RU2282036C1

RU2282036C1 - Internal combystion rotary engine

Info

Publication number: RU2282036C1
Application number: RU2004135624/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Васильевич Боев (RU); Игорь Васильевич Боев
Original assignee: Игорь Васильевич Боев
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2006-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed engine contains body and cylindrical rotor with blades. Body includes two-stage compressor section with air intercooler after first stage, and working section. Working section contains intake valves with distributors communicating overvalve spaces intake manifolds of second stage of compressor section when valves are opened, and with air receivers at closing of valves. Valves-partitions of working section are mated with shaped surface of rotor and are installed in hinge joints in valve housing on shafts on which blades of drives-dampers are stationarily secured. The latter are furnished with intake and outlet valves, bypass channels and distributors.

EFFECT: simplified design of engine.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to engine building, in particular to rotary internal combustion engines.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с рабочей камерой, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими полостями, внутри которой расположены два параллельных вала, ведущий и ведомый, связанных с синхронизирующей шестеренчатой передачей и снабженных взаимно сопряженными роторами, камеру компрессора, повторяющую форму рабочей камеры, роторы которой установлены соосно с роторами двигателя, над которым размещены ресивер с всасывающим и обратным клапанами и коллектор, в полости которого установлен сбрасывающий клапан, испаритель горючего, расположенный под выхлопным коллектором рабочей камеры, и воздуховод, огибающий боковую поверхность корпуса, при этом роторы выполнены одинакового профиля с двумя и более лопастями, причем между лопастями, а также лопастями и корпусом двигателя выполнены зазоры (см. описание изобретения к патенту РФ №2126488, МПК F 02 В 55/00, публикация 20.09.1999 г.).Known rotary internal combustion engine, comprising a housing with a working chamber formed by two intersecting cylindrical cavities, inside of which are located two parallel shafts, a drive and a follower, connected with a synchronizing gear transmission and equipped with mutually conjugate rotors, a compressor chamber repeating the shape of the working chamber, the rotors of which mounted coaxially with the rotors of the engine, above which there is a receiver with suction and non-return valves and a collector in the cavity of which is installed a suction valve, a fuel evaporator located under the exhaust manifold of the working chamber, and an air duct enveloping the side surface of the housing, while the rotors are made of the same profile with two or more blades, and gaps are made between the blades, as well as the blades and the engine case (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2146488, IPC F 02 B 55/00, publication September 20, 1999).

Недостатком этого известного роторного двигателя является сложность выполнения уплотнения между корпусом и роторами.The disadvantage of this known rotary engine is the difficulty of performing a seal between the housing and the rotors.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с двумя статорами, установленный в корпусе центральный вал, жестко закрепленные на валу роторы и две пары поршней, размещенные парами в соответствующих статорах с образованием кольцеобразных компрессорной и рабочей камер, связанных между собой при помощи ресивера, причем один из поршней компрессорной камеры жестко связан с одним из поршней рабочей камеры, а другой поршень компрессорной камеры закреплен на центральном валу, в статоре компрессорной камеры выполнены впускные и перепускные каналы, а в статоре рабочей камеры - перепускные и выпускные каналы; механизм синхронизации движения поршней, два полых коаксиальных вала, причем внутренний полый вал размещен коаксиально на центральном валу, а наружный - на внутреннем, связанные между собой поршни компрессорной и рабочей кольцеобразных камер размещены на внутреннем валу, а другой поршень рабочей камеры связан с наружным полым валом, все каналы выполнены с возможностью перекрытия их наружной поверхностью поршней (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1449681, МПК F 02 В 55/00, публикация 07.01.1989 г.).Known rotary internal combustion engine containing a stationary housing with two stators, a central shaft mounted in the housing, rotors rigidly fixed to the shaft and two pairs of pistons placed in pairs in the respective stators with the formation of ring-shaped compressor and working chambers, connected by a receiver, moreover one of the pistons of the compressor chamber is rigidly connected to one of the pistons of the working chamber, and the other piston of the compressor chamber is mounted on the central shaft, in the stator of the compressor chamber in inlet and bypass channels are made, and in the stator of the working chamber, bypass and outlet channels are made; a mechanism for synchronizing the movement of pistons, two hollow coaxial shafts, the inner hollow shaft being placed coaxially on the central shaft and the outer one on the inner one, the pistons of the compressor and working annular chambers connected to each other are placed on the inner shaft, and the other piston of the working chamber is connected to the outer hollow shaft , all channels are made with the possibility of overlapping them with the outer surface of the pistons (see the description of the invention to the USSR copyright certificate No. 1449681, IPC F 02 B 55/00, publication January 7, 1989).

