RU2285125C2

RU2285125C2 - Internal combustion rotary engine

Info

Publication number: RU2285125C2
Application number: RU2004135421/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Георгиевич Чантури (RU); Олег Георгиевич Чантурия; Игорь Георгиевич Чантури (UA); Игорь Георгиевич Чантурия
Original assignee: Олег Георгиевич Чантурия; Игорь Георгиевич Чантурия
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-10-10
Also published as: RU2004135421A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used as power plant in different machines, and as internal combustion engines of vehicles. internal combustion rotary engine has fixed body with grooves, rotor rigidly fitted on shaft and 2 n pairs of blades in its body. Each pair of blades is two parallel extending plates. Engine contains also combustion chambers formed between plates of each pair of blades and extending devices. Plates are made inform of working and auxiliary ones, extending successively and consisting of two parts of different thickness. Toothed racks and pushers for engagement with extending device are made on parts pf plates of larger thickness moving in guide rotor. Extending device for each pair of blades is rack-cam-crank-connecting rod mechanism including slider with toothed rack coming into engagement with gear-cam shaft on which two incomplete toothed wheels are blind-fitted at both sides on central gear, displaced relative to each other and provided with accelerating and brake cams. Cavities forming combustion chambers with plates are made on rim surface of rotor between plates of each pair of blades. Profile of grooves in body in cross section is parts of two unipolar n-period antiphase sine curves displaced through angle corresponding to distance between blades brought into circle into at n=1,2,3. . .

EFFECT: compact design, simple, reliable engine of high specific power output.

2 cl, 12 dwg

Description

Изобретение может использоваться в качестве силовой установки различных машин, в том числе в качестве ДВС транспортных средств.The invention can be used as a power plant of various machines, including as an internal combustion engine of vehicles.

Известны двигатели с вращающимся блоком цилиндров, в частности двигатель по RU 2213235 С2, 27.09.2003, F 02 B 57/08 (аналог). Двигатель содержит неподвижный корпус, ротор, вращающийся блок цилиндров с поршнями и шестеренчато-кривошипно-шатунный механизм, благодаря которому поршни перемещаются в радиальном направлении.Known engines with a rotating cylinder block, in particular an engine according to RU 2213235 C2, 09/27/2003, F 02 B 57/08 (analogue). The engine contains a fixed housing, a rotor, a rotating cylinder block with pistons and a gear-crank mechanism, due to which the pistons move in the radial direction.

Данный двигатель компактен, но шестеренчато-кривошипно-шатунный механизм в нем является силовым, что приводит к потерям мощности из-за трения и инерционных нагрузок.This engine is compact, but the gear-crank mechanism in it is power, which leads to power losses due to friction and inertial loads.

Наиболее близким к заявляемому является двухтактный роторный двигатель внутреннего сгорания по RU 37389 U1, 20.04.2004, F 02 B 53/00 (прототип). Двигатель содержит неподвижный корпус с выполненными в нем канавками, ротор, жестко посаженный на вал, и выдвижные и фиксирующие устройства. Канавки корпуса с ободом ротора образуют последовательно расположенные чередующиеся функциональные полости. В теле ротора расположены лопатки-ползуны, перемещающиеся по направляющим в обоймах-направляющих и представляющие собой рамки с выдвижными боковыми стенками, полости между которыми со встроенными свечами зажигания образуют камеры сгорания.Closest to the claimed is a two-stroke rotary internal combustion engine according to RU 37389 U1, 04/20/2004, F 02 B 53/00 (prototype). The engine comprises a fixed housing with grooves made therein, a rotor rigidly mounted on the shaft, and sliding and locking devices. The grooves of the housing with the rim of the rotor form successively arranged alternating functional cavities. Slider blades are located in the rotor body, which move along the guides in the guide rails and are frames with sliding side walls, the cavities between which with built-in spark plugs form combustion chambers.

Недостатками данного двигателя являются недостаточная надежность из-за возможного рассогласования работы выдвижных и фиксирующих устройств, сложность процессов смазки и охлаждения двигателя.The disadvantages of this engine are insufficient reliability due to the possible mismatch of the operation of the sliding and locking devices, the complexity of the lubrication and cooling of the engine.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в создании и совершенствовании конструкции мощного, экономичного и компактного двигателя.The problem solved by this invention is to create and improve the design of a powerful, economical and compact engine.

Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритных размеров двигателя, повышение надежности его работы, увеличение его мощности и повышение эффективности использования энергии газов и соответственно КПД двигателя.The technical result of the invention is to reduce the overall dimensions of the engine, increase the reliability of its operation, increase its power and increase the efficiency of energy use of gases and, accordingly, engine efficiency.

