RU2176023C2

RU2176023C2 - Rotary piston engine (versions)

Info

Publication number: RU2176023C2
Application number: RU99100768/06A
Authority: RU
Inventors: А.М. Кондаков
Original assignee: Кондаков Анатолий Михайлович
Priority date: 1999-01-10
Filing date: 1999-01-10
Publication date: 2001-11-20

Abstract

FIELD: rotary piston internal combustion engines. SUBSTANCE: engine has split housing with valve gear. Mounted in toroidal cavity is shaft which carries piston units made in form of blades and connected with shaft via differential gear train. Units are provided with locking devices for alternate rigid locking to respective turning mechanism; piston groups have form of closed thin-walled contour. EFFECT: enhanced reliability and durability of engine due to improved temperature conditions. 6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания с неравномерным движением рабочих элементов. The invention relates to the field of engineering, in particular to engine building, namely to rotary piston internal combustion engines with uneven movement of the working elements.

Известен роторно-поршневой двигатель, содержащий полый неразъемный корпус со средствами газораспределения, в тороидальной полости которого расположен вал, на котором установлены с возможностью вращения два взаимодействующих блока с поршнями, связанных поблочно с валом и установленных в тороидальной полости с образованием камер с периодически изменяющимся объемом. Блоки связаны с валом через дифференциальную зубчатую передачу и два симметричных поворотных механизма, включающих понижающие редукторы, поочередно синхронизируемых посредством стопорных устройств, каждый со своим поршневым блоком (1). A rotary piston engine is known, comprising a hollow one-piece housing with gas distribution means, in the toroidal cavity of which there is a shaft on which two interacting units with pistons are mounted rotatably, coupled in series with the shaft and installed in the toroidal cavity to form chambers with a periodically varying volume. The blocks are connected to the shaft through a differential gear transmission and two symmetric rotary mechanisms, including reduction gears, which are alternately synchronized by means of locking devices, each with its own piston block (1).

Недостатками известного двигателя являются отсутствие систем охлаждения и смазки рабочих органов. Кроме того, взаимодействующие блоки не имеют уплотнений между собой и стенками внутренней тороидальной полости, что снижает КПД и рабочий ресурс двигателя, а необходимость выполнения деталей из жаропрочных и износостойких материалов ведет к удорожанию конструкции. The disadvantages of the known engine are the lack of cooling and lubrication of the working bodies. In addition, the interacting blocks do not have seals between themselves and the walls of the internal toroidal cavity, which reduces the efficiency and operating life of the engine, and the need to make parts from heat-resistant and wear-resistant materials leads to an increase in the cost of the structure.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является роторно-поршневой двигатель, содержащий полый разъемный корпус со средствами газораспределения, в тороидальной полости которого расположен вал, на котором установлены с возможностью вращения два взаимодействующих блока с поршнями в виде лопастей, связанных поблочно с валом через дифференциальную зубчатую передачу и два симметричных поворотных механизма, причем блоки снабжены стопорными устройствами для поочередной жесткой фиксации с соответствующим поворотным механизмом (2). The closest technical solution to the claimed one is a rotary piston engine containing a hollow detachable housing with gas distribution means, in the toroidal cavity of which there is a shaft on which two interacting units with pistons in the form of blades mounted block by block through a differential gear are mounted rotatably and two symmetric rotary mechanisms, the blocks being equipped with locking devices for alternately rigidly locking with the corresponding rotary mechanism m (2).

Недостатками известного технического решения являются малая эффективность уплотнения рабочих полостей, а также недостаточная надежность охлаждения рабочих элементов. The disadvantages of the known technical solutions are the low efficiency of compaction of the working cavities, as well as the insufficient reliability of cooling of the working elements.

Техническим результатом является повышение надежности, долговечности и эффективности работы двигателя. The technical result is to increase the reliability, durability and engine efficiency.

Поставленная задача решается тем, что поршневые блоки в отдельности состоят из фланца и поршневой группы, при этом поршневые группы имеют вид замкнутого тонкостенного контура, по форме соответствующего боковому профилю поршней в виде лопастей, диаметрально противоположно закрепленных на ступице. The problem is solved in that the piston blocks individually consist of a flange and a piston group, while the piston groups have the form of a closed thin-walled contour, in the shape of the corresponding side profile of the pistons in the form of blades diametrically oppositely mounted on the hub.

Поставленная задача решается также тем, что подшипники могут быть выполнены в виде подшипников качения. The problem is also solved by the fact that the bearings can be made in the form of rolling bearings.

