RU2102613C1

RU2102613C1 - Rotary internal combustion engine

Info

Publication number: RU2102613C1
Application number: RU96110100A
Authority: RU
Inventors: Авенир Иванович Позднеев
Original assignee: Авенир Иванович Позднеев
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; volumetric expansion machines; rotary internal combustion engines. SUBSTANCE: two cups - shells with radial slots rotating on their axles are arranged on spherical working space symmetrically and at angle relative to each other. Vanes rocking on radial axles on separating disk move in slots. Disk is rigidly and normally to axis secured on spherical thickening of rotor axle. Cups-shells roll with their conical surfaces along side surfaces of separating disk dividing zones of contact of compression of both parts of symmetrical machine. Owing to the fact that lines of contact are opposite, bypass channels between symmetrical parts of machine is minimum. Root portion of vanes set into rotation cups-shells along the same line of contact. Radial axles of vanes secured on spherical thickening of axle take up centrifugal forces of vanes and, thanks to it, friction of vanes against working surface mirror is minimum. EFFECT: improved reliability of sealing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам объемного расширения. The invention relates to mechanical engineering, in particular to rotary volume expansion machines.

Известны роторные компрессионные машины, состоящие из корпуса-статора и эксцентрично расположенного ротора с лопатками, при этом ротор совершает при работе сложные эксцентричные движения [1]
Недостатком такой конструкции является то, что угловые скорости лопаток или всего ротора циклически меняются, что требует дополнительной энергии для циклического ускорения их масс и вызывает неуравновешенность ротора. Кроме того эксцентричность осей ротора и статора вызывает ненадежность уплотнения между лопатками и статором, что снижает эффективность такой конструкции.Known rotary compression machines, consisting of a housing-stator and an eccentrically located rotor with blades, while the rotor performs complex eccentric movements during operation [1]
The disadvantage of this design is that the angular velocity of the blades or the entire rotor changes cyclically, which requires additional energy to cyclically accelerate their masses and causes the rotor to be unbalanced. In addition, the eccentricity of the rotor and stator axes causes unreliability of the seal between the blades and the stator, which reduces the effectiveness of this design.

Известна также роторная машина, содержащая корпус-статор со сферической рабочей полостью и ротор, состоящий из оси со сферическим утолщением и закрепленных на оси симметрично двух чашек-вкладышей с прорезями для лопаток и наклонного разделительного диска со сферическими фланцами, сопряженными как со сферическим утолщением оси, так и с внутренней полостью чашек-вкладышей, на котором укреплены качающиеся на радиальных осях лопатки, сопряженные с прорезями чашек-вкладышей и перемещающихся в них при вращении ротора. Also known is a rotor machine comprising a stator housing with a spherical working cavity and a rotor consisting of an axis with a spherical thickening and symmetrically mounted on the axis of two cups-inserts with slots for the blades and an inclined separation disk with spherical flanges mated as with a spherical thickening of the axis, and with the inner cavity of the cups-inserts, on which the blades swinging on the radial axes are attached, coupled with the slots of the cups-inserts and moving into them when the rotor rotates.

Наклон диска при этом фиксируется кольцевым ободом, установленным в кольцевой проточке корпуса. The inclination of the disk is fixed by an annular rim mounted in the annular groove of the housing.

Корпус снабжен парными окнами всасывания и выхлопа, при этом компрессионные зоны двух половин машины расположены диаметрально противоположно [2]
Последние две особенности известной машины являются ее недостатками, ибо образуется сложная система перепускных каналов, объединяющих компрессионные зоны двух половин машины, усугубляемая кольцевой проточкой, фиксирующей наклон обода разделительного диска ротора.The housing is equipped with twin suction and exhaust windows, while the compression zones of the two halves of the machine are diametrically opposed [2]
The last two features of the known machine are its drawbacks, because a complex system of bypass channels is formed, combining the compression zones of the two halves of the machine, exacerbated by an annular groove fixing the inclination of the rim of the rotor spacer disc.

