cavity in which an outer rotor with radial slots is placed. Plates are placed in the slots of the outer rotor, the pistons are fixed at the inner end of which. On the same axis as the outer rotor, an inner rotor is placed in which cylinders are made and pistons are placed in the cylinders. Inlet and outlet windows are made in the cylinders and in the housing, and grooves for reciprocating movement of the plates along with the pistons in the radial direction are also made in the housing. The plates in the cavity of the housing form the working chamber between the walls of the housing and the outer rotor. When the rotary engine is running, fresh air enters the cylinders and, after compression, is directed to the combustion chamber, in which the fuel is burned. The working fluid through the channel from the combustion chamber enters the working chamber. The pressure difference in the working chambers causes the rotation of the outer and inner rotor.

Недостатком прототипа является низкая надежность, поскольку соединение пластин с поршнем может вызвать перекашивание и заклинивание поршня в цилиндре двигателя при смещении движения пластин в сторону от радиального направления.The disadvantage of the prototype is low reliability, since the connection of the plates with the piston can cause distortion and jamming of the piston in the engine cylinder when the movement of the plates is shifted away from the radial direction.

Задачей настоящей полезной модели является создание двигателя, обладающего высокой надежностью за счет отсутствия воздействия пластин на поршни.The objective of this utility model is to create an engine with high reliability due to the lack of impact of the plates on the pistons.

Поставленная задача решается тем, что роторно-пластинчатый двигатель состоит из корпуса с полостью, в которую помещен наружный ротор, снабженный радиальными прорезями. В прорезях размещены пластины, образующие между стенками корпуса и наружного ротора рабочие камеры переменного объема, сообщающиеся с камерой сгорания. Также в наружном роторе выполнены цилиндры, в которые помещены поршни. Кроме того, в полости наружного ротора размещен внутренний ротор, ось которого параллельна и смещена относительно оси наружного ротора. Причем, радиальные прорези с помещенными в них пластинами размещены в наружном роторе между цилиндрами в окружном направлении.The problem is solved in that the rotary vane engine consists of a housing with a cavity in which an external rotor is placed, equipped with radial slots. Plates are placed in the slots, forming working chambers of variable volume between the walls of the housing and the outer rotor, communicating with the combustion chamber. Also in the outer rotor are cylinders in which the pistons are placed. In addition, an inner rotor is placed in the cavity of the outer rotor, the axis of which is parallel and offset relative to the axis of the outer rotor. Moreover, the radial slots with the plates placed in them are placed in the outer rotor between the cylinders in the circumferential direction.

На Фиг. 1 изображен роторно-пластинчатый двигатель.In FIG. 1 shows a rotary vane motor.

На Фиг. 2 изображено сечение А-А данного двигателя.In FIG. 2 shows a section AA of this engine.

