RU2237174C1

RU2237174C1 - Rotary vane machine

Info

Publication number: RU2237174C1
Application number: RU2003101928/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Замаратский (RU); Ю.И. Замаратский
Original assignee: Замаратский Юрий Иннокентьевич
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-09-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed machine has cylindrical housing with three working chambers formed by three cylindrical surfaces smoothly conjugated with each other in form of three projections. Centers of cylindrical surfaces lie on vertices of equilateral triangle whose center coincides with center of rotor in contact with three projections by three spring-loaded vanes arranged at angle of 120 degrees between vanes. Each projection accommodates combustion chamber with intake and outlet flat valves rigidly mounted on rocker. Outlet flat valve is rigidly secured on short arm of rocker. Rocker is spring-loaded relative to axle and is provided with curve to open inlet valve and close outlet valve, and vice versa. Rotor is sealed on its end face surface by spring-loaded disk whose outer contour follows inner surface of housing.

EFFECT: increased efficiency in operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве насосов компрессоров, ДВС и других машин.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of compressor pumps, internal combustion engines and other machines.

Известна роторно-лопастная машина, содержащая цилиндрический корпус и ротор с двумя подпружиненными лопастями, расположенный с возможностью касания по линии с цилиндрической поверхностью корпуса (см. SU 1733642 A1, F 01 C 1/344, 15.05.1992 г.).Known rotor-blade machine containing a cylindrical body and a rotor with two spring-loaded blades, arranged to touch in line with the cylindrical surface of the body (see SU 1733642 A1, F 01 C 1/344, 05/15/1992).

Известна роторно-лопастная машина, содержащая цилиндрический корпус с приливом и диаметрально противоположными внутренними выступами, образующие две камеры, размещенные в корпусе ротор с двумя подпружиненными лопастями, впускной и выпускной клапаны в нижней части корпуса по обе стороны от выступа, в приливе корпуса выполнена камера сгорания, расположенная по обе стороны от вертикальной оси машины, в которой размещены пластинчатые клапаны, один для впуска горючей смеси, другой для выпуска сгоревших газов (см. FR 2045163 А, F 02 B 53/00, 26.02.1971 г.).A rotary vane machine is known, comprising a cylindrical body with a tide and diametrically opposite inner protrusions, forming two chambers located in the rotor body with two spring-loaded blades, an intake and exhaust valve in the lower part of the body on both sides of the protrusion, a combustion chamber is made in the tide of the body located on both sides of the vertical axis of the machine in which the plate valves are located, one for the inlet of the combustible mixture, the other for the release of burnt gases (see FR 2045163 A, F 02 B 53/00, 02.26.1971).

Известна роторно-лопастная машина, содержащая цилиндрический корпус с приливом, размещенный в корпусе ротор с двумя подпружиненными лопастями, контактирующий с подпружиненной деталью с скругленной гранью в приливе корпуса, а с торцевой поверхности уплотнен подпружиненным диском, наружный диаметр которого равен цилиндрической части корпуса, впускной и выпускной клапаны, а в приливе корпуса выполнена камера сгорания, расположенная по обе стороны от вертикальной оси машины, в которой размещены подпружиненные клапаны: один для впуска горючей смеси, другой для выпуска сгоревших газов (см. заявка №2001100584/06/000541 от 16.05.2002).Known rotor-vane machine containing a cylindrical body with a tide, a rotor with two spring-loaded blades placed in the body, in contact with a spring-loaded part with a rounded face in the body tide, and sealed from the end surface by a spring-loaded disk, the outer diameter of which is equal to the cylindrical part of the body, the inlet and exhaust valves, and in the tide of the body a combustion chamber is located located on both sides of the vertical axis of the machine, in which spring-loaded valves are placed: one for the intake of mountains vapor mixture, another for the release of burnt gases (see application No. 2001100584/06/000541 of 05.16.2002).

Однако у данной роторно-лопастной машины недостаточна равномерность вращения вала ввиду того, что за один оборот лопасти совершается один рабочий ход, а наличие подпружиненных клапанов в камере сгорания требует тарировки пружин клапанов, а пружина клапана для выпуска сгоревших газов не может обеспечить максимальный выход газов, так как давление их по мере выхода из-под клапана уменьшается, что и приведет к неполному освобождению камеры сгорания от сгоревших газов, а следовательно, и к снижению мощности двигателя.However, this rotor-blade machine has insufficient uniformity of rotation of the shaft due to the fact that one working stroke is made in one revolution of the blade, and the presence of spring-loaded valves in the combustion chamber requires calibration of the valve springs, and the valve spring for the release of burnt gases cannot provide the maximum gas output, since their pressure decreases as they exit from under the valve, which will lead to incomplete release of the combustion chamber from burnt gases, and therefore to a decrease in engine power.

Целью настоящего изобретения является повышение равномерности вращения вала и повышение мощности двигателя.The aim of the present invention is to increase the uniformity of rotation of the shaft and increase engine power.

