RU2362883C2 - Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft - Google Patents

Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft Download PDF

Info

Publication number
RU2362883C2
RU2362883C2 RU2007111400/06A RU2007111400A RU2362883C2 RU 2362883 C2 RU2362883 C2 RU 2362883C2 RU 2007111400/06 A RU2007111400/06 A RU 2007111400/06A RU 2007111400 A RU2007111400 A RU 2007111400A RU 2362883 C2 RU2362883 C2 RU 2362883C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
blades
valves
rotation
engine
Prior art date
Application number
RU2007111400/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007111400A (en
Inventor
Рустем Наилевич Тимерзянов (RU)
Рустем Наилевич Тимерзянов
Original Assignee
Рустем Наилевич Тимерзянов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рустем Наилевич Тимерзянов filed Critical Рустем Наилевич Тимерзянов
Priority to RU2007111400/06A priority Critical patent/RU2362883C2/en
Publication of RU2007111400A publication Critical patent/RU2007111400A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362883C2 publication Critical patent/RU2362883C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering field, particularly to internal combustion engines. Rotary-vane engine is provided for operation in the capacity of internal combustion engine and contains immovable case with crosspieces, inner cavity of which is formed by body of revolution, rotor with blades, co-axial to inner cavity of case, inlet and exhaust valves, the latter of which are located on case, conversion mechanism of vibrational-angular motions of rotor, system of starting, coal-handling, lubrication and sealing. Exhaust valves are installed inside the crosspieces' cavities, and inlet valves - on hollow blades of rotor and are implemented in the form of throttle blades, deviating around axis, fixed on rotor's blacket and allowing sealing of sealing lathes and labyrinth seal on butt edges of throttle blades. Rotor is implemented with ability of vibrational-angular motions in sector limited by crosspieces of case. Air intake is implemented through hollow rotor, hollow blades of rotor and inlet valves.
EFFECT: it is reduced heat load of engine nodes, increased its durability and usage of capacity of chambers by actuating medium, it is provided ability of operation with any kind of fuel.
5 cl, 11 dwg

Description

Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, пневмодвигателям, компрессорам, насосам и другим устройствам.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to internal combustion engines, air motors, compressors, pumps and other devices.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому техническому результату, выбранным в качестве прототипа к первому заявляемому устройству, является поршневой маятниковый двигатель внутреннего сгорания и механизм преобразования маятниковых движений лопастей-поршней (RU Заявка №2004136086/06, МПК F02B 53/00 (2006.01)).The closest technical solution to the technical nature and the technical result achieved, selected as a prototype for the first claimed device, is a reciprocating reciprocating internal combustion engine and a mechanism for converting the pendulum movements of the blades-pistons (RU Application No. 2004136086/06, IPC F02B 53/00 (2006.01 )).

Поршневой маятниковый двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр статора с перегородками, внутри которых расположен вал с лопастями-поршнями, боковые стенки, прилегающие к лопастям-поршням и образующие герметичные с изменяющимися объемами камеры, и механизм преобразования маятниковых движений лопастей-поршней во вращательное движение маховика. Лопасти-поршни имеют полости для подвода охлаждающей жидкости. Полости лопастей-поршней через каналы вала соединены с системой охлаждения цилиндра с возможностью автоматического регулирования количества подаваемой жидкости на охлаждение цилиндра и лопастей-поршней в зависимости от режима работы двигателя. Механизм преобразования маятниковых движений лопастей-поршней во вращательное движение маховика содержит зубчатое колесо, установленное на валу с лопастями-поршнями двигателя внутреннего сгорания, две шестерни, имеющие ограниченное число зубьев на части своего периметра и периодически вступающие в зацепление с зубчатым колесом. Одна из шестерен соединена с маховиком. Шестерни вне зоны ширины зубчатого кольца имеют полное число зубьев и находятся в постоянном зацеплении между собой.The piston pendulum internal combustion engine contains a stator cylinder with baffles, inside of which there is a shaft with piston-blades, side walls adjacent to the piston-blades and forming airtight chambers with variable volumes, and a mechanism for converting the pendulum movements of the piston-blades into the rotational movement of the flywheel. The piston blades have cavities for supplying coolant. The cavities of the piston blades through the shaft channels are connected to the cylinder cooling system with the ability to automatically control the amount of liquid supplied to cool the cylinder and piston blades depending on the engine operating mode. The mechanism for converting the pendulum movements of the piston-blades into the rotational movement of the flywheel contains a gear mounted on a shaft with piston-blades of the internal combustion engine, two gears having a limited number of teeth on a part of their perimeter and periodically engaging with the gear. One of the gears is connected to the flywheel. Gears outside the zone of the width of the gear ring have a total number of teeth and are in constant engagement with each other.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции узлов и устройства в целом, теплонапряженность ротора и лопастей, малая наполняемость камер рабочим телом, недолговечность работы уплотнений и устройства в целом, а также невозможность работы на любом виде топлива.The disadvantages of the prototype are the complexity of the design of the nodes and the device as a whole, the heat stress of the rotor and blades, the low filling of the chambers with a working fluid, the fragility of the seals and the device as a whole, as well as the inability to work on any type of fuel.