Роторно-пластинчатый двигатель на Фиг. 1 и 2 содержит корпус 1, в полости корпуса, размещен наружный ротор 2. В полости 3 наружного ротора размещен внутренний ротор 4. Ось 5 внутреннего ротора выполнена параллельно и со смещением относительно оси 6 наружного ротора. Буквой В обозначено смещение между осями. В наружном роторе выполнены цилиндры 7 внутреннего яруса и цилиндры 8 внешнего яруса, в которых размещены поршни 9 внутреннего яруса и поршни 10 внешнего яруса с возможностью перемещения в радиальном направлении. Радиальные прорези для пластин 11 размещены в наружном роторе между цилиндрами. Пластины делят полость корпуса в окружном направлении на рабочие камеры 12. Каждая рабочая камера ограничена в окружном направлении пластинами, в радиальном направлении стенками наружного ротора и корпуса двигателя и в осевом направлении ограничена боковыми стенками корпуса. Пластины соединены со стержнями 13, которые шарнирно соединены с шатунами 14. Радиальные прорези выполнены с возможностью свободного радиального перемещения пластин и стержней. К каждому поршню крепятся в радиальном направлении штоки 15, которые соединяют между собой поршни внутреннего и внешнего яруса через отверстия, выполненные в стенках цилиндров с возможностью сохранения герметичности. Для сохранения герметичности предусмотрены также наружные направляющие элементы 16, установленные между цилиндрами внутреннего и внешнего яруса и внутренние направляющие элементы 17, установленные на внутренней стенке каждого цилиндра внутреннего яруса. К каждому внутреннему штоку 18 посредством шарнирных соединений 19 присоединен шатун 20. Свободным концом шатуны для стержней и для внутренних штоков посредством шарнирных соединений 21 прикреплены к внутреннему ротору. (Шатуны для стержней и для внутренних штоков на чертеже изображены одинаково). В корпусе выполнены впускные окна 22, 23 для цилиндров внутреннего яруса и впускные окна 24, 25 для цилиндров внешнего яруса. Также в корпусе выполнены выпускные окна 26, 27 для сжатого воздуха в цилиндрах внутреннего яруса и выпускные окна 28, 29 для сжатого воздуха в цилиндрах внешнего яруса. К каждому выпускному окну присоединен трубопровод 30 для сжатого воздуха, к которому присоединен ресивер 31. В выхлопном патрубке 32 размещен регенератор 33, входной конец которого соединен с ресивером, и выходной конец соединен с камерой сгорания 34. Для предотвращения утечек из камеры сгорания служат уплотнения 35. В радиальных прорезях наружного ротора размещены уплотнения 36 для пластин, которые выполнены с возможностью обеспечения свободного прохода пластин. Также в радиальных прорезях наружного ротора размещены наружные направляющие элементы 37 для пластин и внутренние направляющие элементы 38 для стержней. Направляющие элементы выполнены с возможностью обеспечения свободного прохода пластин и стержней. Стрелка T показывает направление движения рабочего тела из камеры сгорания данного двигателя. Стрелка М показывает направление вращения роторов. Трубопровод сжатого воздуха соединен трубопроводом 39 посредством задвижки 40 с потребителем сжатого воздуха, (на чертеже не показан). В каждом цилиндре внутреннего яруса (Фиг. 2) выполнены окна 41, 42 и в цилиндрах внешнего яруса выполнены окна 43, 44 для подвода свежего воздуха в цилиндры. Эти окна также служат для отвода сжатого воздуха из цилиндров. Наружный и внутренний ротор размещен в корпусе двигателя на подшипниках 45.The rotary vane motor of FIG. 1 and 2 comprises a housing 1, an outer rotor 2 is placed in a housing cavity. An inner rotor 4 is placed in a cavity 3 of the outer rotor 4. The axis 5 of the inner rotor is parallel and offset relative to the axis 6 of the outer rotor. The letter B indicates the offset between the axes. In the outer rotor, cylinders 7 of the inner tier and cylinders 8 of the outer tier are made, in which the pistons 9 of the inner tier and the pistons 10 of the outer tier are located with the possibility of moving in the radial direction. Radial slots for the plates 11 are placed in the outer rotor between the cylinders. The plates divide the cavity of the casing in the circumferential direction into the working chambers 12. Each working chamber is bounded in the circumferential direction by the plates, in the radial direction by the walls of the outer rotor and the motor casing, and in the axial direction is limited by the side walls of the casing. The plates are connected to the rods 13, which are pivotally connected to the connecting rods 14. Radial slots are made with the possibility of free radial movement of the plates and rods. To each piston, rods 15 are mounted in a radial direction, which connect the pistons of the inner and outer tiers through holes made in the walls of the cylinders with the possibility of maintaining tightness. In order to maintain tightness, external guide elements 16 are also provided that are installed between the cylinders of the inner and outer tiers and internal guide elements 17 that are installed on the inner wall of each cylinder of the inner tier. A connecting rod 20 is connected to each inner rod 18 by means of swivel joints 19. The free end of the connecting rods for the rods and for the inner rods is attached to the inner rotor by means of swivel joints 21. (The connecting rods for the rods and for the inner rods are shown in the drawing in the same way). In the housing are made inlet windows 22, 23 for cylinders of the inner tier and inlets 24, 25 for cylinders of the outer tier. Also, exhaust ports 26, 27 for compressed air in the cylinders of the inner tier and exhaust windows 28, 29 for compressed air in the cylinders of the outer tier are made in the housing. A compressed air pipe 30 is attached to each exhaust window, to which a receiver 31 is connected. A regenerator 33 is placed in the exhaust pipe 32, the inlet end of which is connected to the receiver, and the outlet end is connected to the combustion chamber 34. Seals 35 are used to prevent leaks from the combustion chamber. . In the radial slots of the outer rotor are seals 36 for the plates, which are made with the possibility of providing free passage of the plates. Also in the radial slots of the outer rotor are the outer guide elements 37 for the plates and the inner guide elements 38 for the rods. The guide elements are made with the possibility of providing free passage of the plates and rods. Arrow T shows the direction of movement of the working fluid from the combustion chamber of the engine. Arrow M shows the direction of rotation of the rotors. The compressed air pipe is connected by a pipe 39 through a valve 40 with a consumer of compressed air (not shown in the drawing). Windows 41, 42 are made in each cylinder of the inner tier (Fig. 2) and windows 43, 44 are made in the cylinders of the outer tier for supplying fresh air to the cylinders. These windows also serve to discharge compressed air from the cylinders. The outer and inner rotor is placed in the motor housing on bearings 45.