Указанная цель достигается тем, что цилиндрический корпус выполнен с тремя рабочими камерами, образованными тремя цилиндрическими поверхностями, сопряженными плавно друг с другом в виде трех выступов, а центры цилиндрических поверхностей лежат на вершинах равностороннего треугольника, центр которого совпадает с центром ротора, касающегося с тремя выступами своими тремя подпружиненными лопастями с углом между ними в 120 градусов, а в каждом из трех выступов смонтирована камера сгорания с впускными и выпускными клапанами, жестко смонтированными на качающемся коромысле, ось которого разделяет его на длинное и короткое плечо, на котором жестко закреплен выпускной пластинчатый клапан, а само коромысло подпружинено на оси и имеет изгиб, позволяющий открываться впускному клапану и закрываться выпускному и наоборот, а ротор торцевой поверхностью уплотнен подпружиненным диском, наружный обвод которого копирует внутреннюю поверхность корпуса.This goal is achieved by the fact that the cylindrical body is made with three working chambers formed by three cylindrical surfaces, mating smoothly with each other in the form of three protrusions, and the centers of the cylindrical surfaces lie on the vertices of an equilateral triangle, the center of which coincides with the center of the rotor tangent to three protrusions with its three spring-loaded blades with an angle between them of 120 degrees, and in each of the three protrusions a combustion chamber with inlet and outlet valves is mounted, rigidly mounted in the swinging beam, the axis of which divides it into a long and short shoulder, on which the exhaust plate valve is rigidly fixed, and the beam itself is spring-loaded on the axis and has a bend that allows the inlet valve to open and close the exhaust valve and vice versa, and the rotor with the end surface is sealed with a spring-loaded disk , the outer contour of which copies the inner surface of the housing.

Существенными отличиями данной заявки является то, что цилиндрический корпус с тремя рабочими камерами, образованными тремя цилиндрическими поверхностями, плавно сопряженными друг с другом в виде трех выступов, а ротор оснащен тремя подпружиненными лопастями с углом между ними в 120 градусов и своей торцевой поверхностью подпружиненным диском, наружный обвод которого копирует внутреннюю поверхность корпуса. В каждом из трех выступов смонтирована камера сгорания с впускными и выпускными клапанами, жестко смонтированные на качающемся коромысле, ось которого разделяет его на длинное и короткое плечо, на котором жестко закреплен выпускной пластинчатый клапан, а само коромысло подпружинено на оси и имеет изгиб, позволяющий открываться впускному клапану и закрываться выпускному и наоборот.Significant differences of this application is that the cylindrical body with three working chambers formed by three cylindrical surfaces smoothly mated with each other in the form of three protrusions, and the rotor is equipped with three spring-loaded blades with an angle between them of 120 degrees and its end surface with a spring-loaded disk, the outer contour of which copies the inner surface of the housing. In each of the three protrusions, a combustion chamber with intake and exhaust valves is mounted rigidly mounted on a swinging beam, the axis of which divides it into a long and short shoulder, on which the exhaust plate valve is rigidly fixed, and the beam itself is spring-loaded and has a bend that allows it to open inlet valve and close the exhaust valve and vice versa.

На чертеже представлен общий вид роторно-лопастной машины, сечение по I-I и узел А с сечением по II-II.The drawing shows a General view of a rotary vane machine, a section along I-I and node A with a section along II-II.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Роторно-лопастная машина состоит из корпуса 1 с тремя рабочими камерами 2, плавно сопряженными в выступах 3. Внутри корпуса 1 размещен ротор 4 с тремя лопастями 5, подпружиненными пружинами 6. Ротор 4 смонтирован на валу 7 и опирается на шарикоподшипники 8, установленные в боковых крышках 9 корпуса 1. Ротор 4 сбоку уплотнен подпружиненным диском 10, боковая поверхность которого копирует внутреннюю полость корпуса 1. В каждом из выступов 3 симметрично его оси смонтированы всасывающий клапан 11 и выхлопной клапан 12, а также и камера сгорания 13, оснащенная выпускным пластинчатым клапаном 14 и впускным клапаном 15, жестко смонтированными на коромысле 16, подпружиненным пружиной кручения 17. Ось 18 коромысла 16 смонтирована на двух ушках 19, установленных на днище 20 камеры сгорания 13. В выступах 3 размещена подпружиненная прямоугольная деталь с скругленной гранью 21, контактирующая с боковой поверхностью ротора 4. Свеча зажигания 22 расположена в камере сгорания 13. В каждом из выступов 3 выполнены окна: одно 23 для выпуска отработанных газов, другое 24 для всасывания горючей смеси.The rotor-vane machine consists of a housing 1 with three working chambers 2, smoothly conjugated in the protrusions 3. Inside the housing 1 there is a rotor 4 with three blades 5, spring-loaded springs 6. The rotor 4 is mounted on the shaft 7 and rests on ball bearings 8 mounted in the side covers 9 of the housing 1. The rotor 4 is sealed sideways by a spring-loaded disk 10, the side surface of which copies the internal cavity of the housing 1. In each of the protrusions 3, a suction valve 11 and an exhaust valve 12 are mounted symmetrically to its axis, as well as a combustion chamber 13 equipped with the output plate valve 14 and the intake valve 15, rigidly mounted on the beam 16, spring-loaded with a torsion spring 17. The axis 18 of the beam 16 is mounted on two ears 19 mounted on the bottom 20 of the combustion chamber 13. In the protrusions 3 there is a spring-loaded rectangular part with a rounded face 21 in contact with the side surface of the rotor 4. The spark plug 22 is located in the combustion chamber 13. In each of the protrusions 3 there are windows: one 23 for exhaust gas, the other 24 for the intake of a combustible mixture.