Наиболее близким техническим решением ко второму заявленному техническому решению, выбранному в качестве прототипа, является силовой механизм (RU 2292462 С1, 27.01.2007, F01C 1/063).The closest technical solution to the second claimed technical solution, selected as a prototype, is the power mechanism (RU 2292462 C1, 01.27.2007, F01C 1/063).

Силовой механизм установлен в корпусе и выполнен в виде кривошипно-ползункового механизма, содержащего ползун, установленный в направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения и сочлененный с кривошипами, установленными на валу ротора с одной стороны и на валу двигателя с другой стороны.The power mechanism is installed in the housing and is made in the form of a crank-slide mechanism containing a slider mounted in guides with the possibility of reciprocating movement and articulated with cranks mounted on the rotor shaft on one side and on the motor shaft on the other side.

Недостатком конструкции являются сложность механизма, недолговечность и затрудненные условия для работы ползуна. Силовой механизм не позволяет изменять степень сжатия и расширения двигателя внутреннего сгорания.The design disadvantage is the complexity of the mechanism, the fragility and difficult conditions for the operation of the slider. The power mechanism does not allow changing the degree of compression and expansion of the internal combustion engine.

Задачей заявленных изобретений является снижение тепловой нагруженности узлов роторно-лопастного двигателя, увеличение его долговечности и наполняемости камер рабочим телом, придание возможности работы на любом виде топлива за счет создания упрощенных конструкций двигателей разнообразных циклов и механизма преобразования, отвечающих поставленным условиям.The objective of the claimed inventions is to reduce the thermal load of the nodes of the rotary vane engine, increase its durability and the filling of the chambers with a working fluid, making it possible to work on any type of fuel by creating simplified engine designs of various cycles and a conversion mechanism that meet the conditions.

Эта задача достигается в роторно-лопастном двигателе, предназначенном для работы в качестве двигателя внутреннего сгорания, содержащем неподвижный корпус с перемычками, внутренняя полость которого образована телом вращения, ротор с лопастями, коаксиальный внутренней полости корпуса, впускные и выпускные клапаны, последние из которых расположены на корпусе, механизм преобразования колебательно-угловых движений ротора, системы запуска, топливоподачи, смазки и уплотнений, согласно изобретению выпускные клапаны установлены внутри полостей перемычек, а впускные клапаны - на полых лопастях ротора и выполнены в виде дроссельных заслонок, совершающих отклонения вокруг осей, закрепленных на кронштейнах ротора и имеющих уплотнение в виде уплотнительных планок и лабиринтных уплотнений на торцевых кромках дроссельных заслонок, при этом ротор выполнен с возможностью совершения колебательно-угловых движений в ограниченном перемычками корпуса секторе, причем впуск воздуха выполнен через полый ротор, полые лопасти ротора и впускные клапаны.This task is achieved in a rotary vane engine designed to operate as an internal combustion engine, comprising a stationary casing with jumpers, an inner cavity of which is formed by a body of revolution, a rotor with vanes, coaxial to the inner cavity of the casing, intake and exhaust valves, the last of which are located on housing, a mechanism for converting the oscillatory-angular movements of the rotor, the starting system, fuel supply, lubrication and seals, according to the invention, exhaust valves are installed inside the polo jumper, and the inlet valves on the hollow rotor blades and are made in the form of throttle valves, deviating around the axes mounted on the rotor brackets and having a seal in the form of sealing strips and labyrinth seals on the end edges of the throttle valves, while the rotor is made with the possibility of making vibrational-angular movements in a sector limited by jumpers of the housing, the air inlet being made through a hollow rotor, hollow rotor blades and intake valves.