Поставленная задача решается также тем, что тонкостенные контуры поршневых групп могут обладать реакцией сил упругости на деформацию, необходимой для обеспечения уплотнения взаимодействующих поверхностей элементов. The problem is also solved by the fact that thin-walled contours of the piston groups can have a reaction of elastic forces to deformation, necessary to ensure compaction of the interacting surfaces of the elements.

Поставленная задача решается также тем, что поршневые блоки, вал отбора мощности, оси конических шестерен дифференциала могут иметь полости и каналы для циркуляции охлаждающей и смазывающей жидкости под действием центробежных сил, возникающих в процессе работы двигателя. The problem is also solved by the fact that the piston blocks, the power take-off shaft, the axis of the bevel gears of the differential can have cavities and channels for the circulation of the cooling and lubricating fluid under the action of centrifugal forces arising during the operation of the engine.

Поставленная задача решается также тем, что двигатель может иметь трапециевидную компоновку узлов и рабочих органов, симметричную относительно оси двигателя. The problem is also solved by the fact that the engine can have a trapezoidal arrangement of nodes and working bodies, symmetrical about the axis of the engine.

Поставленная задача в части второго варианта выполнения устройства решается тем, что роторно-поршневой двигатель, содержащий полый разъемный корпус со средствами газораспределения, в тороидальной полости которого расположен вал, на котором установлены с возможностью вращения два взаимодействующих блока с поршнями в виде лопастей, связанных поблочно с валом через дифференциальную зубчатую передачу и два симметричных поворотных механизма, а блоки снабжены стопорными устройствами для поочередной жесткой фиксации с соответствующим поворотным механизмом, дополнительно снабжен двумя прижимными устройствами, установленными на валу симметрично относительно поршневой системы, с возможностью осевого поджима поршневых блоков друг к другу под действием центробежных сил. The problem in part of the second embodiment of the device is solved by the fact that the rotary piston engine containing a hollow detachable housing with gas distribution means, in the toroidal cavity of which there is a shaft on which two interacting units with pistons are installed in the form of blades connected in block with the shaft through a differential gear and two symmetric rotary mechanisms, and the blocks are equipped with locking devices for alternate rigid fixation with the corresponding orotnym mechanism is further provided with two clamping devices mounted on the shaft symmetrically with respect to the piston system, axially biasing the piston unit to each other under the action of centrifugal forces.

Изобретение иллюстрируется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан продольный разрез двигателя;
на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - поршневая группа в изометрии;
на фиг. 4 - сечение рабочей полости плоскостью, параллельной оси вала.In FIG. 1 shows a longitudinal section through an engine;
in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1;
in FIG. 3 - piston group in isometry;
in FIG. 4 - section of the working cavity by a plane parallel to the axis of the shaft.

Предложенный двигатель содержит разъемный цилиндрический корпус 1 со средствами газораспределения и зажигания (не показаны), тороидальную полость которого с торцов ограничивают фланцы 2 и 3 поршневых блоков, расположенных с возможностью вращения на валу 4 посредством подшипников качения 5. Поршневые блоки связаны с валом 4 через дифференциальную зубчатую передачу, включающую систему конических шестерен 6, установленных на пустотелых осях 7 через подшипники 8. Оси 7 жестко закреплены на валу 4. В тороидальной полости, образованной корпусом 1 и фланцами 2 и 3, расположены две поршневые группы 9 и 10, зафиксированные каждая на своем фланце от проворачивания. Поршневые группы имеют вид замкнутого, тонкостенного профиля. С другой стороны, поршневые блоки, состоящие из фланцев 2, 3 и поршневых групп 9, 10, взаимосвязаны с валом 4 через два симметричных поворотных механизма, каждый из которых включает шайбу 11, расположенную с возможностью вращения через подшипник 12 на конусной втулке 13, а также не менее чем через две шестерни 14 планетарного понижающего редуктора, посаженные на оси 15 через подшипники 16. Оси 15 крепятся к шайбе 11. Шестерни 14 входят в зацепление с ведущей шестерней 17, закрепленной на валу 4, а также с зубчатым венцом 18, выполненным на корпусе 1. В корпусах фланцев 2 и 3 расположены стопорные устройства 19. The proposed engine comprises a detachable cylindrical housing 1 with gas distribution and ignition (not shown), the toroidal cavity of which at the ends is limited by flanges 2 and 3 of piston blocks rotatably mounted on shaft 4 by means of rolling bearings 5. Piston blocks are connected to shaft 4 via differential a gear including a system of bevel gears 6 mounted on the hollow axles 7 through bearings 8. The axles 7 are rigidly mounted on the shaft 4. In the toroidal cavity formed by the housing 1 flanges 2 and 3, there are two groups of piston 9 and 10, each fixed at its flange against rotation. Piston groups look like a closed, thin-walled profile. On the other hand, the piston blocks, consisting of flanges 2, 3 and piston groups 9, 10, are interconnected with the shaft 4 through two symmetric rotary mechanisms, each of which includes a washer 11, which is rotatably rotated through the bearing 12 on the conical sleeve 13, and also through at least two gears 14 of the planetary reduction gear, mounted on the axis 15 through the bearings 16. The axles 15 are attached to the washer 11. The gears 14 are engaged with the drive gear 17 mounted on the shaft 4, as well as with the ring gear 18 made on case 1. In cases flanges 2 and 3 are locking devices 19.

