RU168351U1

RU168351U1 - ROTARY-VEINED INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU168351U1
Application number: RU2016118897U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Лапкин; Сергей Александрович Лапкин; Елена Александровна Лапкина; Александр Владимирович Брагин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Высокие технологии инжиниринг"
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2017-01-30

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, конкретно к роторно-лопастному двигателю внутреннего сгорания.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to engine building, specifically to a rotary vane internal combustion engine.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости, вал отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно неподвижной оси ротора, впускное и выхлопа отработанных газов окна, подвижные элементы представляют собой пластинчатые лопасти, он состоит из двух контуров, при этом первый контур содержит камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости щелевой продувкой воздухом, а второй контур, который через окна входа и выхода рабочей среды, предпочтительно жидкого масла, размещенные на торцевой поверхности корпуса, через каналы в теле лопастей, в стенке ротора, корпуса, шарниров, втулок лопастей, через зазоры для смазки пар трения лопасть-вал, лопасть-шарнир, шарнир-ротор распределяет потоки дополнительного вспомогательного контура, который имеет второй вал отбора, причем первый основной вал ротора для отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно вспомогательного вала лопастей на корпусе, неразрывно связан с вращающимся ротором, укреплен в корпусе вместе с ротором с помощью подшипников и имеет уплотнение между валом и корпусом для обеспечения герметичности для рабочих сред, а второй вал, укрепленный неподвижно на корпусе для обеспечения вращения вокруг него лопастей, или, если одна из лопастей изготавливается за одно с валом и вал вращается вместе с лопастью, вал в корпусе укреплен подшипниками и имеет уплотнение для обеспечения герметичности для рабочих сред, при этом окна входа топливной смеси, воздуха для приготовления топливного заряда, воздуха для продувки полости внешнего контура, окно выхода отработанных газов, свечи зажигания расположены на цилиндрической и торцевых сторонах корпуса, а количество свечей увеличено до двух или трех с распределением их по объему рабочей камеры в полости инициации горения, причем лопасть имеет соотношение величины высоты к величине ширины в сечении плоскостью, параллельной оси вращения, 0,1-3 и предпочтительное количество лопастей три, а затворы обеспечиваются дополнительно в точке касания ротора и корпуса, втулки лопастей и ротора, причем соотношение величины внешнего диаметра ротора и величины внутреннего диаметра корпуса составляет 0,51-0,99; величина толщины стенки полого ротора находится в пределах 0,05-0,32 от величины внутреннего диаметра корпуса.A rotary vane internal combustion engine comprising a chamber with a closed volume formed by the surfaces of the stationary housing and movable rotor elements separating the internal volume of the chamber into cavities, a power take-off shaft located eccentrically relative to the fixed axis of the rotor, the intake and exhaust exhaust windows, the movable elements represent lamellar blades, it consists of two circuits, while the first circuit contains a chamber with a closed volume, formed by the surfaces of a fixed core pus and movable elements of the rotor, dividing the internal volume of the chamber on the cavity by slotted air blowing, and the second circuit, which is through the inlet and outlet windows of the working medium, preferably liquid oil, placed on the end surface of the housing, through channels in the body of the blades, in the wall of the rotor, housing , hinges, bushings of the blades, through the clearances for lubricating the friction pairs of the blade-shaft, blade-hinge, hinge-rotor distributes the flows of the additional auxiliary circuit, which has a second selection shaft, and the first main rotor shaft for a power take-off located eccentrically relative to the auxiliary shaft of the blades on the housing, is inextricably connected with the rotating rotor, is mounted in the housing together with the rotor by bearings and has a seal between the shaft and the housing to ensure tightness for working media, and the second shaft, fixed motionless on the housing for ensuring rotation of the blades around it, or, if one of the blades is made in one with the shaft and the shaft rotates with the blade, the shaft in the housing is reinforced with bearings and has a seal for both tightness cookies for working environments, while the windows of the fuel mixture inlet, air for preparing the fuel charge, air for purging the cavity of the external circuit, the exhaust gas outlet, spark plugs are located on the cylindrical and end sides of the housing, and the number of candles is increased to two or three seconds by their distribution over the volume of the working chamber in the combustion initiation cavity, the blade having a ratio of the height to the width in the section with a plane parallel to the axis of rotation, 0.1-3 and preferred ETS blades three, and further provided with closures at the point of tangency of the rotor and the housing, the sleeve and rotor blades, wherein the ratio of the external diameter of the rotor and of the internal diameter of the body is 0,51-0,99; the wall thickness of the hollow rotor is in the range 0.05-0.32 of the inner diameter of the housing.

Использование полезной модели позволяет достичь технического результата, который заключается в повышении коэффициента полезного действия, увеличении надежности, улучшении экологических характеристик, упрощении конструкции и снижении ее массовых и габаритных размеров.

Using the utility model allows to achieve a technical result, which consists in increasing the efficiency, increasing reliability, improving environmental performance, simplifying the design and reducing its mass and overall dimensions.

