RU2176022C2

RU2176022C2 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2176022C2
Application number: RU99112701A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Котельников
Original assignee: Котельников Анатолий Гаврилович
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2001-11-20

Abstract

FIELD: manufacture of engines, compressors and pumps. SUBSTANCE: rotary machine has housing with working medium suction and exhaust ports, four-blade drive and driven rotors mounted in this housing and differential gear. Blades of one rotor are located between blades of other rotor, thus forming eight chambers. Machine is provided with reciprocating mechanism. Drive rotor is made in form of revolving cylinder. Driven rotor consists of two rotors mounted on shaft of drive rotor on which partition dividing cylinder into two cylinders is mounted. One of driven rotors is mounted between partition and disk of reciprocating mechanism and is linked with it. Differential gear has passage for ignition of working mixture. Blades of driven rotors have intake passages and blades of drive rotor have exhaust passages. EFFECT: reduced losses of energy; enhanced efficiency. 12 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в компрессоростроении и насосостроении. The invention relates to engine building, in particular to rotary internal combustion engines, and can be used in compressor engineering and pump engineering.

Известна роторная машина, содержащая корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленные в нем два ротора, образованные полуцилиндрами, составляющими вращающийся цилиндр, в каждом роторе расположены четыре лопатки, при этом лопатки одного ротора расположены между лопатками другого ротора с образованием восьми камер; механизм для поочередного торможения роторов; дифференциальный механизм, установленный по центру корпуса и связанный с рабочим валом для создания поочередного движения роторов при постоянном вращении вала (RU 2131042 C1, F 01 С 1/00, 27.05.1999). A rotary machine is known, comprising a housing with suction and exhaust windows, two rotors installed therein, formed by half-cylinders making up a rotating cylinder, four blades are located in each rotor, while the blades of one rotor are located between the blades of the other rotor with the formation of eight chambers; mechanism for alternately braking rotors; differential mechanism mounted in the center of the housing and connected with the working shaft to create alternate movement of the rotors with constant rotation of the shaft (RU 2131042 C1, F 01 C 1/00, 05/27/1999).

Недостатками известной конструкции являются энергетические потери и снижение КПД за счет поочередного торможения и потери мощности. The disadvantages of the known design are energy losses and reduced efficiency due to alternate braking and power loss.

Заявляемое изобретение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков известного, и от его использования может быть получен следующий технический результат: расширение выполнения процессов в замкнутом контуре при низких давлениях, то есть двигатель с переходом в камеру насос-вакуум, в результате чего предлагаемая роторная машина может работать как ДВС, компрессор, насос. The invention is aimed at eliminating the above disadvantages of the known, and from its use the following technical result can be obtained: expanding the execution of processes in a closed loop at low pressures, that is, an engine with a transition to a pump-vacuum chamber, as a result of which the proposed rotary machine can operate as ICE, compressor, pump.

Указанный технический результат достигается за счет того, что роторная машина содержит корпус с окнами всасывания и выпуска рабочей среды, установленные в нем ведущий и ведомый роторы с четырьмя лопатками каждый, при этом лопатки ротора расположены между лопатками другого ротора с образованием восьми камер, и дифференциал. В корпусе машина снабжена возвратно-поступательным механизмом, ведущий ротор выполнен в виде вращающего цилиндра, ведомый ротор выполнен из двух роторов, установленных на валу ведущего ротора, на котором также установлена перегородка, разделяющая цилиндр на два цилиндра, причем один из ведомых роторов установлен между перегородкой и диском возвратно-поступательного механизма и связан с ним, в дифференциале выполнен канал для воспламенения рабочей среды, в лопатках ведомых роторов выполнены каналы для впуска, а в лопатках ведущего ротора - для выпуска рабочей среды. The specified technical result is achieved due to the fact that the rotor machine contains a housing with suction and exhaust windows, the drive and driven rotors with four vanes each installed in it, while the rotor vanes are located between the vanes of the other rotor with the formation of eight chambers, and a differential. In the casing, the machine is equipped with a reciprocating mechanism, the driving rotor is made in the form of a rotating cylinder, the driven rotor is made of two rotors mounted on the shaft of the driving rotor, on which a partition is also installed separating the cylinder into two cylinders, one of the driven rotors being installed between the partition and a disk of a reciprocating mechanism and connected with it, a channel for igniting the working medium is made in the differential, inlet channels are made in the blades of the driven rotors, and in the blades of the driving rotor and - for the production of the work environment.

