RU2220302C2

RU2220302C2 - Rotary-vane engine

Info

Publication number: RU2220302C2
Application number: RU2002105226/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.Л. Бернэ; В.Ю. Бернэ
Original assignee: Бернэ Юрий Леонидович; Бернэ Валерий Юрьевич
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: in proposed engine housing is made cylindrical and its inner space is closed from two side by covers and divided by slide valve with radial cutout into coaxial compressor and working chamber pressed from end faces by housing of sliding bearings with cylindrical holes displaced relative to central axis. Sliding bearings are press-fitted into cylindrical holes. Said bearings have fitted-in sealing cylinder consisting of cylindrical part with bottom and disk. Covers of housing are made in form of cups with central holes whose axis coincides with axis of compressor and working chamber. Hollow shaft of engine is fitted in central holes. Engine hollow shaft has check valves and rigidly installed rotor plates with counterweight. Sealing plate with mechanism compensating centrifugal force and arranged inside rotor plate and counterweight is installed on plate of rotor plate engaging with housing. EFFECT: improved reliability of engine and increased efficiency. 2 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к изготовлению роторно-пластинчатых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в любых отраслях народного хозяйства. The invention relates to the field of engineering, in particular the manufacture of rotary vane internal combustion engines (ICE), and can be used in any sectors of the economy.

Известен роторно-пластинчатый ДВС (см. патент RU 2138992, МКИ F 01 C 1/334, 06.05.1998 г.), содержащий статор (корпус), расположенный в нем ротор с радиальными пазами, в которых установлены пластины, контактирующие своими концами с внутренней поверхностью статора, при этом радиальные пазы выполнены сквозными, проходящими через центр вращения ротора. Пластины выполнены П-образной формы, так что своими пазами входят друг в друга и свободно перемещаются одна относительно другой. Внутренняя поверхность статора в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, выполнена элипсоподобной, обеспечивающей образование между ней, поверхностью ротора и пластинами камер неодинакового объема, при этом длины пластин, проходящих через ось вращения ротора, равны между собой. Known rotary lamellar internal combustion engine (see patent RU 2138992, MKI F 01 C 1/334, 05/06/1998), containing a stator (housing), located in it a rotor with radial grooves, in which there are plates in contact with their ends with the inner surface of the stator, while the radial grooves are made through, passing through the center of rotation of the rotor. The plates are made in a U-shape, so that their grooves enter into each other and move freely relative to one another. The inner surface of the stator in the cross section perpendicular to the axis of rotation of the rotor is ellipsoid, providing the formation of uneven volume between the surface of the rotor and the plates of the chambers, while the lengths of the plates passing through the axis of rotation of the rotor are equal to each other.

Недостатками данного двигателя являются:
- наличие "вредного объема" - объема, образующегося не за счет увеличения поверхности корпуса, ротора и рабочей пластины, а за счет одновременного увеличения площадей, как рабочей, так и соседней следующей за рабочей, создавая последней противодействие, которое увеличивается с увеличением площади пластин, увеличивая тем самым силу трения пластин с ротором, оставляя "рабочую площадь" постоянной. Это приводит к резкому снижению коэффициента полезного действия (кпд) двигателя и его быстрому износу;
- отсутствие возможности связать пластины с ротором двигателя, что при увеличении числа оборотов приводит к увеличению сил трения последних о рабочую поверхность корпуса, что также приводит к ускорению износа двигателя;
- сложность изготовления внутренней рабочей поверхности (корпуса) статора.The disadvantages of this engine are:
- the presence of "harmful volume" - the volume that is formed not due to an increase in the surface of the casing, the rotor and the working plate, but due to the simultaneous increase in the areas of both the working and the adjacent next to the working one, creating the latter reaction, which increases with increasing area of the plates, thereby increasing the friction force of the plates with the rotor, leaving the "working area" constant. This leads to a sharp decrease in the efficiency (efficiency) of the engine and its rapid wear;
- the inability to connect the plate with the rotor of the engine, which with an increase in the number of revolutions leads to an increase in the friction forces of the latter against the working surface of the housing, which also leads to accelerated wear of the engine;
- the complexity of manufacturing the inner working surface (housing) of the stator.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является роторно-пластинчатый двигатель (см. патент RU 2171896, МКИ F 01 C 1/334, F 02 B 52/00, 23.12.1999 г.), содержащий корпус, закрытый крышкой. В нем расположен ротор с радиальными пазами, в которых установлены пластины, контактирующие своими поверхностями с поверхностью корпуса и крышки. Рабочее пространство двигателя образовано двумя поверхностями полусфер, входящих одна в другую, имеющих общий центр, но разные радиусы, и диаметральной плоскостью, проходящей через центр полусфер, при этом большая полусфера выполнена в корпусе, а меньшая, с внешней рабочей поверхностью, совместно с диаметральной плоскостью, в крышке, внутренняя поверхность которой выполнена в виде плоскости круга с внешней полусферой в центре. Ротор, расположенный в корпусе двигателя и входящий во внутреннее пространство двигателя, выполнен в виде усеченного шарового сектора с радиальными пазами, проходящими через ось шарового сектора, являющейся осью вращения ротора, при этом вершина шарового сектора ротора совпадает с центром полусфер корпуса и крышки. Поверхность большего внешнего шарового сектора ротора соответствует поверхности большой полусферы, выполненной в корпусе, а поверхность меньшего внутреннего основания шарового сектора ротора соответствует поверхности меньшей полусферы, выполненной в крышке. Ось вращения ротора составляет с диаметральной плоскостью полусфер корпуса и крышки, выполненной в виде плоскости круга в крышке, некоторый угол. Пластины, установленные в пазах ротора, выполнены в виде сферических полуколец, в средней части - в виде пластинчатых дуг, что позволяет им перемещаться относительно ротора и друг друга, при этом центр сферических полуколец пластин совпадает с центром полусфер корпуса и крышки, а так же с вершиной шарового сектора ротора. Их внешние и внутренние поверхности выполнены по радиусам равным соответственно большему и меньшему радиусу сферических поверхностей корпуса и крышки. Каждая пластина для обеспечения возможности перемещения имеет свои размеры пластинчатых дуг в средней части, не равные одни другим. На концах пластин выполнены цилиндрические пазы для установки сухарей (пластин уплотнения) полуцилиндрической формы. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a rotary vane engine (see patent RU 2171896, MKI F 01 C 1/334, F 02 B 52/00, 12/23/1999), containing a housing closed by a cover. It has a rotor with radial grooves, in which plates are installed that contact their surfaces with the surface of the housing and cover. The working space of the engine is formed by two surfaces of hemispheres that enter one another, having a common center, but different radii, and a diametrical plane passing through the center of the hemispheres, while the larger hemisphere is made in the body, and the smaller, with the outer working surface, together with the diametrical plane , in the lid, the inner surface of which is made in the form of a circle plane with the outer hemisphere in the center. The rotor located in the engine housing and entering the internal space of the engine is made in the form of a truncated spherical sector with radial grooves passing through the axis of the spherical sector, which is the axis of rotation of the rotor, while the apex of the spherical sector of the rotor coincides with the center of the hemispheres of the housing and the cover. The surface of the larger outer spherical sector of the rotor corresponds to the surface of the large hemisphere made in the housing, and the surface of the smaller inner base of the spherical sector of the rotor corresponds to the surface of the smaller hemisphere made in the cover. The axis of rotation of the rotor with the diametrical plane of the hemispheres of the housing and the cover, made in the form of a plane of a circle in the cover, a certain angle. The plates installed in the grooves of the rotor are made in the form of spherical half rings, in the middle part - in the form of plate arches, which allows them to move relative to the rotor and each other, while the center of the spherical half rings of the plates coincides with the center of the hemispheres of the housing and the cover, as well as the top of the ball sector of the rotor. Their outer and inner surfaces are made along radii equal to respectively the larger and smaller radii of the spherical surfaces of the housing and cover. Each plate to ensure the possibility of movement has its own dimensions of plate arches in the middle part, not equal to one another. At the ends of the plates are made cylindrical grooves for installing crackers (sealing plates) of a semi-cylindrical shape.