Description

Уровень техникиState of the art

Известно устройство роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, ротор с лопастями, камеру сгорания со свечой, патрубок, подающий топливо в камеру сгорания, патрубок, подающий воздух в камеру сгорания, и клапан патрубка подачи воздуха с грибком, при этом в камере сгорания над грибком клапана выполнено углубление, осевая линия ротора и ось лопастей расположены эксцентрично, а лопасти закреплены на валу подвижно и проходят через прорези пальцев, установленных в роторе (патент на изобретение №2183280 по заявке №2000129395/06, 27.11.2000).A device is known for a rotary vane internal combustion engine comprising a housing, a rotor with blades, a combustion chamber with a candle, a nozzle supplying fuel to the combustion chamber, a nozzle supplying air to the combustion chamber, and a valve for the air supply nozzle with fungus, while in the combustion chamber a groove is made above the valve fungus, the rotor center line and the axis of the blades are eccentric, and the blades are movably mounted on the shaft and pass through the slots of the fingers installed in the rotor (patent for invention No. 2183280 by application No. 20010129395/06 , 11.27.2000).

Причинами, по которым нельзя достичь технического результата, является то, что двигатель имеет большое количество лопастей, что неизбежно делает их тонкими в сечении и не позволяет создать между лопастями высокого давления, которое приведет к изгибу лопастей. Большое количество шарниров для лопастей делает их слабо укрепленными в стенке ротора, ненадежными в работе. Затвор между ротором и корпусом неплотный и способствует потерям среды. Внутреннее пространство ротора не участвует в преобразовании энергии. В связи с этим устройство имеет ограниченный ресурс непрерывной работы и низкие возможности по скорости вращения, производительности, созданию момента вращения.The reasons why it is impossible to achieve a technical result is that the engine has a large number of blades, which inevitably makes them thin in cross section and does not allow creating high pressure between the blades, which will lead to the bending of the blades. A large number of hinges for the blades makes them weakly fastened in the wall of the rotor, unreliable in operation. The shutter between the rotor and the housing is loose and contributes to environmental loss. The inner space of the rotor is not involved in the conversion of energy. In this regard, the device has a limited continuous operation resource and low capabilities in terms of rotation speed, productivity, and creation of a rotation moment.

Известно также устройство роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания, содержащий последовательно включенные как по направлению, так и по количеству протекающего газа секции нагнетания и расширения с полостями, образованными поверхностями цилиндра и эксцентрично расположенного в нем ротора с лопастями, связанного с валом отбора мощности, причем лопасти закреплены шарнирно на оси цилиндра с возможностью касания внутренней поверхности цилиндра и его боковых щек и проходят через поворотные шарниры, расположенные в стенках ротора, а элементы, образующие полости секции нагнетания и расширения, кинематически связаны между собой (патент РФ на изобретение №2103528 по заявке №96123151/06, 04.12.1996).A rotary vane internal combustion engine device is also known, comprising forcing and expansion sections sequentially connected both in direction and in the amount of gas flowing, with cavities formed by the surfaces of the cylinder and a rotor with blades eccentrically located in it and connected to a power take-off shaft, and the blades pivotally mounted on the axis of the cylinder with the possibility of touching the inner surface of the cylinder and its side cheeks and pass through swivel joints located in the walls of the rotor And the elements forming the pressure chamber and expansion section are interconnected kinematically (RF patent №2103528 by request №96123151 / 06, 04.12.1996).

Причинами, по которым нельзя достичь технического результата, является то, что двигатель состоит из двух раздельных устройств в виде секций, сопряженных механически для взаимодействия, обеспечивающего последовательное включение секций.The reasons why it is impossible to achieve a technical result is that the engine consists of two separate devices in the form of sections, coupled mechanically for interaction, ensuring the sequential inclusion of sections.

Наличие механизма сопряжения, увеличение длины вала для двух секций, малая часть эффективно используемого объема секций из-за окон входа и выхода в указанной конструкции делает устройство в целом ненадежным, имеющим низкий ресурс, увеличивает габариты и вес устройства.The presence of the coupling mechanism, an increase in the length of the shaft for two sections, a small part of the effectively used volume of the sections due to the inlet and outlet windows in this design makes the device as a whole unreliable, having a low resource, increases the dimensions and weight of the device.

Известен аналог, по своей совокупности существенных признаков наиболее близкий и взятый за прототип - роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости, вал отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно неподвижной оси ротора, впускное и выхлопа отработанных газов окна, механизм изоляции полости всасывания от полости выхлопа, концентрично закрепленное на валу отбора мощности водило, подвижные элементы представляют собой пластинчатые лопасти (патент РФ на изобретение №2422652 по заявке №2009111728/06, 30.03.2009).A similar analogue is known, which, in its totality of essential features, is the closest and adopted as a prototype — a rotary vane internal combustion engine containing a closed-volume chamber formed by the surfaces of the stationary housing and movable rotor elements that separate the chamber’s internal volume into cavities, a power take-off shaft located eccentrically relative to the fixed axis of the rotor, the inlet and exhaust of the exhaust gas window, the mechanism of isolation of the suction cavity from the exhaust cavity, concentrically mounted on the shaft power take-off carrier, movable elements are plate-shaped blades (RF patent for the invention No. 2422652 according to the application No. 2009111728/06, 03.30.2009).