Кроме того, ротор дополнительно имеет полые лопасти, направленные к оси вращения ротора, с размещенными на них клапанами, при этом корпус дополнен внутренней цилиндрической частью, имеющей перегородки, оснащенные клапанами, образующей с ротором и его внутренними лопастями внутренний каскад двигателя, работающий как компрессор.In addition, the rotor additionally has hollow blades directed to the axis of rotation of the rotor, with valves placed on them, while the casing is supplemented with an inner cylindrical part having valves equipped with valves, forming with the rotor and its internal blades an internal motor cascade operating as a compressor.

Кроме того, клапаны, расположенные на лопастях ротора выполнены управляемыми приводом.In addition, the valves located on the rotor blades are made controlled by a drive.

Эта задача достигается и в механизме преобразования, предназначенном для преобразования колебательно-угловых движений ротора во вращение выходного вала, содержащем кривошип, согласно изобретению кривошип установлен поперек оси вращения ротора, эксцентрик кривошипа выполнен входящим роликом в зацепление с продольным параллельным оси ротора пазом, выполненным на одном из концов ротора или в кронштейне, жестко присоединенном к торцу ротора, при этом длина паза не меньше диаметра вращения ролика эксцентрика и ширина паза равна диаметру ролика с учетом технологического зазора.This task is also achieved in the conversion mechanism designed to convert the vibrational-angular movements of the rotor into the rotation of the output shaft containing the crank, according to the invention, the crank is mounted transverse to the axis of rotation of the rotor, the eccentric of the crank is made by the incoming roller in engagement with a groove parallel to the longitudinal axis of the rotor, made on one from the ends of the rotor or in an arm rigidly attached to the end of the rotor, while the groove length is not less than the diameter of the rotation of the eccentric roller and the groove width is equal to the diameter Olika considering the technological gap.

Кроме того, механизм преобразования включает механизм раскрытия эксцентрика, обеспечивающий принудительное изменение радиуса вращения ролика эксцентрика приводом.In addition, the conversion mechanism includes an eccentric opening mechanism, which provides a forced change of the radius of rotation of the eccentric roller by the drive.

Данный способ подачи рабочего тела позволяет использовать центробежные силы, возникающие при колебательно-угловом движении ротора в полостях лопастей ротора для создания избыточного давления рабочего тела и большего наполнения камер без применения дополнительных устройств. Также рабочее тело в предлагаемом двигателе является охладителем для окружающих узлов или деталей, например воздух, подаваемый в двигатель внутреннего сгорания, охлаждает ротор, лопасти и самодействующие впускные клапана, установленные на полых лопастях.This method of supplying the working fluid allows the use of centrifugal forces arising from the vibrational-angular movement of the rotor in the cavities of the rotor blades to create excess pressure of the working fluid and more filling the chambers without the use of additional devices. Also, the working fluid in the proposed engine is a cooler for surrounding units or parts, for example, the air supplied to the internal combustion engine cools the rotor, blades and self-acting intake valves mounted on hollow blades.

Использование предложенного устройства для данного способа подачи рабочего тела в разнообразных конструктивных схемах проиллюстрировано чертежами, на которых схематически представлены:The use of the proposed device for this method of supplying a working fluid in a variety of structural schemes is illustrated by drawings, which schematically represent:

на фиг.1 изображен общий вид рабочей части роторно-лопастного двигателя;figure 1 shows a General view of the working part of the rotary vane engine;

на фиг.2 показана схема роторно-лопастного двигателя в виде поперечного разреза корпуса;figure 2 shows a diagram of a rotary vane engine in the form of a transverse section of the housing;

на фиг.3 показана перемычка корпуса, сечение I-I на фиг.2;figure 3 shows the jumper of the housing, section I-I in figure 2;

на фиг.4 показан выпускной золотниковый клапан, сечение II-II на фиг.2;figure 4 shows the outlet spool valve, section II-II in figure 2;

на фиг.5 показано выпускное окно перемычки, элемент III на фиг.2;figure 5 shows the outlet window of the jumper, element III in figure 2;

на фиг.6 изображена установка перекрывных клапанов на лопастях ротора;figure 6 shows the installation of shutoff valves on the rotor blades;

на фиг.7 изображен фронтальный вид перекрывного клапана, вид А на фиг.6;Fig.7 shows a front view of the shutoff valve, view A in Fig.6;