Данная задача достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем неподвижный корпус с выполненными в нем канавками, жестко посаженный на вал ротор, в теле которого расположены 2 n пар лопаток, каждая пара лопаток представляет собой две параллельно расположенные, выдвигающиеся из тела ротора пластины, камеры сгорания, образованные между пластинами каждой пары лопаток, и выдвижные устройства, согласно изобретению, пластины выполнены в виде рабочей и вспомогательной, последовательно выдвигающимися, состоящими из двух частей разной толщины, на частях пластин большей толщины, перемещающихся по направляющим внутри ротора, выполнены зубчатые рейки и толкатели для сопряжения с выдвижным устройством, которое для каждой пары лопаток представляет собой реечно-кулачково-шестеренчато-кривошипно-шатунный механизм, включающий в себя ползун с зубчатой рейкой, входящий в зацепление с шестеренчато-кулачковым валом, на котором глухо посажены по обеим сторонам от центральной шестерни два неполных зубчатых колеса, смещенные друг относительно друга, с разгонно-тормозными кулачками, на ободной поверхности ротора между пластинами каждой пары лопаток выполнены углубления, образующие с пластинами камеры сгорания, профиль канавок корпуса в поперечном сечении представляет собой части двух однополярных n-периодных противофазных синусоид, смещенных на угол, соответствующий расстоянию между лопатками, сведенных в окружность, при этом n=1, 2, 3...This task is achieved by the fact that in a rotary internal combustion engine containing a stationary housing with grooves made therein, a rotor rigidly mounted on the shaft, in the body of which 2 n pairs of blades are located, each pair of blades is two plates located parallel to each other, extending from the rotor body , combustion chambers formed between the plates of each pair of blades, and retractable devices according to the invention, the plates are made in the form of a working and auxiliary, sequentially extendable, consisting of two x parts of different thicknesses, on parts of plates of greater thickness moving along the guides inside the rotor, gear racks and pushers are made for interfacing with a retractable device, which for each pair of blades is a rack-cam-gear-crank mechanism, including a slider with a gear rack, which engages with a gear-cam shaft, on which two incomplete gears displaced relative to each other, from the acceleration, are deafly planted on both sides of the central gear recesses forming on the rim surface of the rotor between the plates of each pair of blades forming the combustion chamber with the plates, the profile of the housing grooves in cross section is parts of two unipolar n-period antiphase sinusoids displaced by an angle corresponding to the distance between the blades brought into a circle , while n = 1, 2, 3 ...

Эта же задача достигается и при выполнении вспомогательной пластины каждой пары лопаток и ползуна выдвижного устройства в виде одной детали, при этом шестеренчато-кулачковый вал расположен горизонтально или вертикально в окнах, выполненных на части пластин большей толщины.The same task is achieved by performing the auxiliary plate of each pair of vanes and slide of the drawer in the form of one part, while the gear-cam shaft is located horizontally or vertically in the windows made on the part of the plates of greater thickness.

Выполнение пластин в виде рабочей и вспомогательной, последовательно выдвигающимися, состоящими из двух частей разной толщины, выполнение на частях пластин большей толщины, перемещающихся по направляющим внутри ротора, зубчатых реек и толкателей для сопряжения с выдвижным устройством повышает надежность работы двигателя за счет упрощения конструкции силовых деталей ротора и за счет меньшей толщины пары лопаток, позволяет также легче и надежнее обеспечить компрессию в функциональных полостях, обеспечивает увеличение мощности за счет того, что за 1 оборот ротора создается 2n рабочих импульсов силы. Вектор силы приложен к лопаткам и направлен по касательной к ротору, что также увеличивает удельную мощность двигателя, его крутящий момент, повышает эффективность использования энергии газов и соответственно КПД за счет большего плеча приложения силы. Расположение рабочих органов в теле ротора уменьшает габаритные размеры двигателя.The implementation of the plates in the form of a working and auxiliary, sequentially extendable, consisting of two parts of different thicknesses, the execution on the parts of the plates of greater thickness moving along the guides inside the rotor, gear racks and pushers for interfacing with a sliding device increases the reliability of the engine by simplifying the design of power parts rotor and due to the smaller thickness of the pair of blades, also allows easier and more reliable to provide compression in the functional cavities, provides an increase in power due to the fact that for 1 revolution of the rotor 2n working impulses of force are created. The force vector is applied to the blades and is directed tangentially to the rotor, which also increases the specific power of the engine, its torque, increases the efficiency of the use of gas energy and, accordingly, the efficiency due to the larger shoulder of the application of force. The location of the working bodies in the rotor body reduces the overall dimensions of the engine.

Выполнение выдвижного устройства для каждой пары лопаток в виде реечно-кулачково-шестеренчато-кривошипно-шатунного механизма, включающего в себя ползун с зубчатой рейкой, входящий в зацепление с шестеренчато-кулачковым валом, на котором глухо посажены по обеим сторонам от центральной шестерни два неполных зубчатых колеса, смещенные друг относительно друга, с разгонно-тормозными кулачками, обеспечивает повышение надежности работы двигателя за счет расположения устройства в теле ротора, выполнение функций фиксирующего устройства элементами выдвижного устройства, что исключает рассогласование работы частей двигателя, обеспечивает разную по величине величину выдвижения рабочих и вспомогательных лопаток из тела ротора, то есть создание разных по объему рабочих и вспомогательных полостей, что, в свою очередь, повышает эффективность использования энергии газов и КПД двигателя. Данная конструкция выдвижных устройств обеспечивает высокую мощность двигателя за счет незначительного отбора мощности выдвижными устройствами и уменьшение габаритных размеров двигателя за счет незначительного перемещения ползуна в теле ротора.The implementation of a retractable device for each pair of blades in the form of a rack-cam-gear-crank mechanism, including a slider with a gear rack, meshing with the gear-cam shaft, on which two incomplete gears are blindly planted on both sides of the central gear wheels displaced relative to each other, with accelerating brake cams, provides increased reliability of the engine due to the location of the device in the rotor body, the functions of the locking device with a sliding device, which eliminates the mismatch of the engine parts, provides a different magnitude of the extension of the working and auxiliary blades from the rotor body, that is, the creation of different working and auxiliary cavities in volume, which, in turn, increases the efficiency of gas energy and engine efficiency . This design of the retractable devices provides high engine power due to the insignificant power take-off by the retractable devices and a decrease in the overall dimensions of the engine due to the insignificant movement of the slide in the rotor body.