Причинами, по которым нельзя достичь технического результата, является то, что двигатель имеет механический цилиндрический затвор между ротором и корпусом в самом большом по величине расстоянии, механизм сопряжения вращения ротора и указанного затвора. Наличие этих конструктивных решений делает двигатель низкоэффективным по механическому износу движущихся деталей, снижает эффективность использования объема камеры расширения, дает увеличение габаритов и веса устройства, снижает возможности по скорости вращения вала.The reasons why it is impossible to achieve a technical result is that the engine has a mechanical cylindrical shutter between the rotor and the casing in the largest distance, the mechanism for interfacing the rotation of the rotor and the specified shutter. The presence of these design solutions makes the engine low-efficient in mechanical wear of moving parts, reduces the efficiency of using the volume of the expansion chamber, gives an increase in the dimensions and weight of the device, reduces the possibility of shaft rotation speed.

Приведенные в патентах аналоги имеют низкий потенциал ресурса, ненадежны, не предназначены для получения высоких силовых характеристик по скорости и моменту вращения на валу, имеют большое отрицательное воздействие на окружающую среду в части шума и вредных выбросов, не имеют гарантированного отвода выделяемого при работе двигателя внутреннего сгорания тепла от лопастей и ротора, что неизбежно граничит с риском заклинивания в работе.The analogues cited in the patents have a low resource potential, are unreliable, are not designed to obtain high power characteristics in terms of speed and torque on the shaft, have a large negative impact on the environment in terms of noise and harmful emissions, do not have a guaranteed exhaust allocated during operation of the internal combustion engine heat from the blades and rotor, which inevitably borders on the risk of jamming in operation.

Техническая проблема заключается в создании двигателя по преобразованию энергии газообразного рабочего тела потока, высокого давления - газов горения топлива, в кинетическую энергию движущихся рабочих элементов двигателя.The technical problem is to create an engine for converting the energy of a gaseous working fluid stream, high pressure - fuel combustion gases, into the kinetic energy of moving engine working elements.

Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия, увеличении надежности, улучшении экологических характеристик, упрощении конструкции и снижении ее массовых и габаритных размеров, достигается тем, что роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, также содержащий камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости, вал отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно неподвижной оси ротора, впускное и выхлопа отработанных газов окна, подвижные элементы представляют собой пластинчатые лопасти, содержит два контура в одном корпусе, из которых первый контур содержит камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости без пересечения полостей механизмом разделения, причем второй контур, который через окна входа и выхода рабочей среды, предпочтительно жидкого масла, размещенные на торцевой поверхности корпуса, через каналы в теле лопастей, в стенке ротора, корпуса, шарниров, втулок лопастей, через зазоры для смазки пар трения лопасть-вал, лопасть-шарнир, шарнир-ротор распределяет потоки второго вспомогательного контура, при этом содержит дополнительный вал отбора мощности, из которых первый основной вал ротора для отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно вспомогательного вала лопастей на корпусе, неразрывно связан с вращающимся ротором, укреплен в корпусе вместе с ротором с помощью подшипников и имеет уплотнение между валом и корпусом для обеспечения герметичности для рабочих сред, а также второй вспомогательный вал, укрепленный неподвижно на корпусе для обеспечения вращения вокруг него лопастей, или, если одна из лопастей изготавливается за одно с валом и вал вращается вместе с лопастью, вал в корпусе укреплен подшипниками и имеет уплотнение в корпусе для обеспечения герметичности для рабочих сред, а окна входа топливной смеси, воздуха для приготовления топливного заряда, воздуха для продувки полости внешнего контура, окно выхода отработанных газов, свечи зажигания расположены на цилиндрической и торцевых сторонах корпуса, причем количество свечей увеличено до двух или трех с распределением их по объему рабочей камеры в полости инициации горения, при этом лопасть является не пластинчатым элементом, а имеет соотношение величины высоты к величине ширины в сечении плоскостью, параллельной оси вращения, 0,1-3 и предпочтительное количество лопастей три и затворы обеспечиваются дополнительно в точке касания ротора и корпуса, втулки лопастей и ротора, причем соотношение величины внешнего диаметра ротора и величины внутреннего диаметра корпуса составляет 0,51-0,99, причем величина толщины стенки полого ротора находится в пределах 0,05-0,32 от величины внутреннего диаметра корпуса.The technical result consists in increasing the efficiency, increasing reliability, improving environmental performance, simplifying the design and reducing its mass and overall dimensions, is achieved by the fact that the rotary vane internal combustion engine, also containing a chamber with a closed volume, formed by the surfaces of the stationary body and movable rotor elements dividing the internal volume of the chamber into cavities, a power take-off shaft located eccentrically relative to the fixed axis of the rotor The exhaust gas inlet and exhaust windows, the movable elements are plate-shaped blades, it contains two circuits in one housing, of which the first circuit contains a closed-volume chamber formed by the surfaces of the stationary casing and movable rotor elements that divide the internal volume of the chamber into cavities without intersecting cavities a separation mechanism, and the second circuit, which through the windows of the input and output of the working medium, preferably liquid oil, placed on the end surface of the housing through the channels the body of the blades, in the wall of the rotor, casing, hinges, bushings of the blades, through the gaps for lubrication of friction pairs of the blade-shaft, blade-hinge, hinge-rotor distributes the flows of the second auxiliary circuit, while it contains an additional power take-off shaft, of which the first main shaft rotor for power take-off, located eccentrically relative to the auxiliary shaft of the blades on the housing, is inextricably connected with the rotating rotor, is mounted in the housing together with the rotor by bearings and has a seal between the shaft and the housing for ensuring tightness for working media, as well as a second auxiliary shaft fixed motionless on the housing to ensure rotation of the blades around it, or if one of the blades is made in one with the shaft and the shaft rotates with the blade, the shaft in the housing is reinforced with bearings and has a seal in the housing to ensure tightness for working environments, and the inlet window of the fuel mixture, air for preparing the fuel charge, air for purging the cavity of the external circuit, the exhaust window, the spark plugs are located laid on the cylindrical and end sides of the housing, and the number of candles is increased to two or three with their distribution over the volume of the working chamber in the cavity of the initiation of combustion, while the blade is not a plate element, but has a ratio of the height to the width in the section with a plane parallel to the axis rotation, 0.1-3 and the preferred number of blades is three and the shutters are additionally provided at the point of contact of the rotor and the housing, the sleeve of the blades and the rotor, and the ratio of the outer diameter of the rotor led the internal diameter of the housing is 0.51-0.99, and the wall thickness of the hollow rotor is in the range of 0.05-0.32 of the internal diameter of the housing.