На фиг. 1 - роторная машина, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - возвратно-поступательный механизм; на фиг. 3 - схема движения рабочей среды через каналы в лопатках и камерах; на фиг. 4 - расположение каналов в лопатках для всасывания и выпуска рабочей среды; на фиг. 5 - роторная машина с двумя цилиндрами по восемь камер в каждом, общий вид в разрезе; на фиг. 6 - схема движения газов в камерах; на фиг. 7 - ведущий ротор и ведомые роторы, в разрезе; на фиг. 8 - обгонная муфта; на фиг. 9 - установка в ведущем роторе; на фиг. 10 - ведущий ротор; на фиг. 11 - схема расположения окон всасывания/выпуск; на фиг. 12 - схема совмещения камер компрессора и двигателя и окон для каждой камеры. In FIG. 1 - rotary machine, a General view in section; in FIG. 2 - reciprocating mechanism; in FIG. 3 is a diagram of the movement of the working medium through the channels in the blades and chambers; in FIG. 4 - the location of the channels in the blades for suction and release of the working medium; in FIG. 5 - rotary machine with two cylinders of eight chambers in each, a General view in section; in FIG. 6 is a diagram of the movement of gases in the chambers; in FIG. 7 - leading rotor and driven rotors, in the context; in FIG. 8 - freewheel; in FIG. 9 - installation in the driving rotor; in FIG. 10 - driving rotor; in FIG. 11 is a diagram of the location of the suction / exhaust windows; in FIG. 12 is a diagram of a combination of compressor and engine chambers and windows for each chamber.

Роторная машина состоит из неподвижного корпуса 1 (фиг. 5) с выполненными окнами 4 для выпуска отработанных газов. В корпусе 1 установлены боковые крышки 2 (левая и правая) с выполненными окнами 3 для подачи горючей смеси (всасывания). В крышке 2 корпуса 1 с правой стороны установлен вал ведущего ротора 6, содержащий цилиндр с четырьмя лопатками, разделенный перегородкой 11 с установкой дифференциала 18, образуя два цилиндра (фиг. 7), для выполнения непрерывного действия работы: в одном цилиндре она закачивается, во втором начинается. Ведомые роторы 8, 9 с четырьмя лопатками каждый свободно перемещаются без трения в цилиндрах между лопатками ведущего ротора 6 и расположены между перегородкой 11. Лопатки роторов разделяют цилиндры, образуя по восемь камер в каждом, камеры (всас-сжатие) 24, (работа-выпуск) 22. В перегородке 11 установлен дифференциал 18 для подачи движения на второй ведомый ротор 9. В крышке 2 корпуса 1 с левой стороны установлен вал 7 с закрепленной на нем шестерней 12, которая воздействует на возвратно-поступательный механизм через зацепление с шестерней 13, установленной на оси 14, закрепленной в диске 10, который закреплен с валом ведущего ротора 6. На шестерне 13 эксцентрично установлена ось 15 для соединения шатуна 16 с осью 17, установленного в ведомом роторе 8 для неравномерного движения ведомых роторов 8, 9 при постоянном движении ведущего ротора 6. Переменный объем создается перемещением лопатками ведомых роторов 8, 9 в цилиндрах между лопатками ведущего ротора 6. Для распределения механических нагрузок в возвратно-поступательном механизме установлены три шатунные шестерни 13. В перегородке 11 установлен дифференциал 18, в котором выполнены каналы 19 для воспламенения горючей смеси. В лопатках ведомых роторов выполнены каналы 20 для впуска в камеру (всас-сжатие) 24. В лопатках ведущего ротора выполнены каналы 21 для перепуска сжатия смеси в камеру 22 (работа-выпуск) горения горючей смеси, а также выполнены каналы 23 для выпуска (фиг. 4, 6). The rotary machine consists of a fixed body 1 (Fig. 5) with windows 4 for exhaust gases. In the housing 1, side covers 2 (left and right) with windows 3 for supplying a combustible mixture (suction) are installed. In the cover 2 of the housing 1 on the right side there is a shaft of the driving rotor 6, containing a cylinder with four blades, divided by a partition 11 with the installation of differential 18, forming two cylinders (Fig. 7), to perform continuous operation: in one cylinder it is pumped into the second begins. The driven rotors 8, 9 with four blades each freely move without friction in the cylinders between the blades of the driving rotor 6 and are located between the partition 11. The rotor blades separate the cylinders, forming eight chambers in each, chambers (suction-compression) 24, (work-release ) 22. In the baffle 11, a differential 18 is installed for supplying movement to the second driven rotor 9. In the cover 2 of the housing 1, a shaft 7 is mounted on the left side with a gear 12 mounted on it, which acts on the reciprocating mechanism through engagement with the gear 13, setting mounted on the axis 14, mounted in the disk 10, which is mounted with the shaft of the driving rotor 6. On the gear 13, an axis 15 is eccentrically mounted for connecting the connecting rod 16 to the axis 17 mounted in the driven rotor 8 for uneven movement of the driven rotors 8, 9 with constant movement of the leading rotor 6. A variable volume is created by moving the blades of the driven rotors 8, 9 in the cylinders between the blades of the driving rotor 6. Three crank gears 13 are installed in the reciprocating mechanism to distribute mechanical loads 13. In the partition 11 differential 18 which has channels 19 for igniting the combustible mixture. In the blades of the driven rotors, channels 20 are provided for inlet into the chamber (suction-compression) 24. In the blades of the driving rotor, channels 21 are made for bypassing the compression of the mixture into the combustion chamber 22 (work-exhaust) of the combustible mixture, and channels 23 for exhausting (FIG. . 4, 6).