Недостатком известной машины является и необходимость устройства, например угловой муфты, обеспечивающего вращение разделительного диска под углом к оси ротора, ибо в известной машине передача вращения диска происходит при помощи пары лопатки-прорези, что может приводить к заклиниванию этой кинематической пары ввиду имеющегося расстояния между боковой гранью разделительного диска и конической поверхностью чашки-вкладыша. A disadvantage of the known machine is the need for a device, for example, an angular coupling, which rotates the spacer disc at an angle to the axis of the rotor, because in the known machine, the rotation of the disc is transmitted using a pair of slot-blades, which can lead to jamming of this kinematic pair due to the distance between the side the face of the separation disc and the conical surface of the liner.

В предлагаемой машине эти недостатки устранены тем, что диск жестко укреплен нормально к оси по диаметру сферического утолщения, а чашки-вкладыши к оси ротора расположены под некоторым углом и своими коническими боковыми поверхностями перекатываются по боковым поверхностям диска, при этом диск приводит во вращение чашки-вкладыши корневыми частями радиально на нем расположенных лопаток в месте контакта диск-вкладыш. In the proposed machine, these disadvantages are eliminated by the fact that the disk is rigidly mounted normally to the axis along the diameter of the spherical thickening, and the liners to the axis of the rotor are located at a certain angle and their conical side surfaces roll along the side surfaces of the disk, while the disk rotates the cup inserts by the root parts of the blades radially located on it at the contact point of the disk-insert.

В этом случае образуются две симметричные компрессионные машины в едином корпусе, соединенные коротким перепускным каналом, что дает возможность использования предлагаемой компрессионной машины объемного расширения в качестве четырехтактного роторного двигателя внутреннего сгорания. In this case, two symmetrical compression machines are formed in a single housing, connected by a short bypass channel, which makes it possible to use the proposed compression expansion machine as a four-stroke rotary internal combustion engine.

На фиг. 1 представлен продольный разрез по А-А предлагаемого двигателя. In FIG. 1 shows a longitudinal section along AA of the proposed engine.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез по В-В фиг. 1. In FIG. 2 is a cross-sectional view along BB of FIG. one.

Двигатель содержит корпус-статор 1 со сферической рабочей полостью. Внутри корпуса-статора установлен ротор, состоящий из разделительного диска 2, снабженного качающимися на радиальных осях лопатками 3, жестко укрепленного на сферическом утолщении 4 оси 5 и двух, расположенных под углом к оси 5 симметричных чашек-вкладышей 6, сопряженных как со сферическим утолщением 4 оси 5, так и со сферической рабочей полостью корпуса-статора 1. Чашки-вкладыши снабжены радиальными прорезями 7 для свободного перемещения лопаток 3, а корпус-статор 1 снабжен соответствующими окнами всасывания 8, выхлопа 9 и перепускным каналом 10. The engine contains a housing-stator 1 with a spherical working cavity. Inside the stator housing, a rotor is installed, consisting of a separating disk 2, equipped with blades 3 swinging on radial axes, rigidly mounted on a spherical thickening 4 of the axis 5 and two symmetrical cups 6 inserted at an angle to the axis 5, mating as with a spherical thickening 4 axis 5, and with a spherical working cavity of the stator housing 1. Cup inserts are provided with radial slots 7 for free movement of the blades 3, and the stator housing 1 is equipped with corresponding suction windows 8, exhaust 9 and bypass channel 10 .

Предлагаемая машина работает следующим образом. The proposed machine operates as follows.

При вращении оси 5 вместе со сферическим утолщением 4 и разделительным диском 2, лопатки 3, в месте контакта боковой поверхности диска 2 с коническими поверхностями чашек-вкладышей 6, своими корневыми частями приводит во вращение чашки-вкладыши 6. When the axis 5 is rotated together with a spherical thickening 4 and the separation disk 2, the blades 3, at the contact point of the side surface of the disk 2 with the conical surfaces of the cups-inserts 6, it rotates the cups-inserts 6 with their root parts.

Камера объемного расширения, образуемые смежными лопатками 3, сферической поверхностью утолщения 4, сферической поверхностью рабочей полости корпуса-статора 1 коническими поверхностями чашек-вкладышей 6 и боковыми поверхностями разделительного диска 2 при вращении ротора циклически изменяют свой объем. The chamber of volume expansion, formed by adjacent blades 3, a spherical surface of the bulge 4, a spherical surface of the working cavity of the stator housing 1 by the conical surfaces of the cups-inserts 6 and the side surfaces of the separation disk 2, cyclically change their volume when the rotor rotates.

Каждая камера правой (по фиг. 1) части машины, пройдя путь от места контакта "чашка-диск", имеет внутри разрежение и при прохождении окна всасывания 8, заполняется горючей смесью (такт всасывания). Each chamber of the right (in Fig. 1) part of the machine, having passed the path from the “cup-disk” contact point, has a vacuum inside and when passing through the suction window 8, it is filled with a combustible mixture (suction stroke).

После прохождения окна всасывания происходит сжатие горючей смеси (такт сжатия) и перед местом контакта "чашка-диск" сжатая горючая смесь полностью выдавливается через короткий перепускной канал 10 в аналогичную, но расширяющуюся всасывающую камеру смежной левой (по фиг. 1) части машины и зажигается. After passing through the suction window, the combustible mixture is compressed (compression stroke) and before the cup-disk contact, the compressed combustible mixture is completely extruded through a short bypass channel 10 into a similar but expanding suction chamber of the adjacent left (in Fig. 1) part of the machine and ignited .

После прохождения окна перепускного канала 10 происходит расширение газовой смеси в замкнутом объеме камеры и разница в давлении на смежные лопатки создает крутящий момент на оси 5 до достижения камерой максимального объема (рабочий ход). При прохождении окна выхлопа 9 из камеры продукты сгорания выдавливаются в атмосферу (такт выхлопа). After passing through the window of the bypass channel 10, the gas mixture expands in the closed chamber volume and the difference in pressure on adjacent blades creates a torque on axis 5 until the chamber reaches its maximum volume (working stroke). When passing the exhaust window 9 from the chamber, the combustion products are squeezed into the atmosphere (exhaust cycle).

Эти циклические процессы последовательно протекают во всех камерах как левой, так и правой (по фиг. 1) частей машины. These cyclic processes occur sequentially in all chambers of both the left and right (in Fig. 1) parts of the machine.

Таким образом одна часть симметричной машины работает как нагнетатель горючей смеси (всасывание, сжатие), а вторая часть как тепловой двигатель (рабочий ход, выхлоп), вместе обеспечивая четыре такта двигателя внутреннего сгорания для каждой пары симметричных камер за один оборот оси двигателя. Thus, one part of the symmetrical machine works as a supercharger of the combustible mixture (suction, compression), and the second part acts as a heat engine (working stroke, exhaust), together providing four cycles of the internal combustion engine for each pair of symmetrical chambers in one revolution of the engine axis.

Благодаря закреплению радиальных осей лопаток 3 на утолщении 4 оси 5, воспринимающего центробежные силы масс лопаток 3, не происходит истирания рабочей полости статора, что увеличивает долговечность машины, а постоянный угол сопряжения пары лопатка рабочая полость увеличивает надежность уплотнения между утолщением 4 оси 5, корпусом 1 и лопатками 3. Due to the fixing of the radial axes of the blades 3 on the thickening 4 of the axis 5, which receives the centrifugal forces of the masses of the blades 3, there is no abrasion of the working cavity of the stator, which increases the durability of the machine, and the constant angle of pairing of the pair of the blades of the working cavity increases the reliability of the seal between the thickening 4 of the axis 5, case 1 and blades 3.

Claims

A rotary compression machine (for example, an internal combustion engine) comprising a stator housing with a spherical working cavity and a rotor, on the spherical thickening of the axis of which there is a separation disk with vanes swinging on the radial axes, equipped with cup inserts with radial slots mating with the working cavity of the stator housing for moving the blades, characterized in that the cup-liners are located at an angle to the disk rigidly and normally fixed on a spherical thickening of the axis, equipped with a swinging atkami, wherein the cup-ear their conical surfaces are in contact with side surfaces of the separator disk and the respective root portions of the blades, and the two halves are connected by a short machine passageway.