Сущность технического решения поясняется на фиг. 1 - 3.The essence of the technical solution is illustrated in FIG. 13.

На фиг. 1. показан общий вид устройства.In FIG. 1. shows a general view of the device.

На фиг. 2 показано положение лопастей и соответствующие данному положению размеры полостей внешнего контура для момента начала инициирования горения в заштрихованной полости.In FIG. Figure 2 shows the position of the blades and the dimensions of the external circuit cavities corresponding to this position for the moment of initiation of combustion initiation in the hatched cavity.

На фиг. 3 показано следующее положение лопастей и соответствующие данному положению размеры полостей внешнего контура для момента окончания расширения отработанных газов в заштрихованной полости.In FIG. 3 shows the next position of the blades and the corresponding dimensions of the cavities of the external circuit for the moment of the end of the expansion of the exhaust gases in the hatched cavity.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса 1 и подвижных элементов ротора 2, разделяющих внутренний объем камеры на полости, вал отбора мощности 10, расположенный эксцентрично относительно неподвижной оси ротора 11, впускное 5 и выхлопа отработанных газов 9 окна, подвижные элементы представляют собой пластинчатые лопасти 3, отличается тем, что он состоит из двух контуров, при этом первый контур содержит камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости щелевой продувкой воздухом, а второй контур, который через окна входа 6 и выхода 7 рабочей среды, предпочтительно жидкого масла, размещенные на торцевой поверхности корпуса, через каналы в теле лопастей, в стенке ротора, корпуса, шарниров, втулок лопастей, через зазоры для смазки пар трения лопасть-вал, лопасть-шарнир, шарнир-ротор распределяет потоки дополнительного вспомогательного контура, который имеет второй вал отбора 10, причем первый основной вал 11 ротора для отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно вспомогательного вала лопастей на корпусе 10, неразрывно связан с вращающимся ротором, укреплен в корпусе вместе с ротором с помощью подшипников и имеет уплотнение между валом и корпусом для обеспечения герметичности для рабочих сред, а второй вал 10, укрепленный неподвижно на корпусе для обеспечения вращения вокруг него лопастей, или, если одна из лопастей изготавливается за одно с валом и вал вращается вместе с лопастью 3, вал в корпусе укреплен подшипниками и имеет уплотнение для обеспечения герметичности для рабочих сред, при этом окна входа топливной смеси 4, воздуха 5 для приготовления топливного заряда, воздуха для продувки полости внешнего контура 5, окно выхода отработанных газов 9, свечи зажигания 12 расположены на цилиндрической и торцевых сторонах корпуса, а количество свечей увеличено до двух или трех с распределением их по объему рабочей камеры в полости инициации горения, причем лопасть 3 имеет соотношение величины высоты к величине ширины в сечении плоскостью, параллельной оси вращения, 0,1-3 и предпочтительное количество лопастей три, а затворы обеспечиваются дополнительно в точке касания ротора и корпуса 14, втулки лопастей и ротора 15, причем соотношение величины внешнего диаметра ротора 2 и величины внутреннего диаметра корпуса 1 составляет 0,51-0,99; величина толщины стенки полого ротора 2 находится в пределах 0,05-0,32 от величины внутреннего диаметра корпуса 1.A rotary vane internal combustion engine containing a chamber with a closed volume formed by the surfaces of the stationary housing 1 and the movable elements of the rotor 2, dividing the internal volume of the chamber into cavities, a power take-off shaft 10 located eccentrically relative to the fixed axis of the rotor 11, inlet 5 and exhaust gas exhaust 9 of the window, the movable elements are plate blades 3, characterized in that it consists of two circuits, while the first circuit contains a chamber with a closed volume, formed by the surfaces of the fixed casing and the movable rotor elements that separate the internal volume of the chamber into the cavity by slotted air blowing, and the second circuit, which through the inlet 6 and outlet 7 of the working medium, preferably liquid oil, is placed on the end surface of the casing through the channels in the body of the blades, the wall of the rotor, the housing, the hinges, the bushings of the blades, through the clearances for lubricating the friction pairs of the blade-shaft, blade-hinge, hinge-rotor distributes the flows of the additional auxiliary circuit, which has a second selection shaft 10, m, the first main shaft 11 of the rotor for power take-off, located eccentrically relative to the auxiliary shaft of the blades on the housing 10, is inextricably connected with the rotating rotor, is mounted in the housing together with the rotor by bearings and has a seal between the shaft and the housing to ensure tightness for working media, and the second shaft 10, fixed motionless on the housing to ensure rotation of the blades around it, or, if one of the blades is made in one with the shaft and the shaft rotates together with the blade 3, the shaft in the housing is fixed by bearings and has a seal to ensure tightness for working environments, while the inlet window of the fuel mixture 4, air 5 for preparing the fuel charge, air for purging the cavity of the external circuit 5, the exhaust gas outlet window 9, spark plugs 12 are located on the cylindrical and end sides of the housing and the number of candles is increased to two or three with their distribution over the volume of the working chamber in the combustion initiation cavity, moreover, the blade 3 has a ratio of the height to the width in the section in the plane parallel the axis of rotation, 0.1-3 and the preferred number of blades is three, and the shutters are additionally provided at the point of contact of the rotor and the housing 14, the sleeve of the blades and the rotor 15, and the ratio of the outer diameter of the rotor 2 and the inner diameter of the housing 1 is 0.51 -0.99; the wall thickness of the hollow rotor 2 is in the range of 0.05-0.32 from the value of the inner diameter of the housing 1.