Недостатком этого известного роторного двигателя, принятого за прототип, является сложность конструкции, недостаточная ремонтопригодность.The disadvantage of this known rotary engine, adopted as a prototype, is the complexity of the design, lack of maintainability.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции роторного двигателя.The task of the invention is to simplify the design of a rotary engine.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, крышки корпуса с подшипниковыми опорами, в которых установлен цилиндрический ротор с лопастями с уплотнениями на гребнях, по краям которых в пазах установлены по два с каждой стороны уплотнительных кольца. Корпус содержит двухступенчатую компрессорную секцию с промежуточным охлаждением воздуха после первой ступени и рабочую секцию. Первая ступень компрессорной секции содержит клапаны-перегородки с уплотнениями, сопряженные с профилированной поверхностью ротора, установленные шарнирно в корпусах клапанов на валах, впускные коллекторы, каналы нагнетания сжатого воздуха с обратными клапанами, каналы с обратными клапанами отбора воздуха в ресивер для управления клапанами-перегородками, воздухоохладители. Вторая ступень компрессорной секции содержит клапаны-перегородки с уплотнениями, сопряженные с профилированной поверхностью ротора, установленные шарнирно в корпусах клапанов на валах, впускные коллекторы, каналы нагнетания сжатого воздуха с обратными клапанами, воздушные ресиверы с предпусковыми воздухонагревателями. Рабочая секция содержит впускные клапаны с распределителями, сообщающими надклапанные полости с впускными коллекторами второй ступени компрессорной секции при открытии клапанов и с воздушными ресиверами второй ступени компрессорной секции при закрытии, перепускные каналы, выпускные коллекторы, форсунки подачи топлива, клапаны-перегородки с уплотнениями, сопряженные с профилированной поверхностью ротора, установленные шарнирно в корпусах клапанов на валах, на которых неподвижно закреплены лопасти приводов-демпферов, оснащенных впускными и выпускными каналами, перепускными каналами, распределителями.The essence of the claimed invention lies in the fact that the rotary internal combustion engine comprises a housing, housing covers with bearing bearings, in which a cylindrical rotor with blades with seals on the ridges is installed, along the edges of which two on each side of the sealing rings are installed in the grooves. The housing contains a two-stage compressor section with intermediate air cooling after the first stage and a working section. The first stage of the compressor section contains baffle valves with seals, coupled to the profiled rotor surface, pivotally mounted in valve bodies on the shafts, intake manifolds, compressed air injection channels with check valves, channels with check valves for air sampling into the receiver to control the baffle valves, air coolers. The second stage of the compressor section contains baffle valves with seals, coupled to the profiled surface of the rotor, pivotally mounted in valve bodies on the shafts, intake manifolds, compressed air injection channels with check valves, air receivers with air preheaters. The working section contains inlet valves with distributors communicating the supravalve cavities with the intake manifolds of the second stage of the compressor section when opening the valves and with air receivers of the second stage of the compressor section when closing, bypass channels, exhaust manifolds, fuel supply nozzles, partition valves with seals, paired with profiled rotor surface mounted pivotally in valve bodies on shafts on which the damper actuator blades are fixedly mounted discharge and discharge channels, bypass channels, distributors.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на Фиг.1 - показан роторный двигатель, общий вид в продольном разрезе;figure 1 - shows a rotary engine, a General view in longitudinal section;

на Фиг.2 - то же, поперечный разрез А-А;figure 2 is the same, a transverse section aa;

на Фиг.3 - то же, поперечный разрез Б-Б;figure 3 is the same, a transverse section bB;

на Фиг.4 - то же, поперечный разрез В-В.figure 4 is the same, a transverse section bb.