Достоинством данного устройства является то, что достигается некоторое повышение надежности по сравнению с аналогом. The advantage of this device is that a certain increase in reliability is achieved compared to the analogue.

Недостатками данного двигателя являются:
- наличие "вредного объема";
- отсутствие жесткой связи рабочих пластин с ротором;
- отсутствие возможности уменьшения центробежной силы сухарей (пластин уплотнения);
- низкий кпд и продолжительность срока действия.The disadvantages of this engine are:
- the presence of "harmful volume";
- lack of rigid connection of the working plates with the rotor;
- the inability to reduce the centrifugal force of crackers (seal plates);
- low efficiency and duration.

Решаемая техническая задача состоит в том, чтобы создать такой двигатель, который при сравнительно простом конструктивном исполнении и минимальных материальных затратах на изготовление, применение и обслуживание обеспечивал бы надежную работу с высоким кпд. The technical task to be solved is to create an engine which, with a relatively simple design and minimal material costs for manufacturing, use and maintenance, would ensure reliable operation with high efficiency.

Целью предлагаемого решения является повышение кпд и продолжительности срока службы роторно-пластинчатого двигателя, который достигается за счет совокупности конструктивных признаков, таких как жесткая связь пластины ротора с рабочим валом двигателя, уменьшение центробежных сил пластины уплотнения, использование изменяющегося объема цилиндра уплотнителя в качестве смазывающе-охлаждающей системы. The aim of the proposed solution is to increase the efficiency and durability of the rotary vane engine, which is achieved due to a combination of design features, such as a rigid connection of the rotor plate with the working shaft of the engine, a decrease in the centrifugal forces of the seal plate, and the use of a varying volume of the seal cylinder as a lubricating-cooling system.

Поставленная техническая задача решается описываемым роторно-пластинчатым ДВС, содержащим корпус, крышки, ротор, пластины ротора и пластины уплотнения, рабочий вал, систему подачи топлива, свечу зажигания, впускное и выпускное окна. The stated technical problem is solved by the described rotary-plate internal combustion engine, comprising a housing, covers, rotor, rotor plates and seal plates, a working shaft, a fuel supply system, a spark plug, an intake and exhaust window.

