RU2015373C1

RU2015373C1 - Rotary engine with non-circular profile of cross-section

Info

Publication number: RU2015373C1
Application number: SU914920413A
Authority: RU
Inventors: Николай Константинович Андреев
Original assignee: Николай Константинович Андреев
Priority date: 1991-03-21
Filing date: 1991-03-21
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: engine has case, cylinder, side covers, shaft whose axis is parallel to and shifted with respect to axis of the cylinder, drum rigidly secured to the shaft and having guides for vanes planes of position of which intersect axis of the shaft, and spark plugs. The case is provided with openings for supplying fuel and discharging exhaust gases. Pins with rollers are secured to the side surface of edge of each vane from the side nearest to the shaft axis. The pins are kinematically connected to ring grooves provided on the covers centers of which are coaxially to the cylinder. The profile of cross-section of the cylinder provides constant engaging of the vanes with its inner surface. EFFECT: improved design. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к роторным двигателям. The invention relates to the field of engine construction, in particular to rotary engines.

Известны двигатели, содержащие корпус, эксцентричный вал, входной и выхлопной трубопроводы, свечи зажигания, шестерни внутреннего и внешнего зацепления, системы охлаждения и смазки. Known engines containing a housing, an eccentric shaft, intake and exhaust pipes, spark plugs, gears of internal and external gearing, cooling and lubrication systems.

Недостатки - сложность конструкции, сравнительно большие значения расхода горючего, а также габаритов и массы. Disadvantages - design complexity, relatively large values of fuel consumption, as well as dimensions and mass.

Известна конструкция, содержащая корпус, ротор, коленвал, зубчатое колесо и зубчатый венец ротора, фигурный паз уплотнительные пластины, пружины впускной и выхлопной канал, свечу зажигания. С целью повышения КПД образующая внутренней полосы корпуса и паз в стенке корпуса выполнены по сложным кривым, описываемым многозвенными системами уравнений. A known structure comprising a housing, a rotor, a crankshaft, a gear wheel and a ring gear of a rotor, a shaped groove, sealing plates, inlet and exhaust channel springs, and a spark plug. In order to increase the efficiency, the generatrix of the inner strip of the body and the groove in the wall of the body are made according to complex curves described by multi-link systems of equations.

Недостатки - сложность конструкции, большие значения габаритов массы и расхода горючего, а также сложность технологического изготовления. Disadvantages - the complexity of the design, the large values of the dimensions of the mass and fuel consumption, as well as the complexity of the manufacturing process.

В качестве прототипа выбрано устройство, содержащее корпус, образующая которого выполнена на конхоиде, эксцентрично установленный ротор со сквозными пазами, в которых размещены лопатки, связанные с коленчатым валом, синхронизирующий механизм, включающий зубчатые колеса жестко установленные на шейках коленчатых валов и связанные с центральным зубчатым колесом, установленным на корпусе. As a prototype, a device is selected that contains a housing, the generatrix of which is made on a conchoid, an eccentrically mounted rotor with through grooves, in which blades are connected associated with the crankshaft, a synchronization mechanism including gears rigidly mounted on the necks of the crankshafts and connected to the central gear wheel mounted on the case.

Недостатки прототипа - сравнительно низкий КПД, сложность конструкции и низкая надежность. The disadvantages of the prototype are relatively low efficiency, design complexity and low reliability.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности и КПД. The purpose of the invention is to simplify the design, increase reliability and efficiency.