Роторный двигатель содержит корпус 1, крышки корпуса 2, 3 с подшипниковыми опорами 4, 5, в которых установлен цилиндрический ротор 6 с лопастями 7, 8, 9 с уплотнениями 10, 11, 12 на гребнях, по краям которых в пазах установлены по два с каждой стороны уплотнительных кольца 13. Корпус содержит двухступенчатую компрессорную секцию с промежуточным охлаждением воздуха после первой ступени и рабочую секцию. Первая ступень компрессорной секции содержит клапаны-перегородки 14 с уплотнениями 15, сопряженные с профилированной поверхностью ротора 6, установленные шарнирно в корпусах клапанов 16 на валах 17, впускные коллекторы 18, каналы нагнетания сжатого воздуха 19 с обратными клапанами 20, каналы 21 с обратными клапанами 22 отбора воздуха в ресивер 23 для управления клапанами-перегородками 14, 24, 25, воздухоохладители 26. Вторая ступень компрессорной секции содержит клапаны-перегородки 24 с уплотнениями 27, сопряженные с профилированной поверхностью ротора 6, установленные шарнирно в корпусах клапанов 16 на валах 17, впускные коллекторы 28, каналы нагнетания сжатого воздуха 29 с обратными клапанами 30, воздушные ресиверы 31 с предпусковыми воздухонагревателями 32. Рабочая секция содержит впускные клапаны 33 с распределителями 34, сообщающими надклапанные полости с впускными коллекторами 28 второй ступени компрессорной секции при открытии клапанов и с воздушными ресиверами 31 при закрытии, перепускные каналы 35, выпускные коллекторы 36, форсунки 37 подачи топлива, клапаны-перегородки 25 с уплотнениями 38, сопряженные с профилированной поверхностью ротора 6, установленные шарнирно в корпусах клапанов 16 на валах 17, на которых неподвижно закреплены лопасти 39 приводов-демпферов 40, оснащенных распределителями 41, впускными 42, 43 и выпускными 44, 45, 46, 47 каналами, перепускными каналами 48, 49.The rotary engine comprises a housing 1, housing covers 2, 3 with bearing bearings 4, 5, in which a cylindrical rotor 6 with blades 7, 8, 9 with seals 10, 11, 12 on ridges is installed, along the edges of which two s are installed in the grooves each side of the o-rings 13. The housing contains a two-stage compressor section with intermediate air cooling after the first stage and a working section. The first stage of the compressor section contains baffle valves 14 with seals 15, coupled to the profiled surface of the rotor 6, pivotally mounted in the valve bodies 16 on the shafts 17, intake manifolds 18, compressed air channels 19 with check valves 20, channels 21 with check valves 22 air sampling in the receiver 23 to control the baffle valves 14, 24, 25, air coolers 26. The second stage of the compressor section contains the baffle valves 24 with seals 27, coupled to the profiled surface of the rotor 6, pivotally mounted in valve bodies 16 on shafts 17, intake manifolds 28, compressed air supply channels 29 with check valves 30, air receivers 31 with air pre-heaters 32. The working section includes inlet valves 33 with distributors 34 communicating the over-valve cavities with the intake manifolds 28 of the second stage of the compressor section when opening valves and with air receivers 31 when closing, bypass channels 35, exhaust manifolds 36, fuel supply nozzles 37, bulkhead valves 25 with seals 38, mating with the profiled surface of the rotor 6, pivotally mounted in the valve bodies 16 on the shafts 17, on which the blades 39 of the damper actuators 40, equipped with distributors 41, inlet 42, 43 and outlet 44, 45, 46, 47 channels, bypass channels 48 , 49.