Работа роторно-лопастной машины.The operation of a rotary vane machine.

При работе роторно-лопастной машины в режиме ДВС вращение от стартера передается валу 7 ротора 4 (механизм передачи вращения условно не показан), выхлопной клапан 12 в каждом из выступов 3 закрыт, а всасывающий клапан 11 открыт (механизм открытия и закрытия клапанов условно не показан). Лопасть 5 в каждой из рабочих камер 2 засасывает горючую смесь через окно 24 и открытый всасывающий клапан 11, а следующая за ней лопасть 5 сжимает горючую смесь, которая, преодолевая сопротивление пружины 17, открывает клапан 15 и закрывает с помощью коромысла 16 клапан 14, происходит зажигание горючей смеси от свечи 22, давление газов закрывает клапан 15 и открывает выпускной клапан 14 и, действуя на лопасть 5, поворачивает ротор 4 вместе с валом 7. В конце поворота лопасти 5 открывается выхлопной клапан 12 и сгоревшая смесь через окно 23 выходит наружу. Таким образом в каждой из трех рабочих камер 2 за один оборот ротора 4 происходит по одному рабочему ходу, что позволяет повысить равномерность вращения вала 7, а ротор 4 выполняет роль маховика.When the rotor-blade machine is in the ICE mode, rotation from the starter is transmitted to the shaft 7 of the rotor 4 (rotation transmission mechanism is not shown conventionally), the exhaust valve 12 in each of the protrusions 3 is closed, and the suction valve 11 is open (the valve opening and closing mechanism is not shown ) The blade 5 in each of the working chambers 2 sucks the combustible mixture through the window 24 and the open suction valve 11, and the next blade 5 compresses the combustible mixture, which, overcoming the resistance of the spring 17, opens the valve 15 and closes the valve 14 using the rocker 16, ignition of the combustible mixture from the candle 22, the gas pressure closes the valve 15 and opens the exhaust valve 14 and, acting on the blade 5, rotates the rotor 4 together with the shaft 7. At the end of the rotation of the blade 5, the exhaust valve 12 opens and the burnt mixture through the window 23 exits. Thus, in each of the three working chambers 2, for one revolution of the rotor 4, one working stroke occurs, which makes it possible to increase the uniformity of rotation of the shaft 7, and the rotor 4 acts as a flywheel.

Технико-экономическая или иная эффективность.Feasibility or other efficiency.

ДВС на основе роторно-лопастной машины полностью уравновешен, а наличие надежного управления клапанами в камере сгорания позволяет повысить экономию топлива, повысить мощность двигателя.An internal combustion engine based on a rotary vane machine is completely balanced, and the availability of reliable valve control in the combustion chamber allows to increase fuel economy and increase engine power.

Простота изготовления двигателя по сравнению с кривошипно-шатунным двигателем значительно снизит затраты на его изготовление.The simplicity of engine manufacturing compared with a crank engine will significantly reduce the cost of its manufacture.

Изобретение позволяет осуществить двигатель, состоящий из нескольких секций.The invention allows the implementation of an engine consisting of several sections.

Claims

A rotor-blade machine comprising a cylindrical body with a tide and diametrically opposite protrusions, forming two chambers, an inlet and an outlet window located in the lower part of the body on both sides of the lower protrusion, and a rotor with two spring-loaded blades with the ability to touch both protrusions in the tide of the case a combustion chamber is placed in which spring-loaded valves are placed, one for the inlet of the combustible mixture, the other for the release of burnt gases, the rotor on the side surface is sealed with a spring-loaded part with a round a face located in the tide of the casing, and with the end surface, the rotor is sealed with a spring-loaded disk, the diameter of which is equal to the cylindrical part of the casing, characterized in that the cylindrical casing is made with three working chambers formed by three cylindrical surfaces smoothly mating with each other in the form of three protrusions , and the centers of the cylindrical surfaces lie on the vertices of an equilateral triangle, the center of which coincides with the center of the rotor, which contacts three protrusions with its three spring-loaded blades with an angle between them of 120 °, and in each of the three protrusions there is a combustion chamber with inlet and outlet plate valves rigidly mounted on a swinging beam, the axis of which divides it into long and short shoulders, on which the exhaust plate valve is rigidly fixed, and the beam is spring-loaded on the axis and has a bend that allows the inlet valve to open and the outlet valve is closed and vice versa, and the rotor is sealed with a spring-loaded disk with its end surface, the outer contour of which copies inside nyuyu surface of the housing.