на фиг.8 показана кинематическая схема силового механизма преобразования колебательно-углового движения ротора во вращение кривошипа и обратно с механизмом раскрытия эксцентриков;on Fig shows a kinematic diagram of the power mechanism for converting the oscillatory-angular movement of the rotor into the rotation of the crank and vice versa with the mechanism for opening the eccentrics;

на фиг.9 показан паз ротора, сечение I-I на фиг.8;in Fig.9 shows the groove of the rotor, section I-I in Fig.8;

на фиг.10 показан вариант геометрии паза, вид А на фиг.8;figure 10 shows a variant of the geometry of the groove, view a in figure 8;

на фиг.11 показана схема каскадного роторно-лопастного двигателя с одним ротором в виде поперечного разреза корпуса;figure 11 shows a diagram of a cascade rotary vane engine with one rotor in the form of a transverse section of the housing;

Пример 1. Роторно-лопастной двигатель (фиг.1) состоит из неподвижного корпуса 1 с внутренней полостью, образованной телом вращения, включающего две диаметрально противоположные относительно оси внутренней полости корпуса 1, полые внутренние перемычки 2 с установленными в них выпускными золотниковыми клапанами 3. Золотниковые клапана 3 (фиг.2) предназначены для принудительного открытия/закрытия выпускных технологических окон 4 (фиг.3) с обеих сторон перемычек 2, представляют собой цилиндры со сферическими рабочими частями 5 (фиг.4). Выпускные отверстия в рабочих частях золотниковых клапанов 5 выполнены в виде группы отверстий 6, имеющих фаски/закругления с наружной стороны. Компрессионные кольца 7 (фиг.5) выполнены с наружной косой фаской, позволяющей при контакте с косыми фасками 8 перемычек 2 за счет распорного напряжения колец и давления рабочего тела создавать силу, прижимающую кольца 7 к рабочей части золотниковых клапанов 5. Смазка поверхностей золотниковых клапанов 5, контактирующих с уплотнительными компрессионными кольцами 7, осуществляется блоками валиков 9 (фиг.4) выполненных из сухо-смазочных материалов, например графитосодержащих. Охлаждение золотниковых клапанов 3 осуществляется сжатым воздухом, направляемым соплами на их поверхности. Золотниковые клапана 3 управляются электромеханическим приводом газораспределительного механизма 10. Роторно-лопастный двигатель имеет соосный внутренней полости корпуса 1 полый ротор 11, установленный с возможностью совершения колебательно-углового движения, с двумя внешними, жестко закрепленными поперечно угловому движению ротора 11, полыми лопастями 12, делящими совместно с перемычками 2 межкорпусно-роторную полость на четыре камеры изменяемых объемов. Периферийная конфигурация лопастей 12 эквидистантна (соответствует) внутренней поверхности корпуса 1 (фиг.6) и в радиально-осевом сечении имеет форму усеченной окружности (фиг.7), а с обеих сторон лопастей 12 установлены самодействующие перекрывные клапаны 13. Перекрывной клапан 13 имеет поперечную ось вращения 14 установленную на кронштейне 15, закрепленном в районе сквозных пазов 16 выполненных в роторе 11. Седлом для перекрывного клапана 13 служат ограничительно-уплотнительная планка 17 и зазор между наружной кромкой перекрывного клапана 13 с выполненным на ней лабиринтным уплотнением 18 и внутренней поверхностью корпуса 1. Перекрывной клапан 13 имеет разницу площадей от оси вращения 14, обеспечивающую ему неразрушающее и достаточное усилие для отклонения относительно своей оси при наличии перепада давления. Роторно-лопастной двигатель имеет механизм преобразования колебательно-угловых движений ротора 19 во вращение выходного вала 20. Механизм преобразования 19 состоит из кривошипа 21 (фиг.8), установленного поперек оси вращения ротора 11. Эксцентрик 22 кривошипа 21 входит роликом 23 в зацепление с продольным, параллельным оси ротора 11 пазом 24, выполненным на одном из концов ротора 11 или в кронштейне, жестко присоединенном к торцу ротора 11. Длина паза 24 (фиг.9) не менее диаметра вращения ролика 23. Ширина паза 24 (фиг.10) равна диаметру ролика 23. Механизм раскрытия эксцентрика 22 обеспечивает принудительное изменение радиуса вращения ролика 23 эксцентрика 22 от R1 до R2 в механизме преобразования 19 при помощи электромеханического привода 25, смещающего внутренний ползун кривошипа 26 вдоль оси вращения кривошипа 21 на величину L. Роторно-лопастной двигатель включает необходимые системы впуска воздуха и выпуска отработавших газов, запуска с маховиком, топливоподачи, смазки, охлаждения и уплотнительные элементы (не показаны, т.