Новым является то, что корпус выполнен цилиндрическим, при этом внутреннее пространство корпуса двигателя с двух сторон закрыто крышками и разделено золотником с радиальным вырезом на два соосных цилиндра, один из которых играет роль компрессора, а второй - роль рабочей камеры, каждый с торцов поджат корпусами подшипников скольжения с наружным диаметром, равным наружному диаметру корпуса, и снабжены цилиндрическими отверстиями, смещенными относительно центральной оси на величину S, причем в эти цилиндрические отверстия запрессованы подшипники скольжения, в которые вставлен цилиндр уплотнения, состоящий из цилиндрической части с днищем и диска с диаметром, равным наружному диаметру цилиндрической части, причем в диске и днище цилиндра уплотнения выполнено центральное отверстие, превосходящее по радиусу суммарную величину смещения S и радиус полого рабочего вала двигателя, при этом крышки выполнены в виде стаканов с центральными отверстиями, ось которых совпадает с осью компрессора и рабочей камеры, в центральные отверстия установлен полый рабочий вал двигателя, снабженный обратными клапанами и жестко установленными пластинами ротора с противовесом, причем на плоскости пластины ротора, взаимодействующей с внутренней рабочей цилиндрической поверхностью корпуса, установлена пластина уплотнения, снабженная механизмом, компенсирующим центробежную силу, расположенным внутри пластины ротора и противовеса, при этом пластина ротора по периметру своими поверхностями взаимодействует с возможностью перемещения с отверстием в цилиндрическом уплотнителе, бобышки которого вставлены в сквозные цилиндрические отверстия, выполненные в диске и днище цилиндра уплотнения со смещением относительно центра цилиндра уплотнения на расстояние S₁, равное разности наружного радиуса цилиндра уплотнения и наружного радиуса цилиндрического уплотнителя, которое плотно охвачено по наружному диаметру фиксаторами цилиндра уплотнения, причем цилиндр уплотнения на цилиндрической части снабжен прямоугольным вырезом для пластины ротора, а в корпусах подшипников снабжения, взаимодействующих с золотником, размещены окно выпуска компрессора и окно впуска рабочей камеры, в рабочей камере имеется выпускное окно, максимально приближенное к месту контакта своей рабочей цилиндрической поверхностью с наружной цилиндрической поверхностью цилиндра уплотнения по ходу вращения пластины ротора, и в компрессоре имеется впускное окно, максимально приближенное к месту контакта своей рабочей цилиндрической поверхностью с наружной цилиндрической поверхностью цилиндра уплотнения против хода вращения пластины-ротора, при этом механизм компенсации центробежной силы пластины уплотнения состоит из полого цилиндра, расположенного в проточке пластины-ротора и соединенного штоком с подпружиненным грузиком, находящимся в проточке противовеса, при этом сила поджатия грузика регулируется винтом, причем в полом цилиндре установлена пружина, упирающаяся одним концом в буртики полого цилиндра, а другим - в шайбу штыря пластины уплотнения.What is new is that the casing is cylindrical, while the internal space of the engine casing is closed on both sides by covers and divided by a spool with a radial cut into two coaxial cylinders, one of which plays the role of a compressor, and the second plays the role of a working chamber, each of which is pressed by the bodies from the ends bearings with an outer diameter equal to the outer diameter of the housing, and are provided with cylindrical holes offset relative to the central axis by an amount S, and these cylindrical holes are pressed under sliding bearings, into which a seal cylinder is inserted, consisting of a cylindrical part with a bottom and a disk with a diameter equal to the outer diameter of the cylindrical part, and a central hole is made in the disk and the bottom of the seal cylinder, exceeding in radius the total displacement value S and the radius of the hollow working shaft of the engine moreover, the covers are made in the form of glasses with central holes, the axis of which coincides with the axis of the compressor and the working chamber, a hollow working shaft of the engine is installed in the central holes, equipped with non-return valves and rigidly mounted rotor plates with a counterweight, and on the plane of the rotor plate interacting with the inner working cylindrical surface of the housing, a sealing plate is installed, equipped with a mechanism to compensate for the centrifugal force located inside the rotor plate and the counterweight, with the rotor plate around its perimeter interacts with surfaces with the possibility of moving with a hole in a cylindrical seal, the bosses of which are inserted into through cylindrical openings made in the disk and the bottom of the seal cylinder with an offset S ₁ from the center of the seal cylinder equal to the difference between the outer radius of the seal cylinder and the outer radius of the cylindrical seal, which is tightly covered by the clamp diameter of the seal cylinder, the seal cylinder on the cylindrical part a rectangular cutout for the rotor plate, and in the housing of the supply bearings interacting with the spool, there are a compressor outlet window and an inlet window In the working chamber, there is an exhaust window in the working chamber that is as close as possible to the point of contact of its working cylindrical surface with the outer cylindrical surface of the seal cylinder in the direction of rotation of the rotor plate, and the compressor has an inlet window that is as close as possible to the point of contact of its working cylindrical surface with the outer cylindrical the surface of the seal cylinder against the direction of rotation of the rotor plate, while the compensation mechanism of the centrifugal force of the seal plate consists of a floor cylinder located in the groove of the rotor plate and connected by a rod with a spring-loaded weight located in the counterweight groove, while the force of the weight of the weight is regulated by a screw, and a spring is installed in the hollow cylinder, resting on one end against the flange of the hollow cylinder and the other on the pin washer sealing plates.

Совокупность отличительных признаков позволяет исключить наличие "вредного объема" и повысить кпд двигателя до 60% и более, жестко связать пластину ротора с рабочим валом двигателя, тем самым уменьшить потери энергии при передаче ее с рабочих пластин на ротор, снизить до нуля действие центробежных сил пластины уплотнения при больших оборотах двигателя. следствием чего является увеличение продолжительности срока службы ДВС, а также упростить смазочно-охладительную систему за счет переменного внутреннего объема цилиндра-уплотнения и исключить использование специальных масляных насосов. The set of distinguishing features allows to eliminate the presence of "harmful volume" and increase the efficiency of the engine up to 60% or more, tightly connect the rotor plate with the working shaft of the engine, thereby reducing energy loss when transferring it from the working plates to the rotor, to reduce the effect of centrifugal forces of the plate to zero seals at high engine speeds. the consequence of which is an increase in the durability of the internal combustion engine, as well as to simplify the lubrication and cooling system due to the variable internal volume of the cylinder-seal and to exclude the use of special oil pumps.

