RU2251007C2

RU2251007C2 - Rotary engine

Info

Publication number: RU2251007C2
Application number: RU2002117236/06A
Authority: RU
Inventors: В.М. Панченко (RU); В.М. Панченко
Original assignee: Панченко Владимир Митрофанович
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2005-04-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines.

SUBSTANCE: invention relates to drive engines using steam or compressed air as working medium. Proposed rotary engine contains at least two sections whose profiles rotors are installed on one axle with angular displacement relative to each other. Separating shutter and at least one sealing member in contact with working surface of rotor are installed in space of housing of each section. Rotor is provided with working chamber made in form of cavity on its working surface to form side walls limiting length of cavity along axis of rotor. Engine s provided with outlet channels made in housing and located before sealing members in direction of rotation of rotor.

EFFECT: simplified design of engine members, increased efficiency in operation, improved ecological characteristics.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания и к приводным двигателям, использующим в качестве рабочего тела пар или сжатый воздух.The invention relates to the field of energy and transport engineering, in particular to internal combustion engines and to drive engines using steam or compressed air as a working fluid.

Известен роторный двигатель, содержащий корпус, в расточке которого установлен профилированный по окружности ротор, снабженный, по меньшей мере, одним уступом, плавно переходящим в диаметр, выполненный по спирали Архимеда, разделительную заслонку, отделяющую рабочую камеру от нерабочей и размещенную между элементами для подвода рабочего тела и отвода отработавшего рабочего тела (см. RU 2116475 С1, МПК F 02 В 53/00, опубл. 27.07.1998).Known rotary engine containing a housing in the bore of which is mounted a circumferentially shaped rotor, equipped with at least one ledge, smoothly turning into a diameter, made in the spiral of Archimedes, a dividing shutter that separates the working chamber from idle and placed between the elements for supplying the working body and removal of the spent working fluid (see RU 2116475 C1, IPC F 02 B 53/00, publ. 07.27.1998).

Известен роторный двигатель, содержащий корпус, элементы подвода рабочего тела, выполненные в виде каналов на разделительной заслонке, соединенной с поршнем, профилированный ротор, по крайней мере, с одним уступом, стакан, в котором происходит сжатие подаваемого в него рабочего тела при помощи поршня, и содержащий отверстия для подачи рабочего тела в камеру сжатия, вывода отработавшего рабочего тела и отверстие для подачи сжатого рабочего тела через канал в заслонке из аналогичной роторной секции в рабочую камеру, образовываемую заслонкой и уступом ротора. Работают одновременно две или несколько роторных секций, установленных на одной оси, роторы которых смещены по окружности относительно другого на определенный угол, а также предусмотрены уплотнительные элементы, встроенные в корпус для обеспечения жесткости пары “ротор-корпус” (см. RU 2175397 С2, МПК F 02 В 53/00, опубл. 20.06.2001).Known rotary engine, comprising a housing, elements for supplying a working fluid, made in the form of channels on a dividing flap connected to the piston, a profiled rotor with at least one ledge, a glass in which the working fluid supplied to it by means of a piston is compressed, and containing holes for supplying the working fluid to the compression chamber, withdrawing the spent working fluid and an opening for supplying the compressed working fluid through the channel in the shutter from a similar rotor section into the working chamber, the shutter is formed th and the shoulder of the rotor. Two or several rotor sections are installed at the same time, mounted on the same axis, the rotors of which are circumferentially displaced relative to the other by a certain angle, and there are also sealing elements integrated in the housing to ensure the rigidity of the rotor-housing pair (see RU 2175397 C2, IPC F 02 B 53/00, publ. 06/20/2001).

Недостатками известных двигателей являются несовершенство конструкции рабочей камеры, при которой заслонка, соскальзывая с уступа ротора, производит удар по его поверхности, а также повышенная шумность работы из-за централизованного вывода отработавшего рабочего тела в атмосферу.The disadvantages of the known engines are the imperfection of the design of the working chamber, in which the shutter, sliding off the ledge of the rotor, makes a blow on its surface, as well as increased noise operation due to the centralized withdrawal of the spent working fluid into the atmosphere.

Задача предлагаемого изобретения заключается в упрощении конструкции элементов двигателя, повышении эффективности его работы, а также в улучшении его экологических характеристик и уменьшении шумности работы.The objective of the invention is to simplify the design of engine components, increase its efficiency, as well as improve its environmental performance and reduce noise.