Работа двигателя внутреннего сгорания, организованная по схеме варианта устройства роторно-лопастного двигателя, изображенного на фиг. 1, излагается как один из примеров по следующим основаниям. На фиг. 1 изображен вариант двухконтурного, трехлопастного со средними параметрами соотношения диаметров ротора и корпуса, контактирующего ротора и втулки лопастей и без контактного ротора с корпусом, секциями внешнего контура с обеспечением полного цикла подготовки и использования топливной смеси, секциями внутреннего контура с обеспечением циркуляции смазывающего и охлаждающего компонента по всем узлам двигателя, продувочной секцией во внутреннем контуре для снижения остаточного содержания отработанных газов в воздухе. В краткой характеристике параметров исполнения устройства каждый из отдельных параметров имеет несколько решений и в связи с этим схем реализации возможно некоторое множество.The operation of the internal combustion engine, organized according to the scheme of a variant of the rotary vane engine device shown in FIG. 1 is set forth as one of the examples for the following reasons. In FIG. Figure 1 shows a variant of a double-circuit, three-blade with average parameters of the ratio of the diameters of the rotor and the casing, the contacting rotor and the hub of the blades and without a contact rotor with the casing, sections of the external circuit with a complete cycle for the preparation and use of the fuel mixture, sections of the internal circuit with circulation of the lubricating and cooling component on all engine components, a purge section in the internal circuit to reduce the residual content of exhaust gases in the air. In a brief description of the device performance parameters, each of the individual parameters has several solutions, and in connection with this, some implementation schemes are possible.