Роторный двигатель работает следующим образом. При вращении ротора 6 в подшипниковых опорах 4, 5 крышек 2, 3 через впускные коллекторы 18 первой ступени компрессорной секции в полости, образованные профилированной поверхностью ротора 6 с уплотнительными кольцами 13, корпусом 1, лопастями 7 с уплотнениями 10, клапанами-перегородками 14 с уплотнениями 15, поступает воздух. Цикл впуска. Следующие лопасти 7 перекрывают впускные коллекторы 18 и начинают сжатие воздуха в вышеназванных полостях и вытесняют его через каналы 21 с обратными клапанами 22 в ресивер 23 и через каналы нагнетания сжатого воздуха 19 с обратными клапанами 20 в воздухоохладители 26, во впускные коллекторы 28 второй ступени сжатия. Далее воздух сжимается в полостях, образованных профилированной поверхностью ротора 6 с уплотнительными кольцами 13, корпусом 1, лопастями 8 с уплотнениями 11, клапанами-перегородками 24 с уплотнениями 27, и вытесняется через каналы нагнетания сжатого воздуха 29 с обратными клапанами 30 в воздушные ресиверы 31 с предпусковыми воздухоподогревателями 32. Цикл сжатия. При приближении лопастей 7, 8 к клапанам-перегородкам 14, 24 за счет остаточного давления выхлопных газов, давления сжатого воздуха и приводов-демпферов 40 происходит перемещение клапанов-перегородок 14, 24 в положение "открыто", освобождая проход лопастям 7, 8. После прохождения лопастей 7, 8 под воздействием приводов-демпферов 40 клапаны-перегородки 14, 24 возвращаются в положение "закрыто". Одновременно с тем в рабочей секции при прохождении лопастями 9 с уплотнениями 12 впускных клапанов 33 последние открываются при помощи распределителей 34, сообщающих надклапанные полости с впускными коллекторами 28. Начинается подача сжатого воздуха в полости, образованные профилированной поверхностью ротора 6 с уплотнительными кольцами 13, корпусом 1, лопастями 9 с уплотнениями 12, клапанами-перегородками 25 с уплотнениями 38. Когда объем вышеназванных полостей равен объему камеры сгорания, происходит закрытие впускных клапанов 33 при помощи распределителей 34, сообщающих надклапанные полости с воздушными ресиверами 31, и подача топлива через форсунки 37. При приближении лопастей 9 к клапанам-перегородкам 25 за счет перепускных каналов 35 происходит выравнивание давления с обеих сторон клапанов-перегородок 25, за счет остаточного давления выхлопных газов, давления сжатого воздуха и приводов-демпферов 40 происходит перемещение клапанов-перегородок 25 в положение "открыто", освобождая проход лопастям 9 и выпуская выхлопные газы в выпускные коллекторы 36. Окончание цикла рабочего хода и начало цикла выпуска. После прохождения лопастей 9 под воздействием приводов-демпферов 40 клапаны-перегородки 25 возвращаются в положение "закрыто". Оставшиеся выхлопные газы вытесняются лопастями 9 через зазоры между корпусами клапанов 16 и клапанами-перегородками 25 в выпускные коллекторы 36. Окончание цикла выпуска.Rotary engine operates as follows. When the rotor 6 is rotated in the bearing bearings 4, 5 of the covers 2, 3 through the intake manifolds 18 of the first stage of the compressor section in the cavity formed by the profiled surface of the rotor 6 with sealing rings 13, the housing 1, the blades 7 with seals 10, the baffle valves 14 with seals 15, air enters. Intake cycle. The following blades 7 overlap the intake manifolds 18 and begin to compress the air in the above cavities and displace it through the channels 21 with check valves 22 to the receiver 23 and through the injection channels 19 of compressed air with check valves 20 to the air coolers 26, to the intake manifolds 28 of the second compression stage. Further, the air is compressed in the cavities formed by the profiled surface of the rotor 6 with sealing rings 13, the housing 1, the blades 8 with seals 11, the baffle valves 24 with seals 27, and is displaced through the pressure channels 29 with the check valves 30 into the air receivers 31 s prestarting air heaters 32. Compression cycle. When the blades 7, 8 approach the baffle valves 14, 24 due to the residual pressure of the exhaust gases, compressed air pressure and damper actuators 40, the baffle valves 14, 24 move to the "open" position, freeing the passage for the blades 7, 8. After the passage of the blades 7, 8 under the influence of damper actuators 40, the partition valves 14, 24 are returned to the closed position. At the same time, in the working section, when passing through the vanes 9 with seals 12 of the intake valves 33, the latter are opened by means of distributors 34 communicating the supravalve cavities with the intake manifolds 28. The supply of compressed air to the cavities formed by the profiled surface of the rotor 6 with the sealing rings 13, the housing 1 begins , blades 9 with seals 12, baffle valves 25 with seals 38. When the volume of the above cavities is equal to the volume of the combustion chamber, the intake valves 33 are closed by the distributors 34, communicating the supravalve cavities with the air receivers 31, and the fuel supply through the nozzles 37. When the blades 9 approach the baffle valves 25 due to the bypass channels 35, the pressure is equalized on both sides of the baffle valves 25, due to the residual pressure of the exhaust gases, of compressed air pressure and damper actuators 40, the bulkhead valves 25 move to the “open” position, freeing the passage for the blades 9 and releasing exhaust gases into the exhaust manifolds 36. The end of the stroke cycle and beginning of the release cycle. After the passage of the blades 9 under the influence of damper actuators 40, the partition valves 25 return to the closed position. The remaining exhaust gases are displaced by the blades 9 through the gaps between the valve bodies 16 and the baffle valves 25 into the exhaust manifolds 36. The end of the exhaust cycle.