Выполнение на ободной поверхности ротора между каждой парой лопаток углублений, образующих вместе с лопатками камеры сгорания, повышает надежность работы двигателя вследствие простоты конструкции, позволяет упростить охлаждение, смазку и дает возможность применения стандартных свеч зажигания или форсунок с традиционным их расположением в неподвижном корпусе.The implementation on the rim surface of the rotor between each pair of vanes of the recesses, forming together with the vanes of the combustion chamber, increases the reliability of the engine due to the simplicity of design, simplifies cooling, lubrication and makes it possible to use standard spark plugs or nozzles with their traditional arrangement in a fixed housing.

Выполненные в корпусе канавки с профилем, представляющем собой в поперечном сечении части двух однополярных n-периодных противофазных синусоид, смещенных на угол, соответствующий расстоянию между лопатками, сведенных в окружность, при этом n=1, 2, 3..., которые с ободом ротора образуют последовательно расположенные чередующиеся функциональные полости с впускными и выпускными окнами, обеспечивают увеличение мощности двигателя, позволяют более точно регулировать соотношение топлива и воздуха в рабочей смеси, что исключает необходимость в турбонаддуве.Grooves made in the housing with a profile representing in cross section parts of two unipolar n-period antiphase sinusoids displaced by an angle corresponding to the distance between the blades brought into a circle, with n = 1, 2, 3 ..., which are with a rim alternating functional cavities with inlet and outlet windows form sequentially arranged rotors, provide an increase in engine power, and more accurately control the ratio of fuel and air in the working mixture, which eliminates the need for t rbonadduve.

Выполнение вспомогательной пластины каждой пары лопаток и ползуна выдвижного устройства в виде одной детали, расположение шестеренчато-кулачкового вала горизонтально или вертикально в окнах, выполненных на части пластин большей толщины, также обеспечивает уменьшение габаритных размеров двигателя и повышение надежности его работы вследствие упрощения его конструкции при сохранении мощности и КПД двигателя.The implementation of the auxiliary plate of each pair of blades and the slide of the retractable device in the form of one part, the location of the gear-cam shaft horizontally or vertically in the windows made on the part of the plates of a larger thickness also reduces the overall dimensions of the engine and improves its reliability due to the simplification of its design while maintaining power and engine efficiency.

Таким образом, вышеперечисленная совокупность признаков изобретения позволяет обеспечить новый технический результат: уменьшение габаритных размеров двигателя, повышение надежности его работы, увеличение его мощности и повышение эффективности использования энергии газов и соответственно КПД двигателя.Thus, the above set of features of the invention allows to provide a new technical result: reducing the overall dimensions of the engine, increasing the reliability of its operation, increasing its power and increasing the efficiency of energy use of gases and, accordingly, engine efficiency.

Изобретение поясняется с помощью чертежей, где на фиг.1 представлен общий вид двухтактного роторного двигателя, на фиг.2 - общий вид ротора, на фиг.3 - вырез А на фиг.2, на фиг.4 - общий вид шестеренчато-кулачкового вала, на фиг.5 - общий вид шестеренчато-кулачкового колеса, на фиг.6 - общий вид шестеренчато-кулачкового колеса в неподвижном состоянии, на фиг.7 - общий вид шестеренчато-кулачкового колеса при разгоне и выдвижении вспомогательной лопатки, на фиг.8 - общий вид шестеренчато-кулачкового колеса при торможении вспомогательной лопатки, фиг.9 - общий вид выдвижного устройства, ползун которого с вспомогательной лопаткой выполнены в виде одной детали с вертикальным расположением шестеренчато-кулачкового вала, на фиг.10 - схема работы двигателя с двумя рабочими и двумя вспомогательными полостями, на фиг.11 - схема работы двигателя в исходном положении, на фиг.12 - схема работы двигателя в момент зажигания сжатой рабочей смеси.The invention is illustrated using the drawings, in which Fig. 1 is a general view of a two-stroke rotary engine, Fig. 2 is a general view of a rotor, Fig. 3 is a cutaway A in Fig. 2, and Fig. 4 is a general view of a gear-cam shaft , Fig.5 is a General view of the gear-cam wheel, Fig.6 is a General view of the gear-cam wheel in a stationary state, Fig.7 is a General view of the gear-cam wheel during acceleration and extension of the auxiliary blades, Fig.8 - a General view of the gear-cam wheel when braking auxiliary blades, Fig.9 - about Fig. 10 is a diagram of an engine with two working and two auxiliary cavities, Fig. 11 is a diagram of an engine in its initial position , Fig - a diagram of the engine at the time of ignition of the compressed working mixture.

