RU2141043C1

RU2141043C1 - Rotary engine with inertia forces compensating system (versions)

Info

Publication number: RU2141043C1
Application number: RU98103644A
Authority: RU
Inventors: Ю.Ф. Тимофеев
Original assignee: Тимофеев Юрий Федорович
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; pumps, compressors and internal combustion engines. SUBSTANCE: engine has carrier with output shaft, ring-shaped working chamber and two pairs of blade pistons rigidly secured on two concentrically mounted shafts provided with levers transmitting rotation to eccentric shafts through connecting rods. Eccentric shafts are provided with planetary gear wheels which are in meshing with central fixed gear wheel. Each lever is installed relative to pistons with angle of displacement from 0 to 90 degrees, one in clockwise direction, the other, in counter-clockwise direction. Engine can be furnished with inertia forces compensating system consisting of weights able to displace radially. These weights are connected to levers by means of additional connecting rods. Levers are installed for rocking relative to each other. EFFECT: improved weight and size characteristics, reduced fuel consumption and toxicity of exhaust gases, increased service life. 3 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемое устройство может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, насосах компрессорах и других машинах. В конструкцию двигателя входит группа изобретений: устройство силового /синхронизирующего/ механизма и входящая в него система компенсации /гашения/ инерционных сил. The proposed device can be used in internal combustion engines, pumps, compressors and other machines. The engine design includes a group of inventions: a power / synchronization / mechanism device and a compensation / damping / inertial force system included in it.

Силовые механизмы известны и носят название "Кошки - мышки" или двигатель Кауэртца. Они описаны, например, в патентах Германии N 142119 за 1903 г., N 271552, кл. 46 а⁶ 5/10 за 1914 г. Франции N 844351, кл. 46 а⁵ за 1938 г. и мн. др.Power mechanisms are known and are called "Cats - Mice" or the Kauertz engine. They are described, for example, in German patents N 142119 for 1903, N 271552, cl. 46 a ⁶ 5/10 for 1914 of France N 844351, cl. 46 a ⁵ for 1938 and many others. other

Аналогов системы компенсации инерционных сил не известно, хотя есть механизмы изохронных маховиков, но имеющиеся там сходные признаки применяются по иному назначению. Analogs of the system of compensation of inertial forces are not known, although there are mechanisms of isochronous flywheels, but similar features available there are used for a different purpose.