Приготовленная топливная смесь, находящаяся в серповидном по площади секторе между корпусом 1, ротором 2 и лопастью 3, а по высоте ограниченная плоскими крышками корпуса 1 (дополнительное сечение корпуса изображено справа от основного разреза на фиг. 1), воспламеняется и горит с большой скоростью в указанном объеме внешнего контура двигателя. За счет расширения упругого газа, состоящего из продуктов сгорания топлива в кислороде воздуха, имеющего высокую температуру, давление в указанной полости контура воздействует на неподвижный корпус фиг. 1, вращающийся ротор фиг. 2, подвижную в роторе и корпусе лопасть 3. Эксцентричное расположение ротора в корпусе создает разницу плеч давления газового потока на ротор, что заставляет его поворачиваться в сторону направления вращения, обозначенную на фиг. 1 стрелкой. По мере перемещения лопасти 3 в направлении от свечи зажигания 12 к окну выхлопа 9 объем полости, занимаемый отработанными газами, возрастает и давление газа в этой полости снижается. Одновременно за этот же такт движения лопасти 3 от положения у свечи зажигания 12 к положению у окна выхлопа 9 изменяется в сторону увеличения плечо воздействия давления газа на ротор с лопастью относительно оси ротора. Одновременно за этот же такт движения ротора от положения у свечи 3 к окну выхлопа 9 изменяется рычаг передачи воздействия лопасти через шарнир 8 на ротор с соотношения сторон рычага меньше единицы у свечи зажигания до соотношения сторон рычага больше единицы у окна выхлопа. Совокупность описанных трех одновременных действий устройства в указанной полости внешнего контура устройства позволяет совершить такт сжигания и расширения отработанных газов с передачей энергии потока газа энергии вращения вала ротора. При этом вращающиеся на валу 10 неподвижного корпуса 1 лопасти 3 во втулках 13, шарниры 8, ротор 2 участвуют в преобразовании внутренней энергии топлива в целевую для двигателя механическую энергию вращения вала привода 11, неразрывно связанного в исполнении с ротором 2. Описанная работа в данной полости внешнего контура совершается каждой лопастью и за один оборот вала ротора в соответствии с изображенными на фиг. 1 тремя одинаковыми лопастями трижды. Этот такт работы устройства характеризуется относительно медленным снижением давления газа в указанной полости.The prepared fuel mixture, located in the sickle-shaped sector between the housing 1, the rotor 2 and the blade 3, and limited in height by the flat covers of the housing 1 (an additional section of the housing is shown to the right of the main section in Fig. 1), ignites and burns at high speed in indicated volume of the external circuit of the engine. Due to the expansion of the elastic gas, consisting of the products of fuel combustion in oxygen of air having a high temperature, the pressure in the specified cavity of the circuit acts on the fixed casing of FIG. 1, the rotary rotor of FIG. 2, the blade 3 movable in the rotor and the housing. The eccentric arrangement of the rotor in the housing creates a difference in the pressure shoulders of the gas flow on the rotor, which causes it to rotate in the direction of rotation indicated in FIG. 1 arrow. As the blades 3 move in the direction from the spark plug 12 to the exhaust window 9, the volume of the cavity occupied by the exhaust gases increases and the gas pressure in this cavity decreases. At the same time, during the same stroke of movement of the blade 3 from the position at the spark plug 12 to the position at the exhaust window 9, the shoulder is affected by the increase in the pressure of the gas on the rotor with the blade relative to the axis of the rotor. At the same time, during the same stroke of the rotor movement from the position at the spark plug 3 to the exhaust window 9, the lever for transmitting the impact of the blade through the hinge 8 onto the rotor changes from the lever side ratio of less than one at the spark plug to the lever aspect ratio is more than one at the exhaust window. The combination of the three simultaneous actions of the device in the specified cavity of the external circuit of the device allows you to make a cycle of combustion and expansion of the exhaust gases with the transfer of the energy of the gas stream to the energy of rotation of the rotor shaft. Moreover, the blades 3 rotating on the shaft 10 of the fixed housing 1 in the bushings 13, the hinges 8, the rotor 2 are involved in converting the internal energy of the fuel into the mechanical energy of rotation of the drive shaft 11, which is inextricably linked with the rotor 2, for the engine. The described work in this cavity the outer contour is performed by each blade and in one revolution of the rotor shaft in accordance with the ones shown in FIG. 1 with three identical blades three times. This cycle of the device is characterized by a relatively slow decrease in gas pressure in the specified cavity.

Следующий такт работы двигателя начинается с момента пересечения передней кромки выхлопного патрубка 9 на корпусе 1 задней кромкой поворачивающейся лопасти 3. Отработанные газы выходят из полости через патрубок 9, продолжая воздействие на лопасть 3 до полного снижения давления в полости. Этот такт работы характеризуется резким снижением давления отработанных газов.The next cycle of the engine starts from the moment of crossing the front edge of the exhaust pipe 9 on the housing 1 with the trailing edge of the rotating blade 3. Exhaust gases exit the cavity through the pipe 9, continuing to affect the blade 3 until the pressure in the cavity is completely reduced. This cycle of operation is characterized by a sharp decrease in exhaust gas pressure.

Суммарное действие преобразования энергии потока отработанного газа в первом и втором описанных тактах является целевым направленным преобразованием. Для обеспечения работы двигателя в непрерывном цикле работы требуются последующие действия, ведущие к потерям внутренней энергии топлива, которые необходимо совершить для качественной подготовки топливной смеси к преобразованию.The total effect of the conversion of the energy of the exhaust gas stream in the first and second described strokes is the target directional conversion. To ensure engine operation in a continuous cycle of operation, subsequent actions are required leading to losses of internal energy of the fuel, which must be completed to prepare the fuel mixture for conversion.

Одновременно с окончанием второго такта начинается такт продувки полости внешнего контура, находящейся за патрубком 9 по ходу движения лопасти 3. Через патрубок 5 в корпусе 1 в эту полость подается воздух и, заполняя эту полость, выходит через патрубок 9. В момент пересечения передней кромкой по ходу движения перемещающейся лопасти 3 задней кромки патрубка 5 на неподвижном корпусе 1 продувка прекращается и начинается сжатие отсеченного в следующей после патрубка 5 полости. Такт продувки на этом прекращается. Этот такт характеризуется низким давлением и высокой скоростью газовых сред отработанных газов предыдущего такта выхлопа и воздуха.Simultaneously with the end of the second cycle, the purge cycle of the external circuit cavity located behind the pipe 9 along the movement of the blade 3 begins. Through the pipe 5 in the housing 1, air is supplied into this cavity and, filling this cavity, leaves through the pipe 9. At the moment of crossing the front edge along during the movement of the moving blade 3 of the trailing edge of the nozzle 5 on the stationary housing 1, the purge stops and the compression of the cavity cut off in the next after the nozzle 5 begins. The purge cycle at this stops. This cycle is characterized by low pressure and high velocity of the gaseous media of the exhaust gases of the previous exhaust cycle and air.