Двухтактный роторный двигатель внутреннего сгорания (см. фиг.1) состоит из неподвижного корпуса 1, 2, ротора 3, жестко посаженного на вал 4, n пар лопаток 5 (четырех в данном варианте исполнения) и выдвижных устройств 6. Корпус состоит из двух частей: основной 1 и верхней 2. Основная часть представляет собой полый цилиндр (барабан), имеющий дно, где расположена нижняя опора 7 цапф вала 4 двигателя. Внешняя сторона опоры 7 имеет цилиндрический зубчатый венец 8 привода выдвижных устройств 6. На внутренней ободной поверхности основной части 1 корпуса выполнены канавки 9 шириной, равной высоте, на которую выдвигаются лопатки 5 из тела ротора 3. Профиль канавок 9 в поперечном сечении представляет собой части двух однополярных n-периодных противофазных синусоид, смещенных на угол, соответствующий расстоянию между лопатками, сведенных в окружность, где n=1, 2, 3... Таким образом канавки 9 с ободом ротора 3 образуют n/2 рабочих 10 и n/2 вспомогательных 11 чередующихся полостей. На ободных стенках основной части 1 корпуса в начале вспомогательных полостей 11 имеются впускные окна 12, а в конце рабочих полостей 10 - выпускные окна 13. В переходах между вспомогательными 11 и рабочими 10 полостями на корпусе 1 выполнены резьбовые отверстия 14 для свечей зажигания 15. Свечей зажигания 15 может быть несколько. В верхней части 2 корпуса расположена верхняя опора цапф 16 вала 4 двигателя.The two-stroke rotary internal combustion engine (see Fig. 1) consists of a fixed housing 1, 2, rotor 3, rigidly mounted on the shaft 4, n pairs of blades 5 (four in this embodiment) and sliding devices 6. The housing consists of two parts : main 1 and upper 2. The main part is a hollow cylinder (drum) having a bottom where the lower support 7 of the axle pins of the motor shaft 4 is located. The outer side of the support 7 has a cylindrical gear ring 8 of the drive of the retractable devices 6. On the inner rim surface of the main part 1 of the housing grooves 9 are made of a width equal to the height by which the blades 5 extend from the rotor body 3. The cross-sectional profile of the grooves 9 is part of two unipolar n-period antiphase sinusoids displaced by an angle corresponding to the distance between the blades brought into a circle, where n = 1, 2, 3 ... Thus, the grooves 9 with the rim of the rotor 3 form n / 2 working 10 and n / 2 auxiliary eleven alternating cavities. On the rim walls of the main part 1 of the housing at the beginning of the auxiliary cavities 11 there are inlet windows 12, and at the end of the working cavities 10 there are exhaust windows 13. In the transitions between the auxiliary 11 and working 10 cavities, threaded holes 14 for spark plugs 15 are made on the housing 1. Ignition 15 may be several. In the upper part 2 of the housing is the upper bearing of the pins 16 of the motor shaft 4.

Ротор 3 (см. фиг.2) представляет собой тело цилиндрической формы, в котором расположены четыре пары лопаток 5 и выдвижные устройства 6. На ободной поверхности ротора 3 выполнены отверстия 17 для выхода пар лопаток 5. Каждая пара лопаток 5 состоит из рабочей 18 и вспомогательной 19 лопаток, каждая из которых выдвигается только в свою функциональную полость: рабочая лопатка 18 в рабочую полость 10, вспомогательная лопатка 19 - во вспомогательную полость 11. Лопатки 18 и 19 представляют собой пластины, состоящие из двух частей: первая часть меньшей толщины - непосредственно лопатка (сплошная пластина, выдвигающаяся из тела ротора 3 в функциональные полости 10, 11), и вторая часть большей толщины с окном 20 и вырезом 21 для размещения и функционирования элементов выдвижного устройства 6. Первая часть рабочей лопатки 18 выполнена большей толщины, чем первая часть вспомогательной лопатки 19. Вторые части лопаток 18, 19 большей толщины перемещаются по направляющим 22 внутри ротора 3. На внутренних сторонах окон 20 выполнены зубчатые рейки 23 и 24, входящие в зацепление с элементами выдвижного устройства 6. Зубчатые рейки 23 и 24 выполнены на разных сторонах окон 20. В данном варианте исполнения двигателя зубчатая рейка 24 выполнена на верхней части окна рабочей лопатки 18, зубчатая рейка 23 выполнена на нижней части окна вспомогательной лопатки 19. Рабочая 18 и вспомогательная 19 лопатки имеют толкатели 25, предназначенные для сопряжения с элементами выдвижного устройства 6. Лопатки 18 и 19 предназначены для осуществления в двигателе преобразования энергии газов в механическое движение (рабочие лопатки 18) и сжатия рабочей смеси (вспомогательные лопатки 19). В двигателе может быть 2n пар лопаток. В теле ротора 3 выполнены углубления 26, образующие с лопатками 18, 19 камеры сгорания.The rotor 3 (see figure 2) is a cylindrical body in which four pairs of blades 5 and retractable devices 6 are located. On the rim surface of the rotor 3 holes 17 are made for the exit of pairs of blades 5. Each pair of blades 5 consists of a working 18 and auxiliary blade 19, each of which extends only into its functional cavity: the working blade 18 into the working cavity 10, the auxiliary blade 19 into the auxiliary cavity 11. The blades 18 and 19 are plates consisting of two parts: the first part of a smaller thickness - directly the blade (a solid plate that extends from the body of the rotor 3 into the functional cavities 10, 11), and the second part of a larger thickness with a window 20 and a cutout 21 for placement and functioning of the elements of the drawer 6. The first part of the working blade 18 is made of a greater thickness than the first part of the auxiliary blade 19. The second parts of the blades 18, 19 of greater thickness move along the guides 22 inside the rotor 3. On the inner sides of the windows 20 there are gear racks 23 and 24, which mesh with the elements of the sliding device 6. Gear The racks 23 and 24 are made on different sides of the windows 20. In this engine embodiment, the gear rack 24 is made on the upper part of the window of the working blade 18, the gear rack 23 is made on the lower part of the window of the auxiliary blade 19. The working 18 and auxiliary 19 blades have pushers 25 designed to interface with the elements of the retractable device 6. The blades 18 and 19 are designed to implement the conversion of gas energy into mechanical motion in the engine (working blades 18) and compressing the working mixture (auxiliary blades 19). The engine may have 2n pairs of blades. In the body of the rotor 3, recesses 26 are made forming with the blades 18, 19 of the combustion chamber.