к. широко известны).Example 1. The rotary vane engine (Fig. 1) consists of a fixed housing 1 with an internal cavity formed by a body of revolution, including two diametrically opposite relative to the axis of the internal cavity of the housing 1, hollow internal bridges 2 with outlet spool valves installed in them 3. Spool valve 3 (figure 2) are designed to force the opening / closing of the exhaust technological windows 4 (figure 3) on both sides of the jumpers 2, are cylinders with spherical working parts 5 (figure 4). Outlets in the working parts of the spool valves 5 are made in the form of a group of holes 6 having chamfers / curves on the outside. The compression rings 7 (Fig. 5) are made with an external oblique chamfer, which, when in contact with the oblique chamfers 8 of the jumpers 2, due to the tension of the rings and the pressure of the working fluid, creates a force that presses the rings 7 to the working part of the spool valves 5. Lubricating the surfaces of the spool valves 5 in contact with the sealing compression rings 7, is carried out by blocks of rollers 9 (figure 4) made of dry lubricants, such as graphite. The cooling of the spool valves 3 is carried out by compressed air directed by nozzles on their surface. Spool valves 3 are controlled by an electromechanical drive of the gas distribution mechanism 10. The rotary vane engine has a hollow rotor 11 coaxial to the internal cavity of the housing 1, mounted with the possibility of oscillating-angular movement, with two external, rigidly fixed transversely to the angular movement of the rotor 11, hollow blades 12 dividing together with jumpers 2 inter-rotor cavity into four chambers of variable volumes. The peripheral configuration of the blades 12 is equidistant (corresponding to) the inner surface of the housing 1 (Fig.6) and in the radial-axial section has the shape of a truncated circle (Fig.7), and on both sides of the blades 12 are installed self-acting shut-off valves 13. The shut-off valve 13 has a transverse the rotation axis 14 mounted on the bracket 15, mounted in the area of the through grooves 16 made in the rotor 11. The restriction-sealing strip 17 and the gap between the outer edge of the shutoff valve 13 with filled with a labyrinth seal 18 and the inner surface of the housing 1. The shutoff valve 13 has a difference in area from the axis of rotation 14, providing it with a non-destructive and sufficient force to deviate about its axis in the presence of a pressure differential. The rotary vane engine has a mechanism for converting the vibrational-angular movements of the rotor 19 into rotation of the output shaft 20. The conversion mechanism 19 consists of a crank 21 (Fig. 8) mounted across the axis of rotation of the rotor 11. The eccentric 22 of the crank 21 engages the roller 23 with the longitudinal parallel to the axis of the rotor 11 of the groove 24, made at one end of the rotor 11 or in an arm rigidly attached to the end of the rotor 11. The length of the groove 24 (Fig.9) is not less than the diameter of rotation of the roller 23. The width of the groove 24 (Fig.10) is equal to the diameter of the roller 23. Mechanism The action of the eccentric 22 provides a forced change of the radius of rotation of the roller 23 of the eccentric 22 from R1 to R2 in the conversion mechanism 19 by means of an electromechanical drive 25 that biases the internal slider of the crank 26 along the axis of rotation of the crank 21 by L. The rotary vane engine includes the necessary air intake systems and exhaust emissions, starting with a flywheel, fuel supply, lubrication, cooling and sealing elements (not shown, as widely known).

Роторно-лопастной двигатель работает следующим образом. Внутренняя полость ротора 11 имеет сообщение через впускной патрубок с атмосферным воздухом и через прямоугольные пазы 16 с полыми лопастями 12, оснащенными самодействующими клапанами 13. Привод газораспределительного механизма 10, управляющий выпускными клапанами 3, организует последовательное сообщение камер изменяемых объемов с выхлопной системой роторно-лопастного двигателя. При «раскрутке» стартером маховика и выходного вала 20 механизма преобразования 19 роторно-лопастного двигателя, ротор 11 начинает совершать колебательно-угловые движения, сообщаемые ему механизм преобразования 19, при этом в двух противолежащих камерах изменяемых объемов происходит уменьшение объемов до минимума с одновременным увеличением объемов в двух других камерах. В первом такте атмосферный воздух через самодействующий клапан 13, установленный на лