RU2293848C2

RU2293848C2 - Rotary-piston engine

Info

Publication number: RU2293848C2
Application number: RU2002121212/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Владимирович Ковалевский (RU); Олег Владимирович Ковалевский
Original assignee: Олег Владимирович Ковалевский
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2007-02-20
Also published as: RU2002121212A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed rotary-piston internal combustion engine has body with cylindrical space and end face covers, rotor with longitudinally orientated shaped slots installed concentrically over circumference and forming, together with end face walls of rotor, working cylinders, and pistons with fixing guide pins rigidly secured in rotor body and freely passed through crescent-shaped holes, pins being orientated in longitudinal direction. Circular cavities eccentrically displaced relative to axis of rotor are made on inner surfaces of end face covers of body. Disk with holes uniformly spaced over circumference are fitted on said cavities. Cranks are installed for movement n holes of disk. Axles of their rotation are parallel to fixing and guide pins are rigidly coupled with rotor and movable coupled with disk by means of matching washers. Tenons of cranks are coupled with free ends of guide pins through connecting rods.

EFFECT: increased speed, reliability and manufacturability of engine.

4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, in particular to rotary piston internal combustion engines.

Известен (см. патент RU №2158375, МПК F 02 B 57/00, 2000 г.) роторно-поршневой двигатель, содержащий корпус с цилиндрической полостью, торцевые крышки корпуса с направляющими канавками на их внутренних поверхностях, установленный в полости ротор с цилиндрами, расположенными равномерно по окружности и ориентированными вдоль оси ротора, и поршни, выполненные в виде лопаток дугообразного профиля, установленных в цилиндрах с возможностью их поворота относительно образующих ротора.Known (see patent RU No. 2158375, IPC F 02 B 57/00, 2000) a rotary piston engine comprising a housing with a cylindrical cavity, end caps of the housing with guide grooves on their inner surfaces, a rotor with cylinders installed in the cavity, evenly spaced around and oriented along the axis of the rotor, and pistons made in the form of arched profile blades mounted in cylinders with the possibility of their rotation relative to the rotor generators.

Поршни снабжены фиксирующими и направляющими пальцами, ориентированными параллельно образующим ротора, при этом свободные концы фиксирующих пальцев жестко закреплены в торцевых стенках ротора, а направляющих - свободно пропущены через серповидные отверстия в последних и через посредство подшипниковых опор вставлены в направляющие канавки крышек корпуса.The pistons are equipped with locking and guide fingers oriented parallel to the rotor, while the free ends of the locking fingers are rigidly fixed in the end walls of the rotor, and the guides are freely passed through the crescent holes in the rotor and inserted into the guide grooves of the housing covers through the bearing supports.

При вращении ротора известного устройства направляющие пальцы поршней, свободные концы которых катятся по опорам в направляющих канавках, вращаются совместно с ротором, оставаясь параллельными его образующим, и одновременно по определенной траектории смещаются в радиальном направлении. При этом поршни, связанные с пальцами, согласованно перемещаются в цилиндрах, изменяя объем камер сгорания и обеспечивая тем самым цикличность и длительность рабочих тактов двигателя.When the rotor of the known device rotates, the guide fingers of the pistons, the free ends of which roll along the bearings in the guide grooves, rotate together with the rotor, remaining parallel to its generators, and at the same time are shifted in a radial direction along a certain path. In this case, the pistons associated with the fingers move consistently in the cylinders, changing the volume of the combustion chambers and thereby ensuring the cyclical nature and duration of the engine’s working cycles.

Траектория радиального перемещения направляющих пальцев и, соответственно, цикличность и длительность рабочих тактов задаются формой контура направляющих канавок.The trajectory of the radial movement of the guide fingers and, accordingly, the cyclicity and duration of the working cycles are determined by the shape of the contour of the guide grooves.

Основными недостатками известного двигателя являются его неприемлемо низкие для практики скоростные характеристики и надежность.The main disadvantages of the known engine are its unacceptably low speed characteristics and reliability.

Указанные недостатки обусловлены тем, что при движении направляющих пальцев вдоль направляющих канавок скорость вращения их концевых подшипниковых опор в 10-15 раз (отношение среднего диаметра контура канавки к внешнему диаметру подшипника) превышает скорость вращения ротора. Как следствие, при скоростях вращения ротора (1000-1500) об/мин подшипниковые опоры работают на пределе своих скоростных возможностей, надежность их работы и, соответственно, двигателя в целом резко уменьшается. Дальнейшее повышение оборотов двигателя приводит к его поломке.These disadvantages are due to the fact that when the guide fingers move along the guide grooves, the rotation speed of their end bearing bearings is 10-15 times (the ratio of the average diameter of the groove contour to the outer diameter of the bearing) exceeds the rotor speed. As a result, at rotor speeds (1000-1500) rpm, the bearing supports operate at the limit of their speed capabilities, the reliability of their work and, accordingly, the engine as a whole decreases sharply. A further increase in engine speed leads to its breakdown.