Выдвижное устройство 6 обеспечивает попеременное выдвижение лопаток 18, 19, возвращение их обратно и их фиксацию в соответствии с тактами работы двигателя. Выдвижных устройств 6 в роторе столько, сколько пар лопаток 5. Выдвижное устройство (см. фиг.3) представляет собой реечно-кулачково-шестеренчато-кривошипно-шатунный механизм и состоит из зубчатого колеса 27 кривошипа 28, шатуна 29, ползуна 30 и шестеренчато-кулачкового вала 31.The retractable device 6 provides alternate extension of the blades 18, 19, returning them back and fixing them in accordance with the engine cycles. There are as many retractable devices 6 in the rotor as there are pairs of vanes 5. The retractable device (see FIG. 3) is a rack-and-cam-gear-crank mechanism and consists of a gear wheel 27 of the crank 28, a connecting rod 29, a slider 30 and a gear-gear cam shaft 31.

Ползун 30 представляет собой пластину с окном 32, на нижней части которого выполнена зубчатая рейка 33, входящая в зацепление с центральной шестерней 34 шестеренчато-кулачкового вала 31. Ползун закреплен и перемещается по направляющим 35, выполненным в теле ротора 3. Шестеренчато-кулачковый вал 31 выполнен с центральной шестерней 34, двумя шестеренчато-кулачковыми колесами 36 и 37, представляющими собой два неполных зубчатых колеса с разгонно-тормозными кулачками, входящими в зацепление с зубчатыми рейками 23 и 24 лопаток 18 и 19 и в сопряжение с толкателями 25. Шестеренчато-кулачковый вал 6 расположен в окнах 32 и 20 ползуна 30 и лопаток 18, 19 перпендикулярно плоскости их пластин и установлен в вертикальных стойках 38 (на фиг.3 показан фрагмент стойки 38, полностью - на фиг.1).The slider 30 is a plate with a window 32, on the lower part of which a gear rack 33 is made, which engages with the central gear 34 of the gear-cam shaft 31. The slider is fixed and moves along the guides 35 made in the body of the rotor 3. Gear-cam shaft 31 made with a central gear 34, two gear-cam wheels 36 and 37, which are two incomplete gears with accelerating brake cams, engaged with gear racks 23 and 24 of the blades 18 and 19 and in conjunction with the push 25. lyami gear-cam shaft 6 is disposed in windows 32 and 20 of the slider 30 and blades 18, 19 perpendicular to the plane of the plates and is mounted in the uprights 38 (Figure 3 shows a portion of the rack 38 completely - in Figure 1).

Шестеренчато-кулачковые колеса 36, 37 (см. фиг.4) представляют собой два неполных зубчатых колеса 36 и 37 с соответствующими им разгонно-тормозными кулачками 39. Шестеренчато-кулачковые колеса 36, 37 расположены на валу 31 с угловым смещением друг относительно друга, что обеспечивает последовательность выдвижения рабочей 18 и вспомогательной 19 лопаток. Неполное зубчатое колесо 37 (как и 36) включает в себя (см. фиг.5) четыре сектора: сектор I, дуга которого выполнена с зубчатым венцом, сектор II, дуга которого выполнена с переменным радиусом-вектором, сектор III с дугой постоянного радиуса большего, чем радиус нормальной линии зубчатого венца, и сектор IV с постоянным радиусом меньшим, чем радиус сектора III. Разгонно-тормозной кулачок 39 также состоит из секторов: сектора V с переменным радиусом-вектором и сектора VI с дугой постоянного радиуса. Зубчатые колеса 36, 37 в определенный момент входят в зацепление с зубчатыми рейками 23, 24 лопаток 18 и 19, обеспечивая им прерывистое движение. Разгонно-тормозные кулачки 39 находятся только в плоскости действия толкателей 25 лопаток 18, 19. Рабочий профиль сектора II колеса 37 и сектора V разгонно-тормозного кулачка 39 выполнен с одинаковой кривизной в соответствии с законом движения лопаток 18, 19. При этом для обеспечения безударной работы расстояние Н между точкой контакта толкателя 25 и зубом рейки 23 и хордовое расстояние h на участках секторов колеса 37 и разгонно-тормозного кулачка 39, одновременно входящих в контакт с рабочими поверхностями лопатки 19, равны между собой.Gear-cam wheels 36, 37 (see figure 4) are two partial gears 36 and 37 with their corresponding accelerating brake cams 39. Gear-cam wheels 36, 37 are located on the shaft 31 with angular displacement relative to each other, which ensures the sequence of extension of the working 18 and auxiliary 19 blades. The incomplete gear wheel 37 (like 36) includes (see Fig. 5) four sectors: sector I, the arc of which is made with a gear rim, sector II, whose arc is made with a variable radius-vector, sector III with an arc of constant radius larger than the radius of the normal line of the ring gear, and sector IV with a constant radius smaller than the radius of sector III. Acceleration brake cam 39 also consists of sectors: sector V with a variable radius vector and sector VI with an arc of constant radius. The gears 36, 37 at some point engage with the gear racks 23, 24 of the blades 18 and 19, providing them with intermittent movement. Acceleration brake cams 39 are located only in the plane of action of the pushers 25 of the blades 18, 19. The working profile of sector II of the wheel 37 and sector V of the acceleration brake cam 39 is made with the same curvature in accordance with the law of motion of the blades 18, 19. Moreover, to ensure shock-free the working distance H between the contact point of the pusher 25 and the tooth of the rack 23 and the chord distance h on the sectors of the sectors of the wheel 37 and the acceleration brake cam 39, which are simultaneously in contact with the working surfaces of the blade 19, are equal to each other.