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

, где ζ - расстояние от оси вала до внутренней стенки цилиндра, а - расстояние между осью пальца и внутренней стенкой цилиндра в направлении величины ζ под углом α от вертикальной плоскости, проходящей через ось вала.This goal is achieved by the fact that in a rotary vane engine containing a cylinder, side covers, a shaft whose axis is parallel to the cylinder axis and offset relative to it, a drum rigidly mounted on the shaft with guides for blades, in the planes of which there is a shaft axis, candles, holes for supplying fuel and exhaust gas. On the edge of each of the blades or near it from the side of the shaft, fingers are fixed on its sides with rollers included in the annular grooves on the side covers with the center of these annular grooves on the axis of the cylinder. The middle line of each of the annular grooves is made in the form of a circle with radius r with the center spaced from the shaft axis by a distance C. The profile of the cross section of the cylinder is described by the equation
ζ = a + c cosα +

, where ζ is the distance from the axis of the shaft to the inner wall of the cylinder, and is the distance between the axis of the finger and the inner wall of the cylinder in the direction of ζ at an angle α from the vertical plane passing through the axis of the shaft.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что указанное техническое решение отличается тем, что на кромке каждой из лопаток или вблизи ее со стороны вала закреплены по ее бокам пальцы с роликами входящими в кольцевые пазы на боковых крышках с центром этих кольцевых пазов на оси цилиндра. Средняя линия каждого из кольцевых пазов выполнена в виде окружности с радиусом r с центром, отнесенным от оси вала на расстояние С, а профиль поперечного сечения цилиндра описывается уравнением
ζ= a+c cosα+

, где ζ - расстояние от оси вала до внутренней стенки цилиндра, а - расстояние между осью пальца и внутренней стенкой цилиндра в направлении величины ζ под углом α от вертикальной плоскости, проходящей через ось вала.Comparative analysis with the prototype shows that the technical solution is characterized in that on the edge of each of the blades or near it from the side of the shaft, fingers are fixed on its sides with rollers included in the annular grooves on the side covers with the center of these annular grooves on the axis of the cylinder. The middle line of each of the annular grooves is made in the form of a circle with a radius r with the center spaced from the axis of the shaft at a distance C, and the profile of the cross section of the cylinder is described by the equation
ζ = a + c cosα +

Таким образом, заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизна". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Сравнение указанного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не позволили выявить в них признаки, отличающие его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the indicated technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this area did not allow us to identify in them the features that distinguish it from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences" is met.

На фиг. 1 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - узел лопатки с пальцем и роликом; на фиг. 5 - лопастной двигатель, аксонометрия; на фиг. 6 - вал с барабаном, аксонометрия. In FIG. 1 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 2 - section BB in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB of FIG. 2; in FIG. 4 - blade assembly with a finger and a roller; in FIG. 5 - blade engine, axonometry; in FIG. 6 - shaft with a drum, axonometry.

Устройство содержит цилиндр 1 с крышками 2 и 3, вал 4, барабан 5 с направляющими 6, в которые входят лопатки 7, имеющие пальцы 8 с роликами 9 и подпружиненными вкладышами 10. Имеются отверстия 11 и 12 для подачи топлива и воздуха под давлением и свеча 13, а также отверстия 14 в крышках 2 и 3 для вала 4. На каждой крышке 2 и 3 имеется кольцевой паз 15 для вхождения в него пальцев 8 с роликами 9, при этом центр кольцевого паза находится на оси цилиндра. Для выхлопа газов имеется отверстие 16. Для обеспечения более полного сгорания смеси свечи 13 могут быть дополнительно поставлены и в соседней камере по ходу движения вала 4. The device comprises a cylinder 1 with covers 2 and 3, a shaft 4, a drum 5 with guides 6, which include blades 7, which have fingers 8 with rollers 9 and spring-loaded liners 10. There are openings 11 and 12 for supplying fuel and air under pressure and a candle 13, as well as the holes 14 in the covers 2 and 3 for the shaft 4. On each cover 2 and 3 there is an annular groove 15 for the fingers 8 with the rollers 9 to enter into it, while the center of the annular groove is on the axis of the cylinder. There is an opening 16 for exhaust gases. To ensure a more complete combustion of the mixture, the candles 13 can be additionally supplied in an adjacent chamber along the direction of the shaft 4.

Через каналы 12 и 11 в камеру подаются соответственно воздух под давлением и газ (или пары бензина, керосина и др.). Through channels 12 and 11, air under pressure and gas (or gasoline, kerosene, etc.) are supplied into the chamber, respectively.