Роторно-пластинчатый двигатель работает следующим образом. В камере сгорания 34 осуществляется сгорание топлива, рабочее тело поступает по стрелке Т в рабочие камеры 12, размещенные в полости корпуса 1. Разность давлений в рабочих камерах вызывает вращение наружного ротора 2 по стрелке М. Вращение осуществляется благодаря действию пластин 11 на наружные направляющие элементы 37 и действию стержней 13 на внутренние направляющие элементы 38.Rotary vane engine operates as follows. In the combustion chamber 34, fuel is burned, the working fluid flows along the arrow T into the working chambers 12 located in the cavity of the housing 1. The pressure difference in the working chambers causes the outer rotor 2 to rotate along the arrow M. The rotation is effected by the action of the plates 11 on the outer guide elements 37 and the action of the rods 13 on the inner guide elements 38.

Поскольку контакт происходит вдали от проточной части, температура в местах контакта сравнительно невысока, что повышает надежность работы двигателя. В результате вращения наружного ротора происходит увеличение объема рабочих камер, и давление в рабочих камерах, снижается. Совокупность всех рабочих камер в зоне расширения рабочего тела составляет проточную часть двигателя. Смещение В осевой линии 6 наружного ротора относительно осевой линии 5 внутреннего ротора 4 вынуждает поршни 9 внутреннего яруса в цилиндрах 7 внутреннего яруса и поршни 10 внешнего яруса в цилиндрах 8 внешнего яруса совершать возвратно поступательное движение посредством шатунов 20 и шарнирных соединений 19 шатунов со внутренними штоками 18, а также с помощью шарнирных соединений 21 шатунов с внутренним ротором. Поступление воздуха в цилиндры осуществляется через впускные окна в корпусе двигателя для цилиндров внутреннего яруса это впускные окна 22 и 23, для цилиндров внешнего яруса это впускные окна 24 и 25 в корпусе. В каждом цилиндре внутреннего яруса выполнены окна 41, 42 и в цилиндрах внешнего яруса выполнены окна 43, 44 для подвода свежего воздуха в цилиндры, которые также служат окнами для отвода сжатого воздуха (Фиг. 2). Во время работы данного двигателя в каждом цилиндре происходит подвод свежего воздуха в одну половину цилиндра и сжатие воздуха в другой половине цилиндра. Сжатый воздух выходит из цилиндров при контакте окон в цилиндре с выпускными окнами 26, 27, выполненными в корпусе для цилиндров внутреннего яруса и с выпускными окнами 28, 29, выполненными в корпусе для цилиндров внешнего яруса. Сжатый воздух через трубопровод 30 и ресивер 31 поступает в регенератор 33, установленный в выхлопном патрубке 32. Из регенератора воздух поступает в камеру сгорания, куда подается топливо, и продукты сгорания направляются в проточную часть двигателя. Для предотвращения утечек из камеры сгорания служат уплотнения 35, для предотвращения утечек из проточной части служат уплотнения 36. Для подачи сжатого воздуха потребителю на трубопроводе 39, который связан с потребителем сжатого воздуха, открывают задвижку 40.Since the contact occurs far from the flow part, the temperature at the contact points is relatively low, which increases the reliability of the engine. As a result of rotation of the outer rotor, the volume of the working chambers increases, and the pressure in the working chambers decreases. The set of all working chambers in the expansion zone of the working fluid is the flow part of the engine. Displacement In the axial line 6 of the outer rotor relative to the axial line 5 of the inner rotor 4 forces the pistons 9 of the inner tier in the cylinders 7 of the inner tier and the pistons 10 of the outer tier in the cylinders 8 of the outer tier to reciprocate by connecting rods 20 and pivot joints 19 of the connecting rods with the inner rods 18 and also with the help of articulated joints of 21 connecting rods with an internal rotor. Air flows into the cylinders through the inlet windows in the engine housing for the cylinders of the inner tier are the inlet windows 22 and 23, for the cylinders of the outer tier these are the inlet windows 24 and 25 in the casing. Windows 41, 42 are made in each cylinder of the inner tier, and windows 43, 44 are made in the cylinders of the outer tier for supplying fresh air to the cylinders, which also serve as windows for the discharge of compressed air (Fig. 2). During operation of this engine, in each cylinder, fresh air is supplied to one half of the cylinder and air is compressed in the other half of the cylinder. Compressed air leaves the cylinders when the windows in the cylinder come in contact with the exhaust windows 26, 27 made in the housing for the cylinders of the inner tier and with the exhaust windows 28, 29 made in the housing for the cylinders of the outer tier. Compressed air through the pipe 30 and the receiver 31 enters the regenerator 33 installed in the exhaust pipe 32. From the regenerator, the air enters the combustion chamber, where fuel is supplied, and the combustion products are sent to the flow part of the engine. To prevent leaks from the combustion chamber, seals 35 are used, to prevent leaks from the flow part, seals 36 are used. To supply compressed air to the consumer in the pipeline 39, which is connected to the compressed air consumer, open the valve 40.