Поставленная задача достигается тем, что в роторном двигателе, содержащем, по меньшей мере, две секции, профилированные роторы которых установлены на одной оси с угловым смещением один относительно другого, а в полости корпуса каждой секции размещены разделительная заслонка и, по меньшей мере, один уплотнительный элемент, контактирующие с рабочей поверхностью ротора, согласно изобретению ротор имеет рабочую камеру, выполненную в виде углубления на его рабочей поверхности с образованием боковых стенок, ограничивающих длину углубления вдоль оси ротора, двигатель снабжен выходными каналами, выполненными в корпусе и расположенными перед уплотнительными элементами по ходу вращения ротора.The task is achieved in that in a rotary engine containing at least two sections, the profiled rotors of which are mounted on the same axis with an angular displacement one relative to the other, and in the cavity of the housing of each section there is a separation shutter and at least one sealing the element in contact with the working surface of the rotor, according to the invention, the rotor has a working chamber made in the form of a recess on its working surface with the formation of side walls that limit the length of the recess in ol rotor axis, the motor output is provided with channels made in the housing and disposed in front of the sealing members during the rotation of the rotor.

Поставленная задача решается также тем, что ротор может быть выполнен цилиндрическим и установлен с эксцентриситетом относительно оси цилиндрической полости корпуса.The problem is also solved by the fact that the rotor can be made cylindrical and mounted with an eccentricity relative to the axis of the cylindrical cavity of the housing.

Поставленная задача решается также тем, что он может быть снабжен выхлопным клапаном, встроенным в корпус и выполненным с возможностью его закрытия под действием давления отработавшего рабочего тела.The problem is also solved by the fact that it can be equipped with an exhaust valve built into the housing and made with the possibility of its closure under the pressure of the spent working fluid.

Поставленная задача решается также тем, что выхлопной клапан может быть выполнен с возможностью, при своем закрытии, одновременного открытия запорного органа, обеспечивающего дозированную подачу рабочего тела в рабочую камеру.The problem is also solved by the fact that the exhaust valve can be configured to, when it is closed, simultaneously open the shut-off element, which provides a metered supply of the working fluid to the working chamber.

На фиг.1 изображен поперечный разрез одной секции двигателя.Figure 1 shows a cross section of one section of the engine.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.

Секция описываемого двигателя содержит пустотелый корпус 1 с впрессованной в него гильзой 2, в котором установлен профилированный ротор 3. Разделительная заслонка 4 и уплотнительные элементы 5 размещены в полости корпуса 1 и контактируют с рабочей поверхностью 6 ротора 3, который имеет рабочую камеру 7, выполненную в виде углубления любой формы на его рабочей поверхности 6 с образованием боковых стенок 8, ограничивающих длину углубления камеры 7 вдоль оси ротора 3. Разделительная заслонка 4 отделяет рабочую камеру 7 от нерабочей части 9 секции.The section of the described engine contains a hollow body 1 with a sleeve 2 pressed into it, in which a profiled rotor 3 is installed. The separation shutter 4 and sealing elements 5 are placed in the cavity of the housing 1 and are in contact with the working surface 6 of the rotor 3, which has a working chamber 7, made in in the form of a recess of any shape on its working surface 6 with the formation of side walls 8, limiting the length of the recess of the chamber 7 along the axis of the rotor 3. The dividing flap 4 separates the working chamber 7 from the non-working part 9 of the section.

Ротор 3 выполнен цилиндрическим и установлен с эксцентриситетом относительно оси цилиндрической полости корпуса 1.The rotor 3 is cylindrical and mounted with an eccentricity relative to the axis of the cylindrical cavity of the housing 1.

Секция двигателя снабжена выхлопным клапаном 10, встроенным в корпус 1 и выполненным с возможностью его закрытия под действием пружины (не показана) или давления отработавшего рабочего тела и закрывающим выхлопной канал 24. При этом клапан 10 размещен в выполненном в корпусе 1 кармане 11 и выполнен в виде флажковой заслонки, плотно прилегающей к днищу кармана 11.The engine section is equipped with an exhaust valve 10, built into the housing 1 and made with the possibility of closing it under the action of a spring (not shown) or the pressure of the spent working fluid and closing the exhaust channel 24. In this case, the valve 10 is placed in a pocket 11 made in the housing 1 and made in in the form of a flag flap tightly adjacent to the bottom of the pocket 11.