Анализ известных аналогичных решений из патентной и научно-технической литературы позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявленном объекте, то есть о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of the known similar solutions from the patent and scientific and technical literature allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the distinctive features in the claimed object, that is, the compliance of the claimed technical solution with the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 изображен общий вид двигателя с частичным продольно-осевым разрезом;
на фиг.2 - продольный разрез двигателя;
на фиг.3 - поперечный разрез двигателя по сечению А-А в начале рабочего цикла;
на фиг.4 - корпус подшипника скольжения;
на фиг.5 - цилиндрический уплотнитель и его разрез по сечению В-В;
на фиг.6 - поперечный разрез цилиндра уплотнителя его продольное сечение С-С;
на фиг.7 - продольный и поперечный разрезы пластины ротора с механизмом, компенсирующим центробежную силу;
на фиг.8 - золотник с радиальным вырезом;
на фиг. 9 - схематично поэтапно показан рабочий цикл двигателя: компрессора и рабочей камеры отдельно.In FIG. 1 shows a General view of the engine with a partial longitudinal axial section;
figure 2 is a longitudinal section of the engine;
figure 3 is a transverse section of the engine along the section aa at the beginning of the working cycle;
figure 4 - housing bearing;
figure 5 - cylindrical seal and its section along the section bb;
figure 6 is a transverse section of the cylinder of the sealant its longitudinal section CC;
Fig.7 is a longitudinal and transverse sections of the rotor plate with a mechanism that compensates for centrifugal force;
on Fig - spool with a radial cut;
in FIG. 9 - schematically shown in stages the duty cycle of the engine: the compressor and the working chamber separately.