Прижимные устройства (см. фиг. 2) состоят из упорной шайбы 20, установленной на валу 4 посредством резьбы 21, а также шайбы 22, изготовленной заодно с ведущей шестерней 17. Шайба 20 через подшипниковую каретку 23 воздействует на конусную втулку 13. Вместе с тем, шайбы 20 и 22 взаимодействуют между собой пазами 24 и ребрами 25 через роликовые толкатели 26. Фланцы 2 и 3 снабжены отверстиями 27 для протока жидкости, направление движения которой на фиг. 1 обозначено стрелками. The clamping devices (see Fig. 2) consist of a thrust washer 20 mounted on the shaft 4 by means of a thread 21, as well as a washer 22, made integral with the drive gear 17. The washer 20 acts on the conical sleeve 13 through the bearing carriage 23. , the washers 20 and 22 interact with each other by grooves 24 and ribs 25 through roller pushers 26. Flanges 2 and 3 are provided with openings 27 for fluid flow, the direction of movement of which in FIG. 1 is indicated by arrows.

Охлаждающе-смазывающая система, помимо насоса, фильтра и радиатора (не показаны) работает следующим образом. Насосом жидкость нагнетается в пустотелый вал 4, откуда через каналы в осях 7 она заполняет внутренние полости поршневых блоков. Давление жидкости при этом возрастает за счет воздействия на нее центробежных сил при вращении блоков. Далее через отверстия 27 во фланцах 2 и 3, каналы в шайбах 11, вплотную взаимодействующие с фланцами, жидкость заполняет охлаждающую рубашку в корпусе 1, а затем, пройдя фильтрацию и охлаждение, вновь возвращается в вал 4. Проходя по указанному маршруту, жидкость под давлением проникает к трущимся элементам двигателя через капилляры, выполненные там, где это необходимо (не показаны), осуществляя их смазку. Cooling-lubricating system, in addition to the pump, filter and radiator (not shown) works as follows. The pump pumps the liquid into the hollow shaft 4, from where it fills the internal cavities of the piston blocks through the channels in the axes 7. The pressure of the liquid increases due to the action of centrifugal forces upon rotation of the blocks. Then, through the holes 27 in the flanges 2 and 3, the channels in the washers 11, which closely interact with the flanges, the liquid fills the cooling jacket in the housing 1, and then, after filtering and cooling, returns to the shaft 4. After passing along the specified route, the liquid is under pressure penetrates to the rubbing elements of the engine through capillaries, made where necessary (not shown), lubricating them.

Уплотнение взаимодействующих поверхностей рабочих органов двигателя поджимом поршневых блоков друг к другу в осевом направлении происходит следующим образом. Шайба 20 имеет пазы 24 под профиль цилиндрических толкателей 26, а шайба 22 имеет соответствующие ребра 25. В рабочем состоянии шайбы установлены и взаимодействуют вплотную. Ребра 25 входят в пазы 24, заключая между собой толкатели 26. При вращении прижимного устройства совместно с валом 4, под действием центробежных сил толкатели 26 воздействуют на наклонные грани пазов 24 шайбы 20, проворачивая ее по резьбе 21, тем самым усиливая ее нажим через подшипниковую каретку 23, конусную втулку 13 и шайбу 11 на фланец 2 поршневого блока. Аналогичные явления происходят с другим прижимным устройством на противоположной стороне поршневого блока. The sealing of the interacting surfaces of the working bodies of the engine by pressing the piston blocks to each other in the axial direction is as follows. The washer 20 has grooves 24 for the profile of the cylindrical pushers 26, and the washer 22 has the corresponding ribs 25. In the working state, the washers are installed and interact closely. The ribs 25 enter the grooves 24, enclosing the pushers 26. When the clamping device rotates together with the shaft 4, under the action of centrifugal forces, the pushers 26 act on the inclined faces of the grooves 24 of the washer 20, turning it along the thread 21, thereby increasing its pressure through the bearing the carriage 23, the conical sleeve 13 and the washer 11 on the flange 2 of the piston block. Similar phenomena occur with another clamping device on the opposite side of the piston block.