Передаточное число при этом равноThe gear ratio is equal to

где R_з.в.о. - радиус зубчатого венца 8 опоры 7 цапф вала двигателя,where R _z.v.o. - the radius of the ring gear 8 bearings 7 pins of the motor shaft,

R_з.к.к. - радиус зубчатого колеса 27 кривошипа 28.R _s.c.k. - the radius of the gear 27 of the crank 28.

Отношение радиуса нормальной линии центральной шестерни 34 к радиусу нормальной линии дуги зубчатого венца шестеренчато-кулачковых колес 36 и 37 определяют коэффициенты передачи К:The ratio of the radius of the normal line of the central gear 34 to the radius of the normal line of the arc of the gear rim of the gear-cam wheels 36 and 37 determines the transmission coefficients K:

где R_ц.м. - радиус нормальной линии центральной шестерни 34,where R _ts.m. - the radius of the normal line of the Central gear 34,

R_з.в.1 - радиус нормальной линии зубчатого венца шестеренчато-кулачкового колеса 36 (рабочего),R _Z.V.1 - the radius of the normal line of the gear rim gear-cam wheels 36 (working),

K₁ - коэффициент передачи рабочего колеса 36.K ₁ - gear ratio of the impeller 36.

где К_з.в.2 - радиус нормальной линии зубчатого венца шестеренчато-кулачкового колеса 37 (вспомогательного),where K _z.v.2 - the radius of the normal line of the gear rim gear-cam wheels 37 (auxiliary),

К₂ - коэффициент передачи вспомогательного колеса 37.K ₂ - gear ratio of the auxiliary wheel 37.

Коэффициенты передачи K₁ и К₂ показывают кратность величины выдвижения лопаток 18, 19 относительно перемещения ползуна 30. K₁ и К₂ могут быть равны между собой, а могут быть различны по величине. Конструктивно изменяя K₁ и К₂при незначительном перемещении ползуна 30, получаем необходимую величину выдвижения лопаток 18, 19. При разных значениях K₁ и К₂ изменяется величина выдвижения рабочей 18 и вспомогательной 19 лопаток относительно друг друга, образуя при этом разные по объему рабочую 10 и вспомогательную 11 полости.The transmission coefficients K ₁ and K ₂ show the magnitude of the extension of the blades 18, 19 relative to the movement of the slider 30. K ₁ and K ₂ may be equal to each other, but may be different in magnitude. Structurally changing K ₁ and K ₂ with a slight movement of the slider 30, we obtain the required amount of extension of the blades 18, 19. With different values of K ₁ and K _{2 the} magnitude of the extension of the working 18 and auxiliary 19 blades relative to each other, forming a different working volume 10 and auxiliary 11 cavity.

Выдвижение лопаток 18, 19 происходит при вхождении сектора I с зубчатым венцом соответствующего зубчатого колеса 36, 37 с зубчатой рейкой 23, 24 лопаток 18, 19. Для дополнительного торможения лопаток 18, 19 в теле ротора 3 предусмотрены пластинчатые пружины 40.The extension of the blades 18, 19 occurs when sector I enters with the gear rim of the corresponding gear wheel 36, 37 with the gear rack 23, 24 of the blades 18, 19. For additional braking of the blades 18, 19, leaf springs 40 are provided in the body of the rotor 3.