Устройство содержит корпус 1 (см.фиг.1), крышки 2, ротор 3, пластины ротора 4 и пластины уплотнения 5, рабочий вал 6, систему подачи топлива 7 (см.фиг.9), свечу зажигания 8, впускное 9 и выпускное 10 окна. Корпус 1 (см. фиг. 2) выполнен цилиндрическим. Внутреннее пространство корпуса 1 двигателя с двух сторон закрыто крышками 2 и разделено золотником 11 с радиальным вырезом 12 (см. фиг.8) на два соосных цилиндра 13 и 14 (см.фиг.2), один из которых играет роль компрессора 13, а второй - роль рабочей камеры 14, каждый с торцов поджат корпусами 15 подшипников скольжения 16 с наружным диаметром 17 (см.фиг.4), равным наружному диаметру 18 (см.фиг.3) корпуса 1, и снабжены цилиндрическими отверстиями 19(см.фиг.4), смещенными относительно центральной оси 20 на величину S, причем в эти цилиндрические отверстия 19 запрессованы подшипники скольжения 16(см.фиг.2), в которые вставлен цилиндр уплотнения 21. Цилиндр уплотнения 21 (см. фиг.6) состоит из цилиндрической части с днищем 22 и диска 23 с диаметром 24, равным наружному диаметру 25 цилиндрической части 22. Причем в диске 23 и днище цилиндра уплотнения 21 выполнено центральное отверстие 26, превосходящее по радиусу 27 суммарную величину смещения S (см.фиг.4) и радиус 28 (см.фиг.3) полого рабочего вала 6 двигателя. Крышки 2 (см.Фиг 2) выполнены в виде стаканов с центральными отверстиями 29, ось которых совпадает с осью 20 соосных цилиндров 13 и 14. В центральные отверстия 29 установлен полый рабочий вал 6 двигателя, снабженный обратными клапанами 30 и жестко установленными пластинами ротора 4 (см. фиг. 3) с противовесом 31. На поверхности 32 (см.фиг.7) пластины ротора 4, взаимодействующей с рабочей цилиндрической поверхностью (см.фиг.2) корпуса 1, установлена пластина уплотнения 5. Пластина уплотнения 5 (см.фиг.7) снабжена механизмом, компенсирующим центробежную силу, расположенным внутри пластины ротора 4 и противовеса 31. При этом пластина ротора 4 по периметру своими поверхностями 33 взаимодействует с возможностью перемещения с отверстием 34 (см. фиг. 5) в цилиндрическом уплотнителе 35. Бобышки 36 цилиндрического уплотнителя 35 вставлены в сквозные цилиндрические отверстия 37 (см.фиг.6), выполненные в диске 23 и днище цилиндра уплотнения 21 со смещением относительно центра 38 цилиндра уплотнения 21 на расстоянии S₁, равное разности наружного радиуса 39 цилиндра уплотнения 21 и наружного радиуса 40 (см. фиг. 5) цилиндрического уплотнителя 35. Цилиндрический уплотнитель 35 плотно охвачен по наружному диаметру 41 фиксаторами 42 (см.фиг. 6) цилиндра уплотнения 21. Цилиндр уплотнения 21 на цилиндрической части 22 снабжен прямоугольным вырезом 43 для пластины ротора 4 (см.фиг.3). В корпусах 15 (см. фиг.4) подшипников скольжения 16, взаимодействующих с золотником 11 (см.фиг.2), размещены окно выпуска 44 компрессора 13 и окно впуска 45 рабочей камеры 14. В рабочей камере 14 (см.фиг.9) имеется выпускное окно 10, максимально приближенное к месту контакта своей рабочей цилиндрической поверхности с наружной цилиндрической поверхностью 22 (см.фиг.6) цилиндра уплотнения 21 (см.фиг.9 ) по ходу вращения пластины-ротора 4. В компрессоре 13 имеется впускное окно 9, максимально приближенное к месту контакта своей рабочей цилиндрической поверхности с наружной цилиндрической поверхностью 22 (см. фиг. 6) цилиндра уплотнения 21 (см.фиг.9) против хода вращения пластины ротора 4. Механизм компенсации центробежной силы пластины уплотнения 5 (см. фиг. 7) состоит из полого цилиндра 46, расположенного в проточке 47 пластины ротора 4 и соединенного штоком 48 с подпружиненным грузиком 49, находящимся в проточке противовеса 50. Сила поджатая грузика 49 регулируется винтом 51, причем в полом цилиндре 46 установлена пружина 52, упирающаяся одним концом в буртики 53 полого цилиндра 46, а другим - в шайбу 54 штыря 55 пластины уплотнения 5.The device comprises a housing 1 (see Fig. 1), covers 2, rotor 3, rotor plates 4 and seal plates 5, working shaft 6, fuel supply system 7 (see Fig. 9), spark plug 8, inlet 9 and exhaust 10 windows. The housing 1 (see Fig. 2) is cylindrical. The internal space of the engine housing 1 is closed on both sides by covers 2 and is divided by a spool 11 with a radial cutout 12 (see Fig. 8) into two coaxial cylinders 13 and 14 (see Fig. 2), one of which plays the role of a compressor 13, and the second is the role of the working chamber 14, each from the ends pressed by the housings 15 of the sliding bearings 16 with an outer diameter of 17 (see figure 4) equal to the outer diameter 18 (see figure 3) of the housing 1, and equipped with cylindrical holes 19 (see 4), offset relative to the central axis 20 by an amount S, moreover, in these cylindrical holes 19 press These are sliding bearings 16 (see FIG. 2) into which the seal cylinder 21 is inserted. The seal cylinder 21 (see FIG. 6) consists of a cylindrical part with a bottom 22 and a disk 23 with a diameter 24 equal to the outer diameter 25 of the cylindrical part 22 Moreover, in the disk 23 and the bottom of the cylinder of the seal 21, a central hole 26 is made, exceeding in radius 27 the total displacement value S (see Fig. 4) and radius 28 (see Fig. 3) of the hollow working shaft 6 of the engine. The covers 2 (see FIG. 2) are made in the form of glasses with central holes 29, the axis of which coincides with the axis 20 of the coaxial cylinders 13 and 14. A hollow working shaft 6 of the engine is installed in the central holes 29, equipped with check valves 30 and rigidly mounted rotor plates 4 (see Fig. 3) with a counterweight 31. On the surface 32 (see Fig. 7) of the rotor plate 4, interacting with the working cylindrical surface (see Fig. 2) of the housing 1, a sealing plate 5. A sealing plate 5 (see .Fig. 7) is equipped with a mechanism to compensate for the centrifugal force, laid inside the rotor plate 4 and the counterweight 31. In this case, the rotor plate 4 around its perimeter 33 interacts with the possibility of movement with the hole 34 (see Fig. 5) in the cylindrical seal 35. The bosses 36 of the cylindrical seal 35 are inserted into the through cylindrical holes 37 ( see FIG. 6) made in the disk 23 and the bottom of the seal cylinder 21 with an offset relative to the center 38 of the seal cylinder 21 at a distance S ₁ equal to the difference between the outer radius 39 of the seal cylinder 21 and the outer radius 40 (see FIG. 5) a cylindrical seal 35. The cylindrical seal 35 is tightly covered by the outer diameter 41 of the latches 42 (see figure 6) of the seal cylinder 21. The cylinder of the seal 21 on the cylindrical part 22 is provided with a rectangular cutout 43 for the rotor plate 4 (see figure 3) . In the housings 15 (see figure 4) of the sliding bearings 16, interacting with the spool 11 (see figure 2), there is a release window 44 of the compressor 13 and an inlet window 45 of the working chamber 14. In the working chamber 14 (see figure 9 ) there is an outlet window 10, which is as close as possible to the point of contact of its working cylindrical surface with the outer cylindrical surface 22 (see Fig. 6) of the seal cylinder 21 (see Fig. 9) along the rotation of the rotor plate 4. The compressor 13 has an inlet window 9, as close as possible to the point of contact of its working cylindrical surface with the outer cylindrical surface 22 (see Fig. 6) of the seal cylinder 21 (see Fig. 9) against the course of rotation of the rotor plate 4. The centrifugal force compensation mechanism of the seal plate 5 (see Fig. 7) consists of a hollow cylinder 46 located in the groove 47 of the rotor plate 4 and connected by a rod 48 with a spring loaded weight 49 located in the counterweight groove 50. The force of the pressed weight 49 is regulated by a screw 51, and a spring 52 is installed in the hollow cylinder 46, abutting one end against the flange 53 of the hollow cylinder 46, and the other into the washer 54 pins 55 plates 5 seal.

Принцип работы двигателя показан на фиг.9:
а, b и с - рабочий цикл рабочей камеры 14;
d, e и f - рабочий цикл компрессора 13.The principle of operation of the engine is shown in Fig.9:
a, b and c - the working cycle of the working chamber 14;
d, e and f - the duty cycle of the compressor 13.

Причем вращающиеся части компрессора 13 и рабочей камеры 14 жестко присоединены к полому рабочему валу 6, поэтому их вращение происходит синхронно. Moreover, the rotating parts of the compressor 13 and the working chamber 14 are rigidly connected to the hollow working shaft 6, therefore, their rotation occurs synchronously.