Кроме того, воздействие на направляющие пальцы значительных по величине знакопеременных динамических напряжений изгиба, возникновение которых обусловлено вариациями знака и величины ускорения пальцев при их перемещении в канавках по контуру сложной формы, также снижает надежность и приводит к сокращению срока службы двигателя.In addition, the impact on the guide fingers by significant alternating dynamic bending stresses, the occurrence of which is caused by variations in the sign and magnitude of the acceleration of the fingers when they are moved in grooves along a complex contour, also reduces reliability and reduces the life of the engine.

Другим недостатком известного двигателя является его низкая технологичность, обусловленная высокими требованиями к точности изготовления направляющих канавок и необходимостью проведения особо точной сборки и балансировки устройства.Another disadvantage of the known engine is its low adaptability, due to the high requirements for the accuracy of the manufacture of guide grooves and the need for particularly accurate assembly and balancing of the device.

Задачей настоящего изобретения является повышение быстроходности, надежности и технологичности роторно-поршневого двигателя.The objective of the present invention is to increase the speed, reliability and manufacturability of a rotary piston engine.

Поставленная задача решается за счет того, что в роторно-поршневом двигателе, содержащем корпус с цилиндрической полостью и торцевыми крышками, концентрично установленный в полости ротор с продольно ориентированными, расположенными равномерно по окружности пазами фигурного профиля, образующими совместно с торцевыми стенками ротора рабочие цилиндры, и поршни, снабженные жестко закрепленными в теле ротора фиксирующими и свободно пропущенными через серповидные отверстия в последних направляющими пальцами, ориентированными в продольном направлении, на внутренних поверхностях торцевых крышек корпуса выполнены круговые, эксцентрично смещенные относительно оси ротора выемки, в которых размещены диски с отверстиями, расположенными равномерно по окружности, в отверстиях дисков подвижно установлены кривошипы, оси вращения которых параллельны поршневым пальцам и связаны жестко с ротором и подвижно, посредством согласующих шайб, с дисками, при этом шипы кривошипов посредством шатунов связаны со свободными концами направляющих пальцев.The problem is solved due to the fact that in a rotary piston engine containing a housing with a cylindrical cavity and end caps, a rotor concentrically mounted in the cavity with longitudinally oriented grooves of a shaped profile arranged uniformly around the circumference, forming working cylinders together with the end walls of the rotor, and pistons equipped with fixing brackets rigidly fixed in the rotor body and freely passed through crescent holes in the latter with guide fingers oriented in the longitudinal direction m direction, on the inner surfaces of the end caps of the housing, circular recesses are made eccentrically offset relative to the rotor axis, in which disks with holes uniformly spaced around the circumference are placed, cranks are movably mounted in the disk holes, the rotation axes of which are parallel to the piston fingers and rigidly connected to the rotor and movably, by means of matching washers, with disks, while the crank spikes are connected to the free ends of the guide fingers by means of connecting rods.

На фиг.1 представлено поперечное сечение предлагаемого двигателя, на фиг.2 - продольный разрез по сечению А-А на фиг.1, на фиг.3 - торцевая стенка ротора 6 с отверстиями 7, 8, на фиг.4 - диск 16 с отверстиями 17 (вид со стороны ротора).Figure 1 shows the cross section of the proposed engine, figure 2 is a longitudinal section along section AA in figure 1, figure 3 is the end wall of the rotor 6 with holes 7, 8, figure 4 is a disk 16 with holes 17 (view from the side of the rotor).

Двигатель содержит корпус 1, торцевые крышки 2 с выемками 3, ротор 4 с пазами 5 и торцевыми стенками 6 с отверстиями 7, 8, поршни 9 с фиксирующими 10 и направляющими 11 пальцами, шатуны 12, кривошипы 13 с осями 14 и шипами 15, диски 16 с отверстиями 17, шайбы 18.The engine comprises a housing 1, end caps 2 with recesses 3, a rotor 4 with grooves 5 and end walls 6 with holes 7, 8, pistons 9 with locking 10 and guiding 11 fingers, connecting rods 12, cranks 13 with axles 14 and spikes 15, wheels 16 with holes 17, washers 18.

Кроме того, в корпусе двигателя выполнены впускные 19 и выпускные 20 окна, а в одной из стенок ротора - гнезда 21 для установки свечей зажигания.In addition, in the engine housing there are made inlet 19 and outlet 20 windows, and in one of the walls of the rotor there are nests 21 for installing spark plugs.