По первому независимому пункту, в части устройства силового механизма, за прототип взята конструкция по Германскому патенту N 271552 за 1914 г. Этот двигатель имел кольцеобразную рабочую камеру, две пары лопастных поршней, жестко закрепленных на двух концентрично смонтированных валах, снабженных рычагами, и водило, с жестко связанным с ним выходным валом, установленным соосно с валами несущими поршни. К рычагам шарнирно присоединены шатуны, передающие вращение двум двухкривошипным валам с сателлитными колесами, зацепляющимися с неподвижным центральным колесом. Коленчатые валы имеют V-образное расположение кривошипов, так что в исходном положении, т.е. в момент прохождения механизмом мертвых точек, шатуны с кривошипами размещаются как бы в четырех плоскостях, пересекающихся друг с другом, причем две линии пересечения проходят через оси коленчатых валов. Силовой механизм двигателя имеет ряд недостатков. Первый - это жесткая взаимозависимость геометрических размеров деталей, не дающая возможности изменить /например, в сторону увеличения/ отношение длины шатуна к радиусу кривошипа. Это отношение равно 2,4. В частности, если принять иной, кроме 90^o, угол расположения кривошипов на коленвале, то это приведет к прохождению механизмом трех мертвых точек вместо двух, отчего недопустимо возрастут нагрузки на зубья передачи. Увеличение межцентровых расстояний в планетарной передаче приведет к увеличению длины рычагов, а следовательно, к увеличению длины шатунов и вместе с ними, радиусов кривошипов. Это обстоятельство приведет к тому, что противовесы, предназначенные для уравновешивания коленвалов, которые из-за V-образного расположения кривошипов должны были быть достаточно массивными, нельзя конструктивно развивать по радиусу, следовательно, придется их увеличивать в длину, что приведет к неоправданному увеличению массы коленчатых валов. Кроме того, при указанном отношении длины шатуна к радиусу кривошипа головки шатунов, связанные с рычагами, попадут между щек коленчатых валов, что также заставит увеличить коленчатые валы в длину. А это заставит увеличить длину валов, несущих поршни и рычаги, т.е. увеличивать расстояние между поршнями и рычагами, отчего снизится жесткость этих валов по кручению.According to the first independent point, in terms of the device of the power mechanism, the design according to German patent N 271552 for 1914 was taken as a prototype. This engine had an annular working chamber, two pairs of vane pistons, rigidly mounted on two concentrically mounted shafts equipped with levers, and a carrier, with a rigidly connected output shaft mounted coaxially with the shafts carrying the pistons. Cranks are pivotally attached to the levers, transmitting rotation to two two-crank shafts with satellite wheels engaged with a fixed central wheel. Crankshafts have a V-shaped arrangement of cranks, so that in the initial position, i.e. at the moment of the passage of the dead center mechanism, the connecting rods with cranks are placed as if in four planes intersecting each other, and two intersection lines pass through the axis of the crankshafts. The power mechanism of the engine has several disadvantages. The first is a rigid interdependence of the geometric dimensions of the parts, which makes it impossible to change (for example, in the direction of increase) the ratio of the length of the connecting rod to the radius of the crank. This ratio is 2.4. In particular, if we accept a crank angle other than 90 ^° , this will lead to the passage of three blind spots instead of two by the mechanism, which is why the load on the gear teeth will be unacceptably increased. An increase in the center-to-center distances in the planetary gear will lead to an increase in the length of the levers and, consequently, to an increase in the length of the connecting rods and, together with them, the radii of the cranks. This circumstance will lead to the fact that the counterweights designed to balance the crankshafts, which due to the V-shaped arrangement of the cranks should have been massive enough, cannot be radially constructively developed, therefore, they will have to be increased in length, which will lead to an unjustified increase in the mass of crankshafts shafts. In addition, with the indicated ratio of the length of the connecting rod to the radius of the crank, the connecting rod heads associated with the levers will fall between the cheeks of the crankshafts, which will also force the crankshafts to be increased in length. And this will force to increase the length of the shafts carrying the pistons and levers, i.e. increase the distance between the pistons and levers, which will reduce the torsional rigidity of these shafts.

Вторым недостатком является необходимость увеличивать размеры зубчатых колец, чтобы обеспечить работоспособность при передаваемых рабочих нагрузках. The second disadvantage is the need to increase the size of the gear rings in order to ensure operability with transmitted workloads.

Третий недостаток состоит в том, что при прохождении механизмом мертвых точек, инерционные силы от обоих валов несущих поршни, геометрически складываются, причем их равнодействующие совпадают по направлению с центробежными силами, следовательно, шейки коленчатых валов будут подвергаться совместному действию этих сил. Указанные недостатки приведут к увеличению массы механизма и двигателя в целом, и не дадут возможности увеличивать обороты, а следовательно, и мощность двигателя. Четвертый недостаток - это нетехнологичность деталей механизма из-за высоких требований к точности их изготовления, поскольку силовой механизм, представляющий собой два замкнутых многозвенника, из-за незначительных погрешностей изготовления может заклиниваться. The third drawback is that when the mechanism passes dead points, the inertial forces from both shafts of the bearing pistons add up geometrically, and their resultants coincide in the direction with centrifugal forces, therefore, the necks of the crankshafts will be subjected to the combined action of these forces. These shortcomings will lead to an increase in the mass of the mechanism and the engine as a whole, and will not make it possible to increase the speed, and therefore the engine power. The fourth drawback is the low-tech details of the mechanism due to the high requirements for the accuracy of their manufacture, since the power mechanism, which is two closed multi-link, can jam due to minor manufacturing errors.

Целью изобретения по первому пункту, является снижение нагрузок на сочленения механизма двигателя при одновременном улучшении компактности и технологичности. The aim of the invention according to the first paragraph, is to reduce the load on the joints of the engine mechanism while improving compactness and manufacturability.