В данном двигателе, как и в прототипе, вращение ротора осуществляется за счет давления рабочего тела на пластины. Но в прототипе пластины соединены с поршнем, что может вызвать перекашивание и усиленный износ поршня в цилиндре при смещении движения пластин в сторону от радиального направления. В данном двигателе пластины и поршни механически не связаны между собой, что повышает надежность двигателя. Кроме того контакт пластин с ротором осуществляется в наружных и внутренних направляющих элементах, которые размещены в стороне от проточной части двигателя в зоне сравнительно низких температур, что также увеличивает надежность роторно-пластинчатого двигателя.In this engine, as in the prototype, the rotor rotates due to the pressure of the working fluid on the plate. But in the prototype, the plates are connected to the piston, which can cause warping and increased wear of the piston in the cylinder when the movement of the plates is shifted away from the radial direction. In this engine, the plates and pistons are not mechanically interconnected, which increases the reliability of the engine. In addition, the contact of the plates with the rotor is carried out in the outer and inner guide elements, which are located away from the engine duct in the area of relatively low temperatures, which also increases the reliability of the rotary vane engine.

Размещение пластин в наружном роторе между цилиндрами представлено в двигателе, в котором цилиндры размещены в двухъярусном исполнении, такой двигатель обладает высокой мощностью, но подобное размещение пластин предусмотрено и в двигателях с одним ярусом цилиндров.The placement of the plates in the outer rotor between the cylinders is presented in the engine, in which the cylinders are placed in a two-tier version, this engine has high power, but similar placement of the plates is also provided in engines with a single tier of cylinders.

Claims

1. The rotary vane engine, consisting of a housing with a cavity in which an external rotor is placed, equipped with radial slots with plates placed in them, forming working chambers of variable volume between the walls of the housing and the outer rotor, communicating with the combustion chamber, also made in the outer the rotor with cylinders and with pistons placed in them, with the inner rotor placed in the cavity of the outer rotor, the axis of which is parallel and offset relative to the axis of the outer rotor, characterized in that the radial gap and placed in them with plates arranged in the outer rotor between the cylinders in the circumferential direction.