Движение лопаток 18, 19 осуществляется следующим образом. В неподвижном состоянии (см. фиг 6) лопатка 19 зафиксирована сопряжением контактных точек толкателя 25 и затылка первого зуба рейки 24 с рабочими поверхностями сектора VI разгонно-тормозного кулачка 39 и сектора III неполного зубчатого колеса 37, выполненными с дугой постоянного радиуса. Разгон и выдвижение лопатки 19 (см. фиг.7) осуществляется при обкатке по контактной поверхности толкателя 25 сектора V разгонно-тормозного кулачка 39 и при обкатке рабочей поверхности сектора II неполного зубчатого колеса 37 по затылку первого зуба рейки 24 до зацепления зубчатого венца сектора I колеса 37 с зубчатой рейкой 24 лопатки 19. Торможение лопатки 19 (см. фиг.8) происходит следующим образом: при еще существующем зацеплении зубчатого венца сектора I колеса 37 с зубчатой рейкой 24 толкатель 39 входит в контакт с рабочей поверхностью сектора V разгонно-тормозного кулачка 39, который, вращаясь, гасит кинетическую энергию лопатки 19. В торможении лопатки 19 принимают участие и пластинчатые пружины 40.The movement of the blades 18, 19 is as follows. In the stationary state (see FIG. 6), the blade 19 is fixed by pairing the contact points of the pusher 25 and the back of the first tooth of the rack 24 with the working surfaces of sector VI of the accelerating brake cam 39 and sector III of the partial gear 37 made with an arc of constant radius. The acceleration and extension of the blade 19 (see Fig. 7) is carried out when running on the contact surface of the pusher 25 of sector V of the accelerating brake cam 39 and when running the working surface of sector II of the partial gear 37 along the back of the first tooth of the rack 24 until the gear ring of sector I engages wheels 37 with gear rack 24 of the blade 19. The braking of the blade 19 (see Fig. 8) is as follows: with the gearing of sector I of the wheel I still existing, gear 37 with gear rack 24, the pusher 39 comes into contact with the working surface of sector V acceleration but-brake cam 39, which, while rotating, extinguishes the kinetic energy of the blade 19. In the braking of the blade 19, leaf springs 40 also take part.

Предпочтительно не радиальное расположение лопаток 5 с выдвижным устройством 6, а хордовое (на чертеже не показано) в стороне от вала 4 в направлении вращения ротора 3. Этим достигается еще большее уменьшение габаритных размеров ротора 3, а следовательно, и двигателя. При незначительном выдвижении рабочих лопаток 18 возникает дополнительный крутящий момент, обусловленный давлением газов на заднюю стенку камеры сгорания, образованной внутренними гранями пластин лопаток 18, 19, и плечом, равным величине смещения элементов выдвижного устройства 6 от оси вала 4.Preferably, not the radial arrangement of the blades 5 with the retractable device 6, but the chordal (not shown) on the side of the shaft 4 in the direction of rotation of the rotor 3. This further reduces the overall dimensions of the rotor 3, and therefore the motor. With a slight extension of the working blades 18, an additional torque arises due to the gas pressure on the back wall of the combustion chamber formed by the inner faces of the blades 18, 19 and the shoulder equal to the displacement of the elements of the sliding device 6 from the axis of the shaft 4.

Вспомогательная лопатка 19 может быть выполнена (см. фиг.9) в виде одной детали с ползуном 41 выдвижного устройства 6. При этом шестеренчато-кулачковый вал 31 выполнен с одним шестеренчато-кулачковым колесом 42 и шестерней 43 и может быть расположен вертикально между лопатками 18 и 19. Зубчатые рейки 44, 45 выполнены на внутренних сторонах лопаток 18, 19 на разном уровне. Зубчатая рейка 44 рабочей лопатки 18 входит в зацепление с шестеренчато-кулачковым колесом 42, а зубчатая рейка 45 - с шестерней 43. Вспомогательная лопатка 19 с ползуном 41 находятся в данном варианте исполнения двигателя в непрерывном возвратно-поступательном движении. Лопатка 19, полностью задвинувшись в тело ротора 3, продолжает движение внутрь ротора 3 на величину шатуна 29 кривошипа 28.The auxiliary blade 19 can be made (see Fig. 9) as a single part with the slide 41 of the retractable device 6. In this case, the gear-cam shaft 31 is made with one gear-cam wheel 42 and gear 43 and can be located vertically between the blades 18 and 19. The gear racks 44, 45 are made on the inner sides of the blades 18, 19 at different levels. The gear rack 44 of the working blade 18 is engaged with the gear-cam wheel 42, and the gear rack 45 with the gear 43. The auxiliary blade 19 with the slider 41 are in this embodiment of the engine in a continuous reciprocating motion. The blade 19, fully retracted into the body of the rotor 3, continues to move inside the rotor 3 by the size of the connecting rod 29 of the crank 28.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

В представленных на данных чертежах вариантах исполнения двигатель выполнен с четырьмя парами лопаток 5. В соответствии с этим в двигателе имеются две диаметрально расположенные (см. фиг.10) рабочие полости 46 и 47 и две вспомогательные полости 48 и 49. Участки перехода 50, 51 от рабочих полостей 46, 47 к вспомогательным 48, 49 меньше участков перехода 52, 53 от вспомогательных полостей 48, 49 к рабочим 46, 47 на величину расстояния между рабочей 18 и вспомогательной 19 лопаток друг относительно друга. Функциональные полости в данном случае равновелики, K₁=K₂. В начале и в конце функциональных полостей 46-49 выполнены пологие участки разгона 54 и торможения 55.In the embodiments presented in these drawings, the engine is made with four pairs of blades 5. Accordingly, the engine has two diametrically located (see FIG. 10) working cavities 46 and 47 and two auxiliary cavities 48 and 49. Transition sections 50, 51 from working cavities 46, 47 to auxiliary 48, 49 there are fewer transition sections 52, 53 from auxiliary cavities 48, 49 to working 46, 47 by the distance between the working 18 and auxiliary 19 blades relative to each other. Functional cavities in this case are equal, K ₁ = K ₂ . At the beginning and at the end of the functional cavities 46-49, flat sections of acceleration 54 and braking 55 are made.