Выхлопной клапан 10 может быть выполнен с возможностью, при своем закрытии, одновременного открытия запорного органа 12 запорно-регулирующего механизма, обеспечивающего дозированную подачу рабочего тела в рабочую камеру 7. При этом клапан 10 взаимодействует со штоком 13 запорного органа 12, осуществляющего дозированную подачу рабочего тела под давлением по топливопроводу 14 через форсунку 15 и жиклер 16 в рабочую камеру 7. Разделительная заслонка 4 перемещается вместе с соединенным с ней при помощи кронштейна 17 штоком 13, при этом опускается заслонка 4 до соприкосновения с рабочей поверхностью 6 ротора 3 под действием пружины 18 сжатия, установленной в стакане 19, который крепится к корпусу 1. Так как шток 13 работает совместно с разделительной заслонкой 4, то это позволяет двигателю работать в автоматическом режиме определенное время за счет первичной энергии в рабочей камере 7.The exhaust valve 10 can be configured to, when closed, simultaneously open the locking element 12 of the locking-regulating mechanism that provides a metered supply of the working fluid to the working chamber 7. In this case, the valve 10 interacts with the stem 13 of the locking body 12, which provides a metered supply of the working fluid under pressure through the fuel line 14 through the nozzle 15 and the nozzle 16 into the working chamber 7. The separation valve 4 moves together with the rod 13 connected to it using the bracket 17, while the shutter is lowered nka 4 before contact with the working surface 6 of the rotor 3 under the action of a compression spring 18 installed in the Cup 19, which is attached to the housing 1. Since the rod 13 works in conjunction with the dividing flap 4, this allows the engine to work in automatic mode for a certain time due to primary energy in the working chamber 7.

Роторы 3 каждой секции установлены на общем валу 20 со шпонками 21 и смещены один относительно другого на определенный угол.The rotors 3 of each section are mounted on a common shaft 20 with keys 21 and are offset from one another by a certain angle.

В корпусе 1 выполнены выходные каналы 22, расположенные перед уплотнительными элементами 5 по ходу вращения ротора 3. Уплотнительные элементы 5, встроенные в корпус 1, в автоматическом режиме выполняют роль разделительной заслонки 4 и обеспечивают порционный выхлоп из рабочей камеры 7 и свободный выход из нерабочей части 9 секции. При этом уплотнительные элементы 5 представляют собой пластины, подпружиненные относительно корпуса 1 для плотного прилегания к рабочей поверхности 6 ротора 3 только в местах максимального его приближения к окружности корпуса 1.In the housing 1, the output channels 22 are made, located in front of the sealing elements 5 along the rotation of the rotor 3. The sealing elements 5, built into the housing 1, in the automatic mode act as a dividing flap 4 and provide a batch exhaust from the working chamber 7 and free exit from the non-working part 9 sections. In this case, the sealing elements 5 are plates spring-loaded relative to the housing 1 for a snug fit to the working surface 6 of the rotor 3 only in places of its maximum approximation to the circumference of the housing 1.

Если заявленный двигатель используется в качестве двигателя внутреннего сгорания (ДВС), то в корпусе 1 устанавливается свеча зажигания 23.If the claimed engine is used as an internal combustion engine (ICE), then a spark plug 23 is installed in the housing 1.

Описываемый двигатель работает следующим образом. Подача рабочего тела в двигатель, воспламенение и его запуск осуществляются известными способами. От известных устройств происходит подача рабочего тела через запорный орган 12 запорно-регулирующего механизма по топливопроводу 14 через форсунку 15 и жиклер 16 в рабочую камеру 7. В данный момент разделительная заслонка 4 под действием пружины 18 контактирует с рабочей поверхностью 6 ротора 3. Так как ротор 3 установлен с эксцентриситетом относительно оси корпуса 1, то образуется камера нерабочей части 9 и рабочее тело под давлением закрывает выхлопной клапан 10, который штоком 13 закрывает в запорном органе 12 подачу рабочего тела. Шток 13 кронштейном 17 поднимает разделительную заслонку 4, преодолевая действие пружины 18. После этого функции разделительной заслонки 4 выполняют уплотнительные элементы 5.The described engine operates as follows. The supply of the working fluid to the engine, ignition and its start are carried out by known methods. From the known devices, the working fluid is supplied through the locking element 12 of the locking-regulating mechanism through the fuel line 14 through the nozzle 15 and the nozzle 16 into the working chamber 7. At the moment, the dividing flap 4 is in contact with the working surface 6 of the rotor 3. Due to the spring 18 3 is installed with an eccentricity with respect to the axis of the housing 1, a chamber of the inactive part 9 is formed and the working fluid pressurizes the closure of the exhaust valve 10, which 13 closes the supply of the working fluid in the shut-off element 12. The rod 13 bracket 17 raises the separating flap 4, overcoming the action of the spring 18. After that, the functions of the separating flap 4 perform sealing elements 5.