Поставленная цель достигается за счет того, что каждый из рычагов установлен относительно поршней с углом смещения в пределах от 0 до 90^o, при этом один рычаг смещен по часовой стрелке, а другой - против, так что сумма углов их смещения составляет 90^o. Вследствие этого в процессе взаимного поворота валов один из рычагов замещает по углу исходное положение другого, и, наоборот, т. е. рычаги как бы меняются местами друг с другом, тогда как лопастные поршни взаимно сближаются и раздвигаются на заданный угол. При этом на водиле установлены четыре эксцентриковых одноколенных вала таким образом, что в момент прохождения механизмом мертвых точек, шатуны с кривошипами размещаются в двух параллельных плоскостях. Иначе говоря, одна группа из двух шатунов с присоединенными к ним кривошипами параллельна другой такой же группе. Эксцентриковые валы с насаженными на них зубчатыми колесами попарно сближены. Такая конструкция свободна от жесткой взаимозависимости размеров деталей. Радиусы кривошипов конструктивно можно уменьшать, одновременно увеличивая длину шатунов за счет попарного сближения эксцентриковых валов. Одноколенные валы технологичнее, а для уравновешивания их требуются менее массивные противовесы, т.к. радиус кривошипов можно выбирать оптимальным. Конструктивно эксцентриковые валы становятся меньше по размерам, во-первых, потому, что они имеют колено, во-вторых, потому, что действующие на них силы, вследствие разделения, меньше по величине, а главное, инерционные и центробежные силы не совпадают по направлению. Кроме того, из-за уменьшения размеров деталей масса их также уменьшается. Следовательно, силовой механизм и двигатель в целом становятся компактнее, легче и жестче, что позволяет увеличивать обороты двигателя и мощность, т.к. действующие на сочленения силы существенно уменьшены. Из-за отсутствия замкнутых многозвенников здесь не нужно предъявлять высокие требования к точности выполнения деталей, в частности межцентровых расстояний в шатунах и кривошипах, т.к. эластичная установка сателлитов на валах может компенсировать погрешности изготовления.This goal is achieved due to the fact that each of the levers is installed relative to the pistons with an angle of displacement in the range from 0 to 90 ^o , while one lever is shifted clockwise and the other counterclockwise, so that the sum of the angles of their displacement is 90 ^o . As a result of this, in the process of mutual rotation of the shafts, one of the levers in the angle replaces the initial position of the other, and, conversely, that is, the levers seem to be interchanged, while the vane pistons are mutually approaching and sliding apart at a given angle. At the same time, four eccentric single-shaft shafts are installed on the carrier in such a way that at the time of the passage of the dead center mechanism, connecting rods with cranks are placed in two parallel planes. In other words, one group of two connecting rods with cranks attached to them is parallel to another of the same group. Eccentric shafts with gears mounted on them are paired together. Such a design is free from rigid interdependence of the dimensions of the parts. The radii of the cranks can be structurally reduced, while simultaneously increasing the length of the connecting rods due to the pairwise approach of the eccentric shafts. Single-shaft shafts are more technologically advanced, and less massive counterweights are required to balance them. the radius of the cranks can be chosen optimal. Structurally, eccentric shafts become smaller in size, firstly, because they have a knee, and secondly, because the forces acting on them, due to separation, are smaller in size, and most importantly, the inertial and centrifugal forces do not coincide in direction. In addition, due to the reduction in the size of parts, their mass also decreases. Therefore, the power mechanism and the engine as a whole become more compact, lighter and stiffer, which allows to increase engine speed and power, because the forces acting on the joints are significantly reduced. Due to the lack of closed multi-links, it is not necessary to place high demands on the accuracy of parts, in particular center-to-center distances in connecting rods and cranks, because the elastic mounting of the satellites on the shafts can compensate for manufacturing errors.