Перед запуском двигателя в работу необходимо провернуть рабочий вал 6 (см. фиг.9) на два оборота. На первом обороте происходит процесс всасывания в компрессор 13 (см. фиг.9, d, е и f) топливно-воздушной смеси через систему подачи топлива 7 (на фиг.9, d, е и f система подачи топлива 7 показана условно) и впускное окно 9, а на втором - ее сжатие и перепуск в рабочую камеру 14 через окна выпуска 45 и впуска 44 и радиальный вырез 12 (см. фиг.8) золотника 11. Величина α радиального выреза 12 определяет степень сжатия топливно-воздушной смеси в компрессоре 13 (см. фиг.9). На фиг.9 схематично показана зона 12, где переходит перепуск из компрессора 13 в рабочую камеру 14. Одновременно с перепуском в начальный период происходит продувка компрессора 13 и рабочей камеры 14. После поступления топливно-воздушной смеси в рабочую камеру 14 (см. фиг. 9, а) происходит ее воспламенение при помощи свечи зажигания 8 - способы воспламенения могут быть различными, что означает начало рабочего хода. Давление, возникшее от сжигания топливно-воздушной смеси, действует на выступающую из цилиндра уплотнения 21 часть пластины ротора 4 и создает крутящий момент. Крутящий момент поворачивает пластину ротора 4 вокруг оси 20 до окна выпуска 10, при котором воздействие крутящего момента практически равно нулю, что означает конец рабочего хода (см. фиг.9, b). Затем пластина ротора 4 проходит окно выпуска 10 и впускное окно 44 (см. фиг. 9, с) и, при дальнейшем вращении пластины ротора 4, начинается увеличение внутреннего объема рабочей камеры 14, в результате рабочая камера 14 заполняется сжатой топливно-воздушной смесью из компрессора 13 через окна выпуска 45 и впуска 44 и радиальный вырез 12 золотника 11. Компрессор 13 работает синхронно с рабочей камерой 14, положение пластин ротора 4 рабочей камеры 14 и компрессора 13 в рабочем цикле показано на фиг.9: а соответствует положению d, b - е, с - f. Before starting the engine into operation, it is necessary to rotate the working shaft 6 (see Fig. 9) by two turns. At the first revolution, the process of suction into the compressor 13 (see Fig. 9, d, e and f) of the air-fuel mixture through the fuel supply system 7 (in Fig. 9, d, e and f the fuel supply system 7 is shown conditionally) and the inlet window 9, and on the second, its compression and bypass into the working chamber 14 through the outlet windows 45 and the inlet 44 and the radial cut 12 (see Fig. 8) of the spool 11. The value of α of the radial cut 12 determines the compression ratio of the fuel-air mixture in compressor 13 (see Fig. 9). Fig. 9 schematically shows the zone 12 where the bypass from the compressor 13 to the working chamber 14 passes. Simultaneously with the bypass, the compressor 13 and the working chamber 14 are purged. After the fuel-air mixture enters the working chamber 14 (see Fig. 9a) it ignites with a spark plug 8 - ignition methods can be different, which means the beginning of the working stroke. The pressure resulting from the combustion of the fuel-air mixture acts on the part of the rotor plate 4 protruding from the seal cylinder 21 and creates a torque. The torque rotates the rotor plate 4 around the axis 20 to the exhaust window 10, at which the effect of the torque is almost zero, which means the end of the stroke (see Fig. 9, b). Then the rotor plate 4 passes the exhaust window 10 and the inlet window 44 (see Fig. 9, c) and, with further rotation of the rotor plate 4, the internal volume of the working chamber 14 begins to increase, as a result of which the working chamber 14 is filled with a compressed air-fuel mixture from the compressor 13 through the windows of the outlet 45 and inlet 44 and the radial cutout 12 of the spool 11. The compressor 13 operates in synchronization with the working chamber 14, the position of the plates of the rotor 4 of the working chamber 14 and the compressor 13 in the working cycle is shown in Fig.9: a corresponds to the position d, b - e, s - f.

В пластине ротора 4 компрессора 13, после прохождения пластиной ротора 4 впускного окна 9 (см. фиг.9, d) начинается цикл всасывания топливно-воздушной смеси через впускное окно 9 из топливной системы 7. Топливно-воздушная смесь перед пластиной ротора 4, то есть со стороны окна выпуска 45 сжимается в результате уменьшения при вращении пластины ротора 4 внутреннего объема компрессора 13 до прохождения пластиной ротора 4 рабочей камеры 14 окна впуска 44 (см. фиг.9, с и f). Далее сжатая топливно-воздушная смесь через окна 44, 45 и радиальный вырез 12 поступает из компрессора 13 в рабочую камеру 14 до прохождения пластиной ротора 4 компрессора 13 окна выпуска 45 (см фиг.9 от f до d). In the rotor plate 4 of the compressor 13, after the rotor plate 4 passes through the inlet window 9 (see Fig. 9, d), the suction cycle of the air-fuel mixture through the inlet window 9 from the fuel system 7 begins. The air-fuel mixture in front of the rotor plate 4, then there is, from the side of the exhaust window, 45 is compressed as a result of a decrease in the rotation of the rotor plate 4 of the internal volume of the compressor 13 until the rotor plate 4 passes through the working chamber 14 of the inlet window 44 (see Fig. 9, c and f). Next, the compressed air-fuel mixture through the windows 44, 45 and the radial cutout 12 enters from the compressor 13 into the working chamber 14 until the rotor plate 4 of the compressor 13 passes through the exhaust window 45 (see Fig. 9 from f to d).