Роторная машина работает следующим образом (фиг. 5). The rotary machine operates as follows (Fig. 5).

При вращении ведущего ротора 6 движение поступает на возвратно-поступательный механизм при неподвижном вале 7, воздействуя на ведомый ротор 8 с передачей через дифференциал 18 на второй ведомый ротор 9. Для выполнения движения лопаток ведомых роторов в одном цилиндре оно возвратное, а во втором - поступательное в переходящей последовательности. Для выполнения непрерывного действия работа в одном цилиндре заканчивается, во втором - начинается. Установлены камеры с действием в цилиндрах всас-сжатие, работа-выпуск. Горючая смесь поступает через окна 3 крышки корпуса. Всасывание происходит во впускные каналы 20 в лопатках ведомых роторов, в камеры увеличения объема всасывания с последующим уменьшением объема сжатия, и через лопатки ведущего ротора 6 в перепускные каналы 21 и в камеру 22, где происходит расширение газов между лопатками ведомых роторов 8, 9 последовательно, которые соединены с механизмом и вращаются в том же направлении, передавая расширение газов на лопатки ведущего ротора 6, совершая полезную работу с последующим действием через выпускные каналы 23 в лопатках и через цилиндр ведущего ротора с последующим выпуском через окна 4 корпуса. При этом от действия работы в одном цилиндре через перегородку 11 с дифференциалом 18 происходит воздействие на возвратный ход ведомого ротора во втором цилиндре, совмещая действие с механизмом. В одной камере происходит выпуск рабочей среды, во второй - ее горение, при этом часть ее вдувается в канал 19, воспламеняя рабочую среду в начальный момент работы в камерах второго цилиндра, сохраняя переходящее горение из одной камеры цилиндра во вторую. When the driving rotor 6 rotates, the movement enters the reciprocating mechanism with the shaft 7 stationary, acting on the driven rotor 8 with transmission through the differential 18 to the second driven rotor 9. To perform the movement of the blades of the driven rotors in one cylinder, it is returnable, and in the second it is translational in a rolling sequence. To perform continuous action, work in one cylinder ends, in the second - begins. Chambers with action in the cylinders suction-compression, work-release are installed. The combustible mixture flows through the windows 3 of the housing cover. Suction takes place in the inlet channels 20 in the blades of the driven rotors, in the chambers for increasing the suction volume with a subsequent decrease in the compression volume, and through the blades of the driving rotor 6 into the bypass channels 21 and in the chamber 22, where the gases expand between the blades of the driven rotors 8, 9 in series, which are connected to the mechanism and rotate in the same direction, transmitting the expansion of gases to the blades of the driving rotor 6, performing useful work with subsequent action through the exhaust channels 23 in the blades and through the cylinder of the driving rotor with subsequent release through the windows 4 of the housing. In this case, from the action of working in one cylinder through the baffle 11 with the differential 18, an effect is made on the return stroke of the driven rotor in the second cylinder, combining the action with the mechanism. In one chamber, the working medium is discharged, in the second, it is burned, while part of it is blown into the channel 19, igniting the working medium at the initial moment of work in the chambers of the second cylinder, preserving the transitional combustion from one cylinder chamber to the second.