Этот механизм можно дополнить системой компенсации /гашения/ инерционных сил, которая позволит увеличивать обороты двигателя и его срок службы, что и является целью изобретения по второму независимому пункту. Подобных устройств или систем, устраняющих вредное воздействие инерционных сил на сочленения механизмов не известно. Ввиду некоторого сходства элементов, но не в качестве прототипа, следует рассмотреть конструкцию изохронного маховика, показанную на стр. 144, книги К.Э.Рериха "Теория регулирования машин", ч. 1, Петроград, 1916 г. Указанная конструкция содержит симметрично расположенные четырехзвенные рычажные механизмы с закрепленными на коромыслах дополнительными грузами. При вращении маховика качательное движение коромысел приводит к перемещению грузов относительно оси вращения маховика. Начальная фаза работы устройства подобрана таким образом, чтобы при совершении рабочего хода двигателя, грузы раздвигались, увеличивая момент инерции маховика, а при остальных тактах сближались, уменьшая этот момент. Эти маховики не получили развития в технике, а их задачей было только уменьшение амплитуды колебаний скорости вращения вала. Для предлагаемого двигателя дополнительного уменьшения амплитуды не требуется, поскольку четыре эксцентриковых вала уже являются маховиками, как бы первой ступени, затем водило, в котором смонтированы эти валы, имеет значительную массу, и тоже выполняет роль маховика. В предлагаемой системе имеются такие признаки как наличие грузов, перемещающихся в радиальном направлении. Их влияние на уменьшение амплитуды колебаний скорости вращения водила тоже будет положительным, хотя и в незначительной мере. Однако здесь указанные признаки применены для иной цели. Эта цель - использование центробежных сил, действующих на грузы, для устранения вредного воздействия инерционных сил на сочленения, которая достигается путем присоединения грузов с помощью дополнительных шатунов к рычагам валов, вращающихся в переменной скоростью. Грузы могут размещаться в пазах или направляющих водила. Но наилучшим образом эта система может быть встроена в механизмах, где рычаги, передающие усилия от поршней к коленчатым валам, при движении, поворачиваясь на одинаковый угол, как бы взаимно меняются местами друг с другом, и тогда не нужно применять пазы или направляющие. Следовательно, силовой механизм, по первому независимому пункту, как бы предназначен для включения этой системы компенсации инерционных сил. This mechanism can be supplemented by a system of compensation / damping / inertial forces, which will increase the engine speed and its service life, which is the purpose of the invention according to the second independent paragraph. Such devices or systems that eliminate the harmful effects of inertial forces on the joints of mechanisms are not known. Due to some similarities of the elements, but not as a prototype, the design of the isochronous flywheel, shown on page 144, by K.E. Roerich's book “Theory of Machine Control”, part 1, Petrograd, 1916, should be considered. This design contains symmetrically located four-link lever mechanisms with additional loads fixed on the rocker arms. During the rotation of the flywheel, the rocking movement of the rocker arm leads to the movement of goods relative to the axis of rotation of the flywheel. The initial phase of operation of the device is selected so that when the engine moves, the loads move apart, increasing the moment of inertia of the flywheel, and during the remaining clock strokes they come together, reducing this moment. These flywheels were not developed in technology, and their task was only to reduce the amplitude of fluctuations in the speed of rotation of the shaft. For the proposed engine, an additional reduction in amplitude is not required, since the four eccentric shafts are already flywheels, as it were, of the first stage, then the carrier in which these shafts are mounted has a significant mass, and also acts as a flywheel. In the proposed system, there are such signs as the presence of goods moving in the radial direction. Their influence on the decrease in the amplitude of oscillations of the carrier’s rotation speed will also be positive, although to a small extent. However, these features are used for a different purpose. This goal is the use of centrifugal forces acting on loads to eliminate the harmful effects of inertial forces on joints, which is achieved by connecting loads with additional connecting rods to the levers of shafts rotating at variable speed. Cargoes can be placed in grooves or guides of the carrier. But in the best way, this system can be embedded in mechanisms where the levers transmitting forces from the pistons to the crankshafts, when moving, turning at the same angle, as if mutually interchanging places with each other, and then no need to use grooves or guides. Therefore, the power mechanism, according to the first independent point, is as if intended to include this system of compensation of inertial forces.

В предлагаемой системе дополнительные шатуны присоединяются одним концом к рычагам валов возле присоединения рабочих шатунов, а вторые концы общей осью соединяются с грузами. В получившейся ромбоидной конструкции не требуются грузы с большой массой, т.к. в момент прохождения мертвых точек, т.е. когда инерционные силы максимально воздействуют на шейки коленчатых валов, дополнительные шатуны раздвигаются между собой до угла, приближающегося к 180^o, и поэтому не очень большие центробежные силы, воздействующие на грузы, будут в нужной мере снижать давления на сочленения.In the proposed system, additional connecting rods are connected at one end to the levers of the shafts near the connecting rods, and the second ends are connected to the weights by a common axis. The resulting rhomboid structure does not require loads with a large mass, because at the time of passage of the dead points, i.e. when inertial forces exert maximum influence on the necks of the crankshafts, additional connecting rods move apart to an angle approaching 180 ^o , and therefore not very large centrifugal forces acting on the loads will reduce pressure on the joints to the necessary extent.