При вращении пластины ротора 4 (см. фиг.9) происходит изменение внутреннего объема цилиндра уплотнения 21, площади пластины ротора 4 рабочей камеры 14, на которую воздействует сила, возникающая при воспламенении топливно-воздушной смеси, и объема внутреннего пространства компрессора 13 благодаря тому, что корпуса 15 (см. фиг.3) с подшипниками скольжения 16 благодаря своим цилиндрическим отверстиям 19 (см. фиг.4), смещенными относительно центральной оси 20 на величину S, в которые установлен цилиндр уплотнения 21 (см. фиг.3), благодаря чему при вращении пластины ротора 4 происходит в компрессоре 13 всасывание и сжимание топливно-воздушной смеси, в рабочей камере 14 при сжигании топливно-воздушной смеси - вращение рабочего вала 6, а в цилиндре уплотнения 21 - циркуляция смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). When the rotor plate 4 rotates (see Fig. 9), the internal volume of the seal cylinder 21 changes, the area of the rotor plate 4 of the working chamber 14, which is affected by the force arising from the ignition of the fuel-air mixture, and the volume of the internal space of the compressor 13 due to that the housing 15 (see figure 3) with sliding bearings 16 due to its cylindrical holes 19 (see figure 4), offset relative to the Central axis 20 by an amount S, in which the seal cylinder 21 is installed (see figure 3), thanks to which, when rotating the pl In the compressor 13, the fuel-air mixture is sucked and compressed, in the working chamber 14, when the fuel-air mixture is burned, the working shaft 6 rotates, and in the seal cylinder 21, the circulation of the cutting fluid (coolant).

На фиг.9 показано: при вращении пластины ротора 4 внутри цилиндрической плоскости 13 или 14 за счет того, что пластина ротора 4 то входит, то выходит из цилиндра уплотнения 21 через цилиндрический уплотнитель 35, в результате внутренний объем цилиндра уплотнения 21 меняется, благодаря чему за счет обратных клапанов 30 (см. фиг.2) происходит процесс циркуляции СОЖ, проходящей через полый рабочий вал 6. Fig. 9 shows: when the rotor plate 4 rotates inside the cylindrical plane 13 or 14 due to the fact that the rotor plate 4 either enters or leaves the seal cylinder 21 through the cylindrical seal 35, as a result, the internal volume of the seal cylinder 21 changes, due to which due to the check valves 30 (see Fig. 2), the coolant circulates through the hollow working shaft 6.

В период подачи топливно-воздушной смеси из компрессора 13 (см фиг.9 от с, f до a, d) в рабочую камеру 14, то есть в период между двумя рабочими ходами вращение рабочего вала 6 происходит за счет кинетической энергии противовеса 31. При недостаточности веса противовесов 31 к рабочему валу 6 может присоединяться маховик (на фиг. не показан), расположенный за пределами двигателя. Вместо маховика и для увеличения суммарной мощности к двигателю может присоединяться точно такой же двигатель с общим рабочим валом 6, но со смещением фазы рабочего хода относительно первого двигателя. Причем количество совмещенных двигателей с общим рабочим валом ограничивается только внутренним объемом пространства, в которое будет устанавливаться двигатель. During the supply of the air-fuel mixture from the compressor 13 (see Fig. 9 from c, f to a, d) into the working chamber 14, that is, between the two working strokes, the rotation of the working shaft 6 occurs due to the kinetic energy of the counterweight 31. When insufficient weight of the counterweights 31 to the working shaft 6 can be attached to a flywheel (not shown in Fig.), located outside the engine. Instead of the flywheel and to increase the total power, the exact same engine with a common working shaft 6 can be connected to the engine, but with a phase shift of the stroke relative to the first engine. Moreover, the number of combined engines with a common working shaft is limited only by the internal volume of the space in which the engine will be installed.

Во время вращения пластины ротора 4 (см. фиг.3) возникает центробежная сила, действующая на пластину уплотнения 5, увеличивая силу прижатия пластины уплотнения 5 к цилиндрической плоскости 13 или 14, это приводит к увеличению силы трения в паре пластина уплотнения 5 - цилиндрическая плоскость 13 или 14, что соответственно приводит к снижению КПД. Для исключения этого недостатка применяется механизм компенсации центробежной силы пластины уплотнения 5 (см. фиг.7). During rotation of the rotor plate 4 (see Fig. 3), a centrifugal force arises acting on the seal plate 5, increasing the pressing force of the seal plate 5 against the cylindrical plane 13 or 14, this leads to an increase in the friction force in the pair of the seal plate 5 - a cylindrical plane 13 or 14, which accordingly leads to a decrease in efficiency. To eliminate this drawback, a compensation mechanism for the centrifugal force of the seal plate 5 is used (see Fig. 7).

Механизм компенсации центробежной силы пластины уплотнения 5 (см. фиг.7) работает следующим образом: подпружиненный грузик 49 через шток 48 и полый цилиндр 46, расположенный в проточке 47 пластины ротора 4, поджимает пластину уплотнения 5 к цилиндрической плоскости 13 или 14 (см. фиг.2). При вращении рабочего вала 6 (см. фиг.7), под действием центробежных сил грузик 49 стремится сместиться от центральной оси 20, увлекая за собой через шток 48 полый цилиндр 46, который своими буртиками 53 сжимает пружину 52. С другой же стороны пружину 52 поджимает шайба 54, которая через штырь 55 соединена с пластиной уплотнения 5, на которую также действует центробежная сила, направленная от центральной оси 20 и дополнительно прижимающая пластину уплотнения 5 к рабочей цилиндрической поверхности цилиндров 13 или 14 (см.фиг. 2). В результате дополнительное прижатие пластины уплотнения 5 (см.фиг.7) к рабочей цилиндрической поверхности цилиндров 13 или 14 (см.фиг.2) компенсируется силой пружины 53 (см.фиг.7), что приводит к снижению силы трения. При помощи винта 51 регулируется усилие поджатия грузика 49, благодаря чему регулируется величина смещения грузика 49 от центральной оси 20 и как следствие сила сжатия пружины 53, что приводит к возможности регулирования силы прижатия пластины уплотнения 5 к рабочей цилиндрической поверхности цилиндров 13 или 14 (см.фиг.20). The compensation mechanism of the centrifugal force of the seal plate 5 (see Fig. 7) works as follows: a spring-loaded weight 49 through the rod 48 and a hollow cylinder 46 located in the groove 47 of the rotor plate 4, compresses the seal plate 5 to the cylindrical plane 13 or 14 (see figure 2). When the working shaft 6 rotates (see Fig. 7), under the action of centrifugal forces, the weight 49 tends to move away from the central axis 20, dragging the hollow cylinder 46 through the rod 48, which compresses the spring 52 with its collars 53. On the other hand, the spring 52 the washer 54 is pressed, which is connected through the pin 55 to the seal plate 5, which is also affected by the centrifugal force directed from the central axis 20 and additionally presses the seal plate 5 to the working cylindrical surface of the cylinders 13 or 14 (see Fig. 2). As a result, the additional pressing of the seal plate 5 (see Fig. 7) to the working cylindrical surface of the cylinders 13 or 14 (see Fig. 2) is compensated by the force of the spring 53 (see Fig. 7), which leads to a decrease in the friction force. Using the screw 51, the preload force of the weight 49 is regulated, due to which the displacement of the weight 49 from the central axis 20 and, as a consequence, the compression force of the spring 53 are regulated, which makes it possible to control the pressing force of the seal plate 5 to the working cylindrical surface of the cylinders 13 or 14 (see Fig.20).

Наличие крышек 2 (фиг.10) позволяет изолировать внутреннее пространство корпуса 1 и зафиксировать рабочий вал 6 относительно центральной оси 20 при помощи центральных отверстий 29, при этом в отверстия 29 могут устанавливаться подшипники (не показаны, любой конструкции в зависимости от суммарной мощности двигателя. The presence of covers 2 (Fig. 10) allows isolating the internal space of the housing 1 and fixing the working shaft 6 relative to the central axis 20 using central holes 29, while bearings can be installed in the holes 29 (not shown, of any design depending on the total engine power.

Несанкционированные перетоки топливно-воздушной смеси и СОЖ устраняются уплотнительными элементами (не показаны из-за большого числа возможных вариантов). Unauthorized flows of the fuel-air mixture and coolant are eliminated by sealing elements (not shown due to the large number of possible options).

Технико-экономическая эффективность прелагаемого роторно-пластинчатого двигателя складывается в результате повышения кпд до 60% и продолжительности срока службы за счет жесткой связи пластины ротора с рабочим валом двигателя, уменьшения центробежных сил пластин уплотнения и использования изменяющегося объема цилиндра уплотнителя в качестве смазывающе-охлаждающей системы. The technical and economic efficiency of the proposed rotary vane engine develops as a result of an increase in efficiency up to 60% and a longer service life due to the rigid connection of the rotor plate with the working shaft of the engine, reduction of the centrifugal forces of the seal plates and the use of the varying volume of the seal cylinder as a lubricating-cooling system.

Claims

A rotary vane engine comprising a housing, covers, a rotor, rotor plates and seal plates, a working shaft, a fuel supply system, a spark plug, an intake and exhaust window, characterized in that the housing is cylindrical, with the interior of the engine housing on both sides it is closed by covers and divided by a spool with a radial cut into coaxial compressor and a working chamber, drawn from the ends by bearings of bearings with an outer diameter equal to the outer diameter of the housing, equipped with a cylindrical and holes offset relative to the central axis by an amount S, and sliding bearings are pressed into these cylindrical holes, into which a seal cylinder is inserted, consisting of a cylindrical part with a bottom and a disk with a diameter equal to the outer diameter of the cylindrical part, moreover, in the disk and the bottom of the seal cylinder a central hole is made, exceeding in radius the total amount of displacement S and the radius of the hollow working shaft of the engine, while the covers are made in the form of glasses with central holes, the axis which coincides with the axis of the compressor and the working chamber, a hollow working shaft of the engine is installed in the central holes, equipped with check valves and rigidly mounted rotor plates with a counterweight, and on the plane of the rotor plate interacting with the housing, a seal plate equipped with a mechanism compensating centrifugal force is installed, located inside the rotor plate and the counterweight, while the rotor plate around the perimeter interacts with its surfaces with the possibility of movement with a hole in the qi a cylindrical seal, the bosses of which are inserted into the through holes made in the disk and the bottom of the seal cylinder with an offset S ₁ from the center of the seal cylinder equal to the difference between the outer radius of the seal cylinder and the outer radius of the cylindrical seal, which is tightly covered by the clamp diameter of the seal cylinder, moreover, the sealing cylinder on the cylindrical part is provided with a rectangular cutout for the rotor plate, and the release window is placed in the housings of the sliding bearings the compressor and the inlet window of the working chamber, in the working chamber there is an outlet window that is as close as possible to the point of contact with the outer cylindrical surface of the seal cylinder in the direction of rotation of the rotor plate, and the compressor has an inlet window that is as close as possible to the point of contact with the outer cylindrical surface of the seal cylinder against the course of rotation of the rotor plate, while the compensation mechanism of the centrifugal force of the seal plate consists of a hollow cylinder located in the groove of the rotor plate and connected by a rod with a spring-loaded weight located in the counterweight groove, while the weight of the weight is regulated by a screw, and a spring is installed in the hollow cylinder, abutting one end against the shoulder of the hollow cylinder and the other against the washer of the seal plate pin.