При повороте вала 4 против часовой стрелки происходит сжатие, и в дальнейшем сжатая смесь зажигается свечой 13. When the shaft 4 is rotated counterclockwise, compression occurs, and then the compressed mixture is ignited by a candle 13.

Ввиду разности площадей лопаток 7, ограничивающих камеру, где находится свеча 13, вал 4 с барабаном 5 под давлением вспыхнувших газов будут продолжать вращение против часовой стрелки с дальнейшим выхлопом отработанных газов через канал 16 с последующей подачей воздуха и горючей смеси соответственно через каналы 12 и 11. После этого цикл повторяется. Исключение многочисленных сложных элементов, уменьшение числа деталей и простота их взаимодействия приводят к упрощению конструкции, снижению металлоемкости и габаритов, а также к повышению надежности. Расход горючего уменьшается за счет более полного сгорания смеси в соседних камерах по мере поворота вала 4. Движение пальца 8 с роликом 9 по кольцевому пазу, выполненному в виде окружности снижает наличие перегрузок на лопатках и других элементах кинематики. Due to the difference in the areas of the blades 7, restricting the chamber where the candle 13 is located, the shaft 4 with the drum 5 will continue to rotate counterclockwise under the pressure of the flared up gases with further exhaust gas exhaust through the channel 16 with the subsequent supply of air and combustible mixture through the channels 12 and 11, respectively After that, the cycle repeats. The elimination of numerous complex elements, the reduction in the number of parts and the simplicity of their interaction lead to a simplification of the design, reduction of metal consumption and dimensions, as well as to increased reliability. Fuel consumption decreases due to more complete combustion of the mixture in neighboring chambers as the shaft 4 rotates. The movement of a finger 8 with a roller 9 along an annular groove made in the form of a circle reduces the presence of overloads on the blades and other kinematic elements.

Кроме того, соблюдение приведенной зависимости ζ = ζ (r, a, c, α) обеспечивает постоянный минимально-допустимый зазор δ между лопаткой и внутренней стенкой цилиндра, повышает КПД и надежность. In addition, compliance with the given dependence ζ = ζ (r, a, c, α) provides a constant minimum allowable gap δ between the blade and the inner wall of the cylinder, increases efficiency and reliability.

При выполнении профиля поперечного сечения цилиндра по любому другому закону, устанавливающему связь между параметрами ζ, r, a, c, α и отличающемуся от указанного в данном техническом решении, приводит к большим значениям зазора δ, которые могут достигать до 10 мм и более, что повлечет за собой не только нарушение работоспособности или поломку устройства, но и снижение безопасности его применения. When performing the profile of the cylinder cross section according to any other law that establishes a relationship between the parameters ζ, r, a, c, α and differs from that specified in this technical solution, it leads to large values of the gap δ, which can reach up to 10 mm or more, which will entail not only a malfunction or breakdown of the device, but also a decrease in the safety of its use.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для крупногабаритных двигателей. The invention can most effectively be used for large engines.

Claims

VALVE ENGINE WITH A NON-CIRCULAR CROSS-SECTION PROFILE, comprising a cylinder body, side covers, a shaft whose axis is parallel offset from the cylinder axis, a drum rigidly mounted on the shaft and having guides for vanes whose plane of intersection of the shaft axis and spark plugs, openings for supplying fuel and exhaust gas are made in the housing, on the lateral edge of each of the blades from its side close to the shaft axis, fingers are fixed with rollers kinematically connected to the ring grooves on the covers, the centers of which are aligned with the cylinder, characterized in that the cross-sectional profile of the cylinder is described by the equation
ζ = a + C cosα +

,
where ζ is the distance from the axis of the shaft to the inner wall of the cylinder;
a is the distance between the axis of the finger and the inner wall of the cylinder in the direction of ζ at an angle α from the vertical plane;
Z is the radius of the midline of the annular groove corresponding to the trajectory of the axis of the finger;
C is the eccentricity of the location of the shaft and the annular groove.