Двигатель схематически изображен на чертежах, где:
на фиг. 1 дан продольный разрез двигателя,
на фиг. 2 показано сечение по кольцеобразной камере /сеч. А-А/,
на фиг. 3 в сечении по Б-Б изображен вид на рычажно-планетарный механизм,
на фиг. 4 показана схема рычажно - планетарного механизма по Германскому патенту,
на фиг. 5 показана схема механизма предлагаемого двигателя,
на фиг. 6 изображена принципиальная схема компенсации инерционных сил.The engine is schematically depicted in the drawings, where:
in FIG. 1 is a longitudinal section of the engine,
in FIG. 2 shows a section along an annular chamber / section. A-A /,
in FIG. 3 in section along BB shows a view of the lever-planetary mechanism,
in FIG. 4 shows a diagram of the lever - planetary mechanism according to the German patent,
in FIG. 5 shows a diagram of the mechanism of the proposed engine,
in FIG. 6 shows a schematic diagram of the compensation of inertial forces.

Схемы представлены в качестве иллюстративного материала. The diagrams are presented as illustrative material.

Стрелками показано направление действующих инерционных и центробежных сил. Схемы выполнены с соблюдением соотношений размеров деталей, т.е. шатунов и кривошипов при одинаковых размерах зубчатых колес. The arrows indicate the direction of the inertial and centrifugal forces. Schemes are made in compliance with the aspect ratio of the parts connecting rods and cranks with the same size gears.

Двигатель имеет большой полукорпус 1 и малый 2, между которыми установлено кольцо 3 с окном 4 для всасывания воздуха или рабочей смеси и окном 5 для выпуска отработанных газов. Выходной вал 6 размещен соосно рядом с концентрично установленными валами 7 и 8, имеющими лопастные поршни 9, жестко закрепленными на дисках этих валов. С валом 6 жестко связано водило 10, на котором размещены зубчатые планетарные колеса 11, находящиеся в зацеплении с неподвижным колесом 12. The engine has a large half-body 1 and a small 2, between which a ring 3 is installed with a window 4 for intake of air or a working mixture and a window 5 for exhaust gases. The output shaft 6 is placed coaxially next to the concentrically mounted shafts 7 and 8, having vane pistons 9, rigidly mounted on the disks of these shafts. A carrier 10 is rigidly connected to the shaft 6, on which planetary gear wheels 11 are placed, which are meshed with the fixed wheel 12.

Планетарные колеса 11 насажены на концы эксцентриковых валов 13, с возможностью осевого смещения, и подпружинены, с целью более равномерного распределения нагрузок на все колеса. Для этого колеса могут быть выполнены косозубыми и подпружиненными в осевом направлении. Имеются и другие решения. Поскольку эти решения известны в различных вариантах, то на чертежах не показаны. Эксцентриковые валы 13 с помощью шатунов 14 соединены с рычагами 15 и 16 валов 7 и 8. Если двигатель выполнен как бензиновый, то он имеет запальную свечу 17 или форсунку, если выполнен как дизельный. Planetary wheels 11 are mounted on the ends of the eccentric shafts 13, with the possibility of axial displacement, and spring-loaded, in order to more evenly distribute the loads on all wheels. For this, the wheels can be helical and spring loaded in the axial direction. There are other solutions. Since these solutions are known in various embodiments, the drawings are not shown. The eccentric shafts 13 are connected via connecting rods 14 to the levers 15 and 16 of the shafts 7 and 8. If the engine is made as a gasoline engine, then it has a spark plug 17 or a nozzle if it is made as a diesel engine.

На фиг. 2 изображен оптимальный вариант размещения рычагов относительно лопастных поршней, когда рычаги, при закреплении на валах, конструктивно смещены относительно поршней, один на угол 45^o по часовой стрелке, а другой - на угол 45^o - против часовой стрелки. Здесь можно видеть, что при повороте валов, т. е. при сближении или взаимном удалении поршней 9, рычаги 15 и 16 замещают по углу исходные положения друг друга, тогда как в механизме по упомянутому Германскому патенту эти рычаги, как и поршни, сближаются и раздвигаются на заданный угол.In FIG. Figure 2 shows the optimal arrangement of the levers relative to the vane pistons, when the levers, when mounted on the shafts, are structurally offset from the pistons, one at a 45 ^o angle clockwise and the other at a 45 ^o angle counterclockwise. Here you can see that when the shafts are rotated, i.e. when the pistons 9 move closer together or move away, the levers 15 and 16 replace the initial positions of each other in angle, while in the mechanism according to the German patent, these levers, like the pistons, come together and move apart at a given angle.

Для снижения динамических давлений в сочленениях валов 13 и шатунов 14 от неравномерно вращающихся валов 7 и 8, плечи рычагов 15 и 16 соединены с грузами 18 с помощью дополнительных шатунов 19. На фиг. 3 показан один из конструктивных вариантов, когда груз и два шатуна соединены общей осью, а на фиг. 6 изображена принципиальная схема присоединения каждого груза 18 к каждому плечу рычага с возможным выполнением грузов в виде ползунов, установленных в пазах. На фиг. 4 и 5 видно, что при одинаковых размерах зубчатых колес радиусы кривошипов в предлагаемом двигателе значительно меньше, чем в механизме по Германскому патенту, значит и противовесы будут меньше по размерам и массе. Также здесь показаны направления действия инерционных сил. В механизме по Германскому патенту /фиг. 4/ они суммируются, а в предлагаемом механизме они разделяются. To reduce dynamic pressures in the joints of the shafts 13 and connecting rods 14 from the non-uniformly rotating shafts 7 and 8, the arms of the levers 15 and 16 are connected to the weights 18 using additional connecting rods 19. In FIG. 3 shows one of the structural options when the load and two connecting rods are connected by a common axis, and in FIG. 6 shows a schematic diagram of the attachment of each load 18 to each lever arm with the possible implementation of the goods in the form of sliders installed in the grooves. In FIG. 4 and 5 it is seen that with the same size of the gears, the radii of the cranks in the proposed engine is much smaller than in the mechanism according to the German patent, which means that the balances will be smaller in size and weight. Also shown here are the directions of action of inertial forces. In the mechanism of the German patent / Fig. 4 / they are summarized, and in the proposed mechanism they are separated.

Предложенное устройство, выполненное как двигатель внутреннего сгорания, может работать по четырехтактному циклу, причем все четыре такта одновременно происходят по разные стороны поршней. В процессе работы под действием горящих газов/а не по инерции/ перемещаются, т.е. совершают работу, поршни обоих валов. За один оборот выходного вала и в то же время за полный оборот обоих валов с поршнями происходит четыре рабочих процесса. От воздействия рабочего тела на поршни 9 валов 7 и 8 поворачиваются рычаги 15 и 16, которые передают через шатуны 14 вращение валам 13 с колесами 11. Эти колеса, обегая неподвижное колесо 12, равномерно вращают водило 10 с выходным валом 6. Если конструктивно, как изображено на чертежах, взят наибольший угол взаимного разворота поршней 135^o, то в процессе работы одна пара поршней /вместе с валом, на котором закреплены/ повернется относительно корпуса на 135^o, а поршни второго вала - на 45^o в том же направлении, на фиг. 2 - против часовой стрелки. Затем вал, совершивший поворот на 45^o, при следующем рабочем процессе совершит поворот на 135^o, а другой - на 45^o и т.д. Относительно друг друга поршни обоих валов перемещаются на угол 90^o. Здесь нужно отметить, что имеются конструкции двигателей, относящиеся тоже к типа "Кошки-мышки", где за оборот каждого из двух поршневых тоже происходит четыре рабочих процесса, но один из валов фиксируется с корпусом в момент совершения вторым валом рабочего хода, т.е. поршни совершают работу поочередно, а не одновременно. После того, как первым валом с поршнями произведена работа, требуется оба вала довернуть до исходного положения, на что необходимо затратить энергию или накопленную в маховике, или полученную от какого-то иного источника. Поэтому двигатель с фиксацией поршневых валов с корпусом, при прочих равных условиях, эквивалентен только восьмицилиндровому двигателю, а предлагаемый эквивалентен шестнадцатицилиндровому. Надо обратить внимание, что при одинаковой конструкции кольцевой камеры, объем камер будет одинаков, следовательно, как мощность, так и экономичность предлагаемого двигателя будет вдвое выше, чем у двигателя с фиксацией поршневых валов с корпусом.The proposed device, designed as an internal combustion engine, can operate on a four-cycle cycle, with all four cycles simultaneously occur on opposite sides of the pistons. In the process, under the action of burning gases / and not by inertia / move, i.e. do the work, the pistons of both shafts. For one revolution of the output shaft and at the same time for a complete revolution of both shafts with pistons, four working processes occur. From the influence of the working fluid on the pistons 9 of the shafts 7 and 8, the levers 15 and 16 are turned, which transmit through the connecting rods 14 the rotation of the shafts 13 with wheels 11. These wheels, running around the stationary wheel 12, uniformly rotate the carrier 10 with the output shaft 6. If constructively, as shown in the drawings, taken the largest angle of mutual rotation of the pistons 135 ^o , then in the process one pair of pistons / together with the shaft on which are mounted / will rotate 135 ^o relative to the housing, and the pistons of the second shaft - 45 ^o in the same direction, FIG. 2 - counterclockwise. Then the shaft, which has made a rotation of 45 ^o , will rotate by 135 ^o during the next working process, and the other by 45 ^o , etc. Relative to each other, the pistons of both shafts move through an angle of 90 ^o . It should be noted here that there are engine designs that are also related to the “Cat and Mouse” type, where four working processes also occur during the rotation of each of the two piston ones, but one of the shafts is fixed to the housing at the moment the second working shaft is made, i.e. . pistons do work alternately, and not simultaneously. After work has been done with the first shaft with pistons, it is required to tighten both shafts to the starting position, which requires expenditure of energy either accumulated in the flywheel or obtained from some other source. Therefore, the engine with fixing the piston shafts with the housing, ceteris paribus, is equivalent only to an eight-cylinder engine, and the proposed one is equivalent to a sixteen-cylinder. It should be noted that with the same design of the annular chamber, the volume of the chambers will be the same, therefore, both the power and the economy of the proposed engine will be twice as high as that of the engine with fixing the piston shafts with the housing.

Еще надо учесть, что при прохождении механизмом мертвых точек, валы с поршнями имеют одинаковую угловую скорость с водилом 10, т.е. в этот момент водило с валом и оба поршневых вала составляют единое целое и выполняют роль маховика. Этот, образовавшийся в нужный момент маховик, передает накопленную энергию выходному валу при повороте последнего всего на 10 - 15^o при угле поворота на 90^o за рабочий ход, тогда как в существующих шатунно-поршневых двигателях, маховик обеспечивает поворот выходного вала на 60 - 100^o из совершаемых 180^o, из-за преждевременного открывания выпускного клапана. При этом поршни, находящиеся в мертвых точках, не помогают, а препятствуют повороту коленвала. Следовательно, предлагаемый двигатель будет намного превосходить по экономичности существующие шатунно-поршневые.It must also be taken into account that when the mechanism passes blind spots, shafts with pistons have the same angular velocity with carrier 10, i.e. at this moment, it drove with the shaft and both piston shafts form a single whole and act as a flywheel. This flywheel, formed at the right moment, transfers the accumulated energy to the output shaft when the latter rotates by only 10 - 15 ^o with a rotation angle of 90 ^o per working stroke, whereas in existing connecting rod and piston engines, the flywheel rotates the output shaft by 60 - 100 ^o of committed 180 ^o , due to premature opening of the exhaust valve. At the same time, the pistons located at the dead points do not help, but prevent the crankshaft from turning. Therefore, the proposed engine will far exceed the existing connecting rod and piston in terms of efficiency.

Важный основой и источником главных преимуществ двигателя является то, что поршни под действием рабочего тела перемещаются на значительно большие расстояния, чем в любых других конструкциях. Например, в двигателе Кауэртца лопастные поршни перемещаются под действием горящих газов только на одной трети пути, в двигателе Ванкеля ротор-поршень проходит половину пути, в существующих шатунно-поршневых двигателях поршни проходят тоже, примерно, полпути, остальной путь проходят по инерции. Но известно, что чем больше путь разгона, тем больше совершаемая работа. В предлагаемом же двигателе рабочие органы находятся под действием рабочего тела почти непрерывно. Известен тоже длинноходовой двигатель Ружицкого, КПД которого было 51%. An important basis and source of the main advantages of the engine is that the pistons, under the action of the working fluid, move much longer distances than in any other designs. For example, in a Kauertz engine, the vane pistons move under the influence of burning gases only one third of the way, in the Wankel engine the rotor-piston travels half the way, in existing connecting rod-piston engines, the pistons also travel approximately halfway, the rest of the way go by inertia. But it is known that the longer the acceleration path, the greater the work done. In the proposed engine, the working bodies are under the action of the working fluid almost continuously. The long-stroke engine of Ruzhitsky is also known, the efficiency of which was 51%.

Система компенсации /гашения/ инерционных сил функционирует следующим образом. В моменты прохождения механизмом мертвых точек, грузы 18 приближены к оси валов 7 и 8, т.е. в тот момент, когда поршни 9 неподвижны относительно друг друга и на них не действуют силы горящих газов, а наибольшее удаление грузов от осей валов происходит, когда скорости взаимного разворота поршней и рычагов максимальны. Но так как в момент прохождения мертвых точек инерционные силы должны воздействовать на сочленения в наибольшей мере, угол между дополнительными шатунами 19 будет около 180^o, и грузы под действием центробежных сил будут оттягивать рычаги 15 и 16, снижая нагрузки на шейки коленчатых валов. Таким образом, применение такого устройства обеспечивает не просто устранение или снижение, т.е. "гашение" инерционных сил взаимоповорачивающихся валов с поршнями за счет, например, упругой деформации каких-то элементов, отчего происходил бы нагрев деталей, а обеспечивает использование энергии движущихся масс таких деталей, как валы 7 и 8 с поршнями для вращения выходного вала в тот момент, когда силы горящих газов не действуют.The compensation / blanking / inertial forces system operates as follows. At the moments when the mechanism passes the dead points, the loads 18 are close to the axis of the shafts 7 and 8, i.e. at the moment when the pistons 9 are stationary relative to each other and they are not affected by the forces of burning gases, and the greatest removal of goods from the axes of the shafts occurs when the speeds of mutual rotation of the pistons and levers are maximum. But since at the moment of passage of the dead points the inertial forces should affect the joints to the greatest extent, the angle between the additional connecting rods 19 will be about 180 ^o , and the loads under the action of centrifugal forces will pull the levers 15 and 16, reducing the load on the crankshaft journals. Thus, the use of such a device provides not only elimination or reduction, i.e. “damping” of the inertial forces of mutually rotating shafts with pistons due to, for example, elastic deformation of some elements, which would cause the parts to heat up, and ensures the use of energy from moving masses of parts such as shafts 7 and 8 with pistons to rotate the output shaft at that moment when the forces of burning gases do not act.

Применение системы грузов с дополнительными шатунами дает возможность энергию вращающихся валов 7 и 8 с поршнями 9 не затрачивать на нагрев деталей от упругой деформации и на трение, как это происходит в шатунно-поршневых двигателях, а использовать ее частично на насосные ходы, а частично на сообщение вращающего импульса водилу с валом, т.е. на совершение полезной работы, отчего возрастет и механический КПД. The use of a cargo system with additional connecting rods enables the energy of rotating shafts 7 and 8 with pistons 9 not to be expended on heating the parts from elastic deformation and friction, as is the case with connecting rod-piston engines, but to use it partially for pumping strokes and partially for communication rotational impulse drove with a shaft, i.e. to perform useful work, which will increase the mechanical efficiency.

Claims

1. A rotary engine containing a carrier with an output shaft, an annular working chamber and two pairs of vane pistons rigidly mounted on two concentrically mounted shafts equipped with levers transmitting rotation by means of connecting rods to eccentric shafts with planetary wheels meshed with a central fixed wheel, characterized in that each of the levers is mounted relative to the pistons with an offset angle of from 0 to 90 ^o , while one lever is offset clockwise and the other counterclockwise so that the sum of the offset angles is 90 ^o , and the carrier is equipped with four single-shaft eccentric shafts installed in such a way that at the time of passage of the dead points the cranks with cranks are in two parallel planes, and to increase the speed and service life the engine may contain a system of compensation of inertial forces.

2. A rotary engine containing a carrier with an output shaft, an annular working chamber and two pairs of vane pistons rigidly mounted on two concentrically mounted shafts equipped with levers that transmit rotation with connecting rods to eccentric shafts with planetary wheels meshed with a central fixed wheel, characterized in that it has a system of compensation of inertial forces, containing loads having the ability to move in the radial direction, attached to the levers by additional real rods.