При описании работы двигателя не рассматривается работа выдвижных устройств и лопаток, описанная выше.When describing the operation of the engine, the operation of the sliding devices and blades described above is not considered.

Пусть в исходном состоянии (см. фиг.11, позиция I) во вспомогательной полости находится рабочая смесь. Вспомогательная лопатка 19 (см. фиг.10, позиция II), выдвигаясь из тела ротора 3, передней гранью сжимает рабочую смесь и, создавая за собой разрежение, всасывает новую порцию рабочей смеси через впускное окно 12 во вспомогательную полость 48 (такт газозабора). После прохождения лопатками 18, 19 вспомогательной полости 48 на переходе 52, разделяющем вспомогательную 48 и рабочую 46 полости (см. фиг.11, позиция III), обе лопатки 18, 19 находятся в теле ротора 3 и неподвижны. Рабочая смесь при этом с максимальным сжатием находится в камере сгорания 56, образованной внутренними гранями пластин лопаток 18, 19 и углублением 26 в теле ротора 3. При продолжении движения ротора 3 камера сгорания 56 подводится (см. фиг.12, позиция IV) до места расположения свечей зажигания 15, размещенных в корпусе 1 двигателя, где в соответствующий момент искра свечи 15 зажигает сжатую рабочую смесь.Let the working mixture be in the initial state (see Fig. 11, position I) in the auxiliary cavity. The auxiliary blade 19 (see Fig. 10, position II), advancing from the body of the rotor 3, compresses the working mixture with its front face and, creating a vacuum, sucks a new portion of the working mixture through the inlet window 12 into the auxiliary cavity 48 (gas intake cycle). After the blades 18, 19 pass through the auxiliary cavity 48 at the transition 52 separating the auxiliary 48 and the working cavity 46 (see Fig. 11, position III), both blades 18, 19 are in the body of the rotor 3 and are stationary. The working mixture with maximum compression is located in the combustion chamber 56, formed by the inner faces of the blades 18, 19 and the recess 26 in the body of the rotor 3. When the rotor 3 continues to move, the combustion chamber 56 is brought (see Fig. 12, position IV) to the place the location of the spark plugs 15, placed in the housing 1 of the engine, where at the appropriate moment the spark of the spark plug 15 ignites the compressed working mixture.

Выдвигаясь, рабочая лопатка 18 (см. фиг.10, позиция V) внутренней гранью воспринимает давление газов, преобразует его во вращательное движение ротора 3, выталкивая своей наружной гранью остатки отработанных газов предыдущего рабочего такта через выпускное окно 13 (рабочий ход). В данном двигателе с 4-мя парами лопаток 5 одновременно происходят процессы, соответствующие рабочему ходу для двух пар диаметрально расположенных лопаток 5 и с небольшим отставанием (опережением) такту газозабора для двух других пар лопаток 5. Таким образом, рабочий ход происходит за полоборота двигателя.Advancing, the working blade 18 (see Fig. 10, position V) perceives the gas pressure by its inner face, converts it into rotational movement of the rotor 3, pushing out the remaining exhaust gases of the previous working stroke through the exhaust window 13 (working stroke) with its outer face. In this engine with 4 pairs of blades 5, processes corresponding to the stroke for two pairs of diametrically located blades 5 and with a slight lag (ahead) of the gas intake stroke for the other two pairs of blades 5 occur simultaneously. Thus, the stroke occurs per half revolution of the engine.

Заявляемый роторный двигатель внутреннего сгорания компактен, прост по конструкции, надежен в работе, имеет высокую удельную мощность и КПД.The inventive rotary internal combustion engine is compact, simple in design, reliable in operation, has a high specific power and efficiency.

Claims

1. A rotary internal combustion engine comprising a stationary housing with grooves made therein, a rotor rigidly mounted on the shaft, in the body of which 2 n pairs of blades are located, each pair of blades is two plates located parallel to the plate extending from the rotor body, combustion chambers formed between the plates of each pair of blades, and retractable devices, characterized in that the plates are made in the form of a working and auxiliary, sequentially extendable, consisting of two parts of different thicknesses, on parts more thick plates moving along the guides inside the rotor, gear racks and pushers are made for interfacing with a sliding device, which for each pair of blades is a rack-cam-gear-crank mechanism, which includes a slider with a gear rack, which engages with a gear-cam shaft, on which two incomplete gear wheels displaced relative to each other, with acceleration-brake cams, on the rim The rotor between the plates of each pair of blades has grooves forming the combustion chamber with the plates, the cross-sectional profile of the housing grooves is a part of two unipolar n-period antiphase sinusoids displaced by an angle corresponding to the distance between the blades brought into a circle, with n = 1, 2, 3 ....

2. The engine according to claim 1, characterized in that the auxiliary plate of each pair of blades and the slide of the drawer are made in the form of one part, while the gear-cam shaft is horizontally or vertically in the windows made on the part of the plates of greater thickness.