Зазоры между смежными поверхностями корпуса и ротора, поршней и цилиндров снабжены уплотнениями 22.The gaps between adjacent surfaces of the housing and the rotor, pistons and cylinders are provided with seals 22.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

Начальный запуск двигателя производится путем раскрутки ротора любым известным способом, например посредством электростартера. При вращении ротора 4 диски 16, связанные с ротором осями 14, вращаются синхронно с ротором. При этом оси кривошипов 14 вращаются по окружности, концентричной ротору, а диски 16, контактирующие с установленными в отверстиях 17 кривошипами 13, - по окружности, эксцентрично смещенной относительно оси ротора. Вследствие эксцентричности указанных траекторий кривошипы 13 в процессе вращения качаются относительно осей 14. Качания кривошипов посредством шатунов 12 преобразуются в радиальные перемещения поршневых пальцев 11, которые, в свою очередь, двигают связанные с ними поршни 9.The initial start of the engine is carried out by spinning the rotor in any known manner, for example by means of an electric starter. When the rotor 4 rotates, the disks 16 associated with the rotor by the axes 14 rotate synchronously with the rotor. The axis of the cranks 14 rotate around a circle concentric with the rotor, and the disks 16 in contact with the cranks 13 installed in the holes 17 are rotated around the circle eccentrically relative to the axis of the rotor. Due to the eccentricity of these trajectories, the cranks 13 during rotation rotate relative to the axes 14. The swings of the cranks through the connecting rods 12 are converted into radial movements of the piston pins 11, which, in turn, move the associated pistons 9.

Форма отверстий 17 на одной стороне дисков (смежной с ротором) определяется опытным путем таким образом, чтобы обеспечить свободное перемещение кривошипов 13 в отверстиях без нарушения их контакта с дисками 16, на другой - круговая.The shape of the holes 17 on one side of the disks (adjacent to the rotor) is determined empirically in such a way as to ensure free movement of the cranks 13 in the holes without disturbing their contact with the disks 16, on the other circular.

Согласующие шайбы 18, установленные в отверстиях 17 на свободные концы осей кривошипов, обеспечивают надежную кинематическую связь ротора с дисками и исключают вибрацию свободных концов осей.Matching washers 18 installed in the holes 17 on the free ends of the crank axles provide reliable kinematic connection of the rotor with the discs and exclude vibration of the free ends of the axes.

Необходимые цикличность и длительности рабочих тактов двигателя, а также степень расширения обеспечиваются простым изменением величины эксцентриситета.The necessary cyclicality and duration of the engine clock cycles, as well as the degree of expansion, are provided by a simple change in the eccentricity value.

В отличие от прототипа кинематическая схема заявляемого устройства не содержит элементов, скорость вращения которых превышает скорость вращения ротора, поэтому скоростные возможности и надежность предлагаемого двигателя существенно выше аналогичных характеристик известного объекта.Unlike the prototype, the kinematic diagram of the claimed device does not contain elements whose rotation speed exceeds the rotor speed, therefore, the speed capabilities and reliability of the proposed engine are significantly higher than the similar characteristics of a known object.

Кроме того, использование для привода поршней относительно простого кривошипно-шатунного механизма позволяет снизить уровень механических нагрузок на направляющие пальцы, облегчить условия их работы и, как следствие, дополнительно повысить надежность двигателя.In addition, the use of a relatively simple crank mechanism for driving pistons can reduce the level of mechanical loads on the guide fingers, ease their working conditions and, as a result, further improve engine reliability.

Использование в конструкции двигателя известных и относительно простых и технологичных деталей и узлов обеспечивает повышение его технологичности в целом.The use of well-known and relatively simple and technologically advanced parts and assemblies in the engine design ensures an increase in its manufacturability as a whole.

Claims

A rotary piston engine, comprising a housing with a cylindrical cavity and end caps, concentrically mounted in the cavity of the rotor with longitudinally oriented, uniformly spaced grooves of a shaped profile, forming working cylinders together with the end walls of the rotor, and pistons equipped with fixing rods fixed to the rotor body and freely passed through the crescent holes in the last guide fingers oriented in the longitudinal direction, characterized in that on the inner the surfaces of the end caps of the housing are made circular, eccentrically offset relative to the axis of the rotor of the recess, in which there are disks with holes that are evenly spaced around the circumference, in the holes of the disks are mounted cranks whose rotation axes are parallel to the fixing and guide fingers, rigidly connected to the rotor and movably by matching washers - with discs, while the crank spikes are connected to the free ends of the guide fingers by connecting rods.