Первоначальное воспламенение осуществляется от запальной свечи во всех вращающихся камерах. На один оборот ведущего ротора 6 производятся четыре по два хода "работа" в одном цилиндре, при двух цилиндрах умноженное на два, при восьми камерах и кратном отношении передач между шестернями 12-13 один к двум. Initial ignition is from a spark plug in all rotating chambers. For one revolution of the driving rotor 6, four two “work” strokes are performed in one cylinder, multiplied by two with two cylinders, with eight chambers and a multiple gear ratio between gears 12-13 one to two.

Установленный вал 7 с шестерней 12 воздействует на производство переменного объема. При равных вращениях ведущего ротора и вала 7 действие механизма приостанавливается и переменный объем не производится, сохраняя при этом вращение, а от разности их вращения зависит число действий механизма. Так при переходе в неподвижное состояние камер ведущего ротора перемещение лопаток ведомых роторов 8, 9 переходит на шатун 16, вращается шестерня 13, входящая в зацепление с шестерней 12, и вращается вал 7, совершая действия как обычный ДВС. An installed shaft 7 with gear 12 affects the production of variable volume. With equal rotations of the driving rotor and shaft 7, the action of the mechanism is suspended and a variable volume is not produced, while maintaining rotation, and the number of actions of the mechanism depends on the difference in their rotation. So, when the chambers of the driving rotor go into a stationary state, the movement of the blades of the driven rotors 8, 9 goes to the connecting rod 16, the gear 13 rotates, which engages with the gear 12, and the shaft 7 rotates, acting like a normal ICE.

Возвратно-поступательный механизм воздействует на динамику разности движения роторов и создает между лопатками переменный объем в камерах, а также позволяет переводить ведущий ротор в неподвижное состояние при сохранении действий "работа", вращая вал 7, для сохранения вращательного момента и плавного перехода начального вращения ведущего ротора. Для всасывания и выпуска через окна корпуса, независимости нахождения и скорости вращения камер в лопатках роторов выполнены радиальные каналы. Достигается полное наполнение камер с использованием вращательного момента на рабочую среду, как в газовых турбинах. The reciprocating mechanism acts on the dynamics of the difference in the movement of the rotors and creates a variable volume between the blades in the chambers, and also allows you to put the drive rotor in a stationary state while maintaining the action "work" by rotating the shaft 7, to maintain torque and smooth transition of the initial rotation of the drive rotor . For suction and exhaust through the windows of the housing, independence of location and speed of rotation of the chambers in the rotor blades made radial channels. Achieve complete filling of the chambers using the torque on the working medium, as in gas turbines.

Claims

A rotary machine, comprising a housing with suction and exhaust windows, installed in it drive and driven rotors with four blades each, while the blades of one rotor are located between the blades of the other rotor with the formation of eight chambers, and a differential, characterized in that the machine is provided with a return - by a translational mechanism, the driving rotor is made in the form of a rotating cylinder, the driven rotor is made of two rotors mounted on the shaft of the driving rotor, on which a partition separating the cylinder is also installed on two cylinders, one of the driven rotors installed between the partition and the disk of the reciprocating mechanism and connected with it, a channel for igniting the working medium is made in the differential, channels for inlet are made in the blades of the driven rotors and for the working rotor blades Wednesday.