Следующий такт сжатия происходит в зависимости от организации затвора в устройстве между лопастями, образующими постоянно уменьшающуюся в объеме полость во внешнем контуре на участке от окна 5 до участка наиболее близкого положения между ротором и корпусом в точке касания 14. В этом месте происходит максимальное сжатие воздуха, который далее используется для приготовления топливно-воздушной смеси, продувки. Этот такт характеризуется относительно плавным увеличением давления до максимального, требующегося для организации топливно-воздушной смеси.The next compression stroke depends on the organization of the shutter in the device between the blades, forming a cavity continuously decreasing in volume in the external circuit in the section from window 5 to the section of the closest position between the rotor and the housing at the point of contact 14. At this point, maximum air compression which is further used to prepare the fuel-air mixture, purge. This cycle is characterized by a relatively smooth increase in pressure to the maximum required for the organization of the fuel-air mixture.

Следующий такт после прохождения полости сжатия в верхней точке ротора 14 происходит при впрыске топлива через патрубок 5 на корпусе 1 после пересечения рабочей лопастью задней своей кромкой задней кромки патрубка 5. После впрыска топлива такт в этой же полости переходит в первый такт инициации горения и цикл для лопасти повторяется. Этот такт характеризуется небольшим снижением давления перед инициацией горения в период после прохождения рабочей лопастью патрубка 5 и до прохождения лопастью одной или нескольких свечей зажигания 12.The next cycle after the compression cavity passes at the upper point of the rotor 14 occurs when fuel is injected through the nozzle 5 on the housing 1 after the working blade intersects the rear edge of the nozzle 5 with its rear edge. After fuel injection, the cycle in the same cavity goes into the first combustion initiation cycle and the cycle for the blades are repeated. This cycle is characterized by a slight decrease in pressure before the initiation of combustion in the period after the passage of the working blade of the pipe 5 and before the passage of the blade of one or more spark plugs 12.

Таким образом, перечисленные пять основных тактов соответствуют принципиально существующим схемам работы известных двигателей сгорания поршневого и роторного типов.Thus, the listed five main cycles correspond to the fundamentally existing schemes of operation of known piston and rotary combustion engines.

За один оборот вала ротора максимально совершается полный цикл работы трех лопастей или, если нет необходимости в полной нагрузке двигателя, рабочий цикл включается для двух или для одной лопасти, что уменьшает нагрузку преобразования на устройство до требуемой. Работа внутреннего контура устройства, расположенного между вращающимся ротором и втулками вращающихся лопастей, является вспомогательной, обеспечивающей более эффективное целевое преобразование. Вал 10, выполненный как единое целое с корпусом 1, является центром для вращения вокруг него лопастей 3. Внутри ротора образуется объемная машина вытеснения, которая используется для регулирования процессов, происходящих во внешнем контуре по параметрам давления, температуры и состава. Через внутренний контур предпочтительно пропускать жидкость для целей смазки, охлаждения и организации уплотнения затворов устройства, но допускается использование этого контура для целей сжатия дополнительного количества воздуха.For one revolution of the rotor shaft, the full cycle of three blades is performed as much as possible or, if there is no need for a full load of the engine, the duty cycle is switched on for two or one blade, which reduces the conversion load on the device to the required one. The operation of the internal circuit of the device, located between the rotating rotor and the bushings of the rotating blades, is auxiliary, providing a more efficient target conversion. The shaft 10, made as a unit with the housing 1, is the center for rotation of the blades 3 around it. Inside the rotor a volumetric displacement machine is formed, which is used to regulate the processes occurring in the external circuit according to the parameters of pressure, temperature and composition. It is preferable to pass fluid through the internal circuit for lubrication, cooling, and sealing the gates of the device, but it is allowed to use this circuit to compress additional air.