Работа приводов-демпферов происходит следующим образом. При перемещении клапанов-перегородок 14, 24, 25 в положение "открыто" распределители 41 открывают впускные каналы 42 и выпускные каналы 44, 46, закрывают впускные каналы 43 и выпускные каналы 45, 47. Начинается вращение валов 17 с лопастями 39 и клапанами-перегородками 14, 24, 25. В конце перемещения лопасти 39 перекрывают выпускные каналы 44 и за счет перепускных каналов 48 выравнивается давление с обеих сторон лопастей 39, а при дальнейшем движении давление перед лопастями 39 возрастает, в результате чего происходит смягчение контакта лопастей 39 с корпусами приводов-демпферов 40. Выпускные каналы 46 фиксируют положение лопастей 39 в положении "открыто" путем создания перепада давления на лопастях 39. При перемещении клапанов-перегородок 14, 24, 25 в положение "закрыто" распределители 41 открывают впускные каналы 43 и выпускные каналы 45, 47, закрывают впускные каналы 42 и выпускные каналы 44, 46. Начинается вращение валов 17 с лопастями 39 и клапанами-перегородками 14, 24, 25. В конце перемещения лопасти 39 перекрывают выпускные каналы 45 и за счет перепускных каналов 49 выравнивается давление с обеих сторон лопастей 39, а при дальнейшем движении давление перед лопастями 39 возрастает, в результате чего происходит смягчение контакта лопастей 39 с корпусами приводов-демпферов 40. Выпускные каналы 47 фиксируют положение лопастей 39 в положении "закрыто" путем создания перепада давления на лопастях 39.The operation of damper drives is as follows. When moving the partition valves 14, 24, 25 to the open position, the distributors 41 open the inlet channels 42 and the outlet channels 44, 46, close the inlet channels 43 and the outlet channels 45, 47. The rotation of the shafts 17 with the blades 39 and the baffle valves begins 14, 24, 25. At the end of the movement, the blades 39 overlap the outlet channels 44 and due to the bypass channels 48 the pressure is equalized on both sides of the blades 39, and with further movement, the pressure in front of the blades 39 increases, as a result of which the contact of the blades 39 with the housings softens damper water 40. The exhaust ducts 46 fix the position of the blades 39 in the "open" position by creating a pressure differential across the blades 39. When the bulkhead valves 14, 24, 25 are moved to the closed position, the distributors 41 open the inlet ducts 43 and the outlet ducts 45 , 47, close the inlet channels 42 and outlet channels 44, 46. The rotation of the shafts 17 with the blades 39 and the baffle valves 14, 24, 25 begins. At the end of the movement of the blade 39, the outlet channels 45 are closed and the pressure from both channels is equalized sides of the blades 39, and with further movement, the pressure in front of the blades 39 increases, as a result of which the contact of the blades 39 with the cases of the damper actuators 40 is softened. The exhaust channels 47 fix the position of the blades 39 in the closed position by creating a pressure differential on the blades 39.

Реализация изобретения позволит упростить конструкцию двигателя, повысить технологичность изготовления узлов и деталей, ремонтопригодность и надежность.The implementation of the invention will simplify the design of the engine, improve the manufacturability of the manufacture of components and parts, maintainability and reliability.

Claims

A rotary internal combustion engine comprising a housing, housing covers with bearing bearings, in which a cylindrical rotor with blades with seals on ridges is installed, along the edges of which are installed two grooves on each side of the o-rings, the housing contains a two-stage compressor section with intermediate air cooling after the first stage and the working section, the first stage of the compressor section contains partition valves with seals associated with the profiled surface of the rotor, installed articulated in valve bodies on shafts, intake manifolds, compressed air channels with check valves, channels with check valves for air intake into the receiver to control the partition valves, air coolers, the second stage of the compressor section contains partition valves with seals that are associated with a profiled surface rotors mounted pivotally in valve bodies on shafts, intake manifolds, compressed air injection channels with check valves, air receivers with pre-start air hone heaters, the working section contains inlet valves with distributors communicating nadvalve cavities with intake manifolds of the second stage of the compressor section when opening the valves and with air receivers when closing, bypass channels, exhaust manifolds, fuel supply nozzles, partition valves with seals, paired with a profiled surface rotors mounted pivotally in valve bodies on shafts on which the damper actuator blades equipped with inlet and outlet are fixedly mounted channels, passageways, valves.