Кроме того, действующее изнутри на стенки поршневых групп 9 и 10 избыточное давление жидкости создает дополнительную силу их прижима к внутренней поверхности фланцев 2 и 3, имеющих для этого коническую форму, в сочетании с трапециевидным фронтальным профилем поршневых групп. На фиг. 4 показан фрагмент сечения поршневого блока, где обозначены направления действия сил избыточного давления жидкости. При этом осуществляется уплотнение между взаимодействующими поверхностями цилиндрического корпуса 1 и верхними кромками поршневых групп 9 и 10 в совокупности с уплотнением их нижних кромок между собой. Это происходит за счет того, что сами поршневые группы имеют несколько завышенные размеры, благодаря чему при установке в корпус 1 в их тонких стенках возникают силы упругости. Они и обеспечивают эффективность уплотнения вышеобозначенных взаимодействующих поверхностей поршневой системы в сборе. In addition, the excess fluid pressure acting internally on the walls of the piston groups 9 and 10 creates an additional force of their pressure against the inner surface of the flanges 2 and 3 having a conical shape for this, in combination with the trapezoidal front profile of the piston groups. In FIG. 4 shows a fragment of the cross section of the piston block, where the directions of action of the forces of excessive pressure of the liquid are indicated. In this case, a seal is made between the interacting surfaces of the cylindrical body 1 and the upper edges of the piston groups 9 and 10 in conjunction with the sealing of their lower edges with each other. This is due to the fact that the piston groups themselves are somewhat oversized, due to which, when installed in the housing 1, elastic forces arise in their thin walls. They provide the effectiveness of compaction of the aforementioned interacting surfaces of the piston system assembly.

С целью повышения прочности конструкции компоновка двигателя имеет трапециевидную форму и симметрична относительно его оси. В этой связи геометрия определенных узлов и органов имеет соответствующий вид, а плоскости вращения шестерен 14 и 17 расположены под углом друг к другу. In order to increase the structural strength, the engine layout is trapezoidal and symmetrical about its axis. In this regard, the geometry of certain nodes and organs has a corresponding form, and the planes of rotation of the gears 14 and 17 are located at an angle to each other.

Источники информации
1. SU 43516 А, МПК F 01 С 1/00, опубл. 30.06.1935.Sources of information
1. SU 43516 A, IPC F 01 C 1/00, publ. 06/30/1935.

2. FR 2137178 А, МПК F 01 С 1/00, опубл. 29.12.1972. 2. FR 2137178 A, IPC F 01 C 1/00, publ. 12/29/1972.

Claims

1. A rotary piston engine containing a hollow detachable housing with gas distribution means, in the toroidal cavity of which there is a shaft, on which two interacting units with pistons are installed in the form of blades, coupled block by block with the shaft through a differential gear transmission and two symmetric rotary mechanisms moreover, the blocks are equipped with locking devices for alternating rigid fixation with the corresponding rotary mechanism, characterized in that the piston blocks individually consist t of the flange and the piston, wherein the piston group have the form of a closed thin-walled contour shape corresponding to the side profile of the pistons in the form of vanes diametrically oppositely mounted on the hub.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the bearings are made in the form of rolling bearings.

3. The engine according to claim 1, characterized in that the thin-walled contours of the piston groups have a reaction of elastic forces to deformation, necessary to ensure compaction of the interacting surfaces of the elements.

4. The engine according to claim 1, characterized in that the piston blocks, the power take-off shaft, the axes of the bevel gears of the differential have cavities and channels for the circulation of the cooling and lubricating fluid under the action of centrifugal forces arising during the operation of the engine.

5. The engine according to claim 1, characterized in that it has a trapezoidal arrangement of nodes and working bodies, symmetrical about the axis of the engine.

6. A rotary piston engine containing a hollow detachable housing with gas distribution means, in the toroidal cavity of which there is a shaft, on which two interacting units with pistons are mounted in the form of blades, coupled block by block with the shaft through a differential gear transmission and two symmetric rotary mechanisms , the blocks are equipped with locking devices for alternating rigid fixation with the corresponding rotary mechanism, characterized in that it is equipped with two clamping devices, mounted on the shaft symmetrically relative to the piston system, with the possibility of axial compression of the piston blocks to each other under the action of centrifugal forces.