За счет изменения объема полости во входной камере у патрубка 6 в сторону увеличения создается разрежение и жидкость, предпочтительно масло, поступает во внутренний контур устройства. Перед лопастью, за которой создается разрежение, происходит работа переноса жидкости по контуру в сторону направления вращения к окну выхода 7. После окончания перемещения лопасть рабочая лопасть совершает вывод жидкости через патрубок 7 с одновременным преодолением сопротивления системы выхода жидкости. Отличительной особенностью объемной машины перекачивания жидкости является требование открытия одного из окон для избегания потерь на «сжатие» несжимаемой по определению среды. Создание искусственного сопротивления на тракте выхода жидкости может создать повышенное давление в контуре со стороны полостей выхода и переноса. Создание искусственного сопротивления со стороны полости входа в контур позволяет увеличить разрежение со стороны входа жидкости. Работа контура с газовой средой аналогична работе полости сжатия внешнего контура. При работе внутреннего контура на газовой среде смазка обеспечивается от внешнего агрегата. Потенциал перепада давлений на выходе и входе контура позволяет регулировать параметры работы двигателя в целом. Регулируются расход масла или газа через внутренний контур, давление во внутреннем контуре, температура во внутреннем контуре и другие параметры. Осевые и штриховые наклонные параллельные линии на фиг. 2 и фиг. 3 показывают направление воздействия давления рабочей среды, а расстояние от крайней осевой линии до штриховой указывает на рост плеча прикладываемой силы в полный период рабочего цикла одной лопасти. Цель регулируемых изменений параметров работы внутреннего контура по давлению, температуре, составу и расходу масла заключается в увеличении эффективности использования внутренней энергии топлива за счет повышения величины прямого целевого преобразования и снижения величины потерь.By changing the volume of the cavity in the inlet chamber at the pipe 6 in the direction of increase, a vacuum is created and a liquid, preferably oil, enters the internal circuit of the device. In front of the blade, behind which the vacuum is created, the fluid is transferred along the contour towards the direction of rotation to the exit window 7. After the end of the movement, the working blade makes a fluid outlet through the pipe 7 while overcoming the resistance of the fluid exit system. A distinctive feature of a volumetric fluid pumping machine is the requirement to open one of the windows to avoid “compression” losses of an incompressible medium by definition. The creation of artificial resistance on the liquid exit path can create increased pressure in the circuit from the side of the exit and transfer cavities. The creation of artificial resistance from the side of the cavity inlet to the circuit allows you to increase the vacuum from the side of the liquid inlet. The operation of the circuit with the gaseous medium is similar to the operation of the compression cavity of the external circuit. When the internal circuit is operating in a gas environment, lubrication is provided from an external unit. The potential differential pressure at the output and input of the circuit allows you to adjust the parameters of the engine as a whole. The flow of oil or gas through the internal circuit, the pressure in the internal circuit, the temperature in the internal circuit and other parameters are regulated. The axial and dashed oblique parallel lines in FIG. 2 and FIG. 3 show the direction of the pressure of the working medium, and the distance from the extreme center line to the dashed line indicates the growth of the shoulder of the applied force in the full period of the working cycle of one blade. The purpose of the controlled changes in the operating parameters of the internal circuit in terms of pressure, temperature, composition and oil consumption is to increase the efficiency of use of the internal energy of the fuel by increasing the value of direct target conversion and reducing losses.

Совокупность приведенных возможностей взаимодействия контуров в работе, исполнение устройства в соответствии с описанием приводит к решению поставленной технической задачи.The combination of the above possibilities of interaction of the circuits in operation, the execution of the device in accordance with the description leads to the solution of the technical problem.

Claims

A rotary vane internal combustion engine containing a chamber with a closed volume formed by the surfaces of the stationary housing 1 and the movable elements of the rotor 2, dividing the internal volume of the chamber into cavities, a power take-off shaft 10 located eccentrically relative to the fixed axis of the rotor 11, inlet 5 and exhaust gas exhaust 9 of the window, the movable elements are plate blades 3, characterized in that it consists of two circuits, while the first circuit contains a chamber with a closed volume formed by by the surfaces of the fixed casing and the movable rotor elements that separate the internal volume of the chamber into the cavity by slotted air blowing, and the second circuit, which through the inlet 6 and outlet 7 windows of the working medium, preferably liquid oil, is placed on the end surface of the casing through the channels in the body of the blades, the wall of the rotor, housing, hinges, bushings of the blades, through the clearances for lubricating the friction pairs of the blade-shaft, blade-hinge, hinge-rotor distributes the flows of the additional auxiliary circuit, which has a second selection shaft 10, pr than the first main shaft 11 of the rotor for power take-off, located eccentrically relative to the auxiliary shaft of the blades on the housing 10, is inextricably connected with the rotating rotor, is mounted in the housing together with the rotor by bearings and has a seal between the shaft and the housing to ensure tightness for working media, and the second shaft 10, fixed motionless on the housing to ensure rotation of the blades around it, or, if one of the blades is made in one with the shaft and the shaft rotates with the blade 3, the shaft in the housing is strengthened bearings and has a seal to ensure tightness for working environments, while the input window of the fuel mixture 4, air 5 for preparing the fuel charge, air for purging the cavity of the external circuit 5, the exhaust window 9, the spark plugs 12 are located on the cylindrical and end sides of the housing and the number of candles is increased to two or three with their distribution over the volume of the working chamber in the combustion initiation cavity, moreover, the blade 3 has a ratio of the height to the width in the section in a plane parallel the linear axis of rotation, 0.1-3 and the preferred number of blades are three, and the shutters are additionally provided at the point of contact of the rotor and the housing 14, the sleeve of the blades and the rotor 15, and the ratio of the outer diameter of the rotor 2 and the inner diameter of the housing 1 is 0.51 -0.99; the wall thickness of the hollow rotor 2 is in the range of 0.05-0.32 from the value of the inner diameter of the housing 1.