Выхлопной клапан 10 опускается, шток 13 запорно-регулирующего механизма опускается, открывая канал для подачи рабочего тела. Разделительная заслонка 4 под действием пружины 18 входит в контакт с рабочей поверхностью 6 ротора 3, образуя полость с рабочей камерой 7. Происходит работа двигателя в автоматическом режиме.The exhaust valve 10 is lowered, the rod 13 of the locking and regulating mechanism is lowered, opening a channel for supplying a working fluid. The dividing flap 4 under the action of the spring 18 comes into contact with the working surface 6 of the rotor 3, forming a cavity with the working chamber 7. The engine is in automatic mode.

Для обеспечения механического режима работы двигателя (в случае увеличения мощности) в двигателе предусмотрена система рычагов, тяг и пружин (на чертежах не показаны), связанных со штоком 13 запорно-регулирующего механизма.To ensure the mechanical mode of operation of the engine (in case of an increase in power), the engine provides a system of levers, rods and springs (not shown in the drawings) associated with the rod 13 of the locking-regulating mechanism.

Для уменьшения избыточного давления рабочего тела в рабочей части камеры и удаления отработавшего рабочего тела в нерабочей части пластины имеются известные системы отверстий, углублений, каналов и клапанов, непосредственно не сообщающихся с углублением ротора 3 в рабочей части камеры, т.к. находятся в частях уплотнительной пластины, скользящих по поверхности ротора за боковыми стенками углубления в роторе, или выполнены непосредственно в различных частях корпуса. Такая система позволяет осуществлять порционный выход рабочего тела в заданном режиме из рабочей камеры и свободной - из нерабочей.To reduce the excess pressure of the working fluid in the working part of the chamber and to remove the spent working fluid in the non-working part of the plate, there are known systems of openings, recesses, channels and valves that are not directly connected with the recess of the rotor 3 in the working part of the chamber, because are located in parts of the sealing plate, sliding on the surface of the rotor behind the side walls of the recesses in the rotor, or are made directly in various parts of the housing. Such a system allows for a portioned exit of the working fluid in a given mode from the working chamber and free from non-working.

Так как рабочая камера 7 выполнена в виде углубления, то разделительная заслонка 4, выполненная по ширине ротора 3, плавно скользит по рабочей поверхности 6 ротора 3 и не ударяет по ней. Конфигурация ротора 3 при этом максимально приближена к форме окружности. Обеспечение порционного выхода отработавшего рабочего тела в атмосферу из рабочей камеры 7 и свободный его выход из нерабочей части 9 через выходные каналы 22 значительно улучшают экологические характеристики двигателя за счет более полного сгорания рабочего тела и уменьшают шумность его работы.Since the working chamber 7 is made in the form of a recess, the dividing flap 4, made across the width of the rotor 3, smoothly slides along the working surface 6 of the rotor 3 and does not hit it. The configuration of the rotor 3 is as close as possible to the shape of the circle. Ensuring a batch exit of the spent working fluid into the atmosphere from the working chamber 7 and its free exit from the non-working part 9 through the output channels 22 significantly improves the environmental performance of the engine due to more complete combustion of the working fluid and reduces the noise level of its operation.

Claims

1. A rotary engine containing at least two sections, the profiled rotors of which are mounted on the same axis with an angular displacement of one relative to the other, in the cavity of the housing of each section there is a dividing shutter and at least one sealing element in contact with the working surface rotor, characterized in that the rotor has a working chamber made in the form of a recess on its working surface with the formation of side walls that limit the length of the recess along the axis of the rotor, and the engine is equipped with an outlet E channels made in the housing and disposed in front of the sealing members during the rotation of the rotor.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the rotor is cylindrical and mounted with an eccentricity relative to the axis of the cylindrical cavity of the housing.

3. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with an exhaust valve built into the housing and made with the possibility of closing it under the pressure of the spent working fluid.

4. The engine according to claim 3, characterized in that the exhaust valve is configured to, when it is closed, simultaneously open the shut-off member, which provides a metered supply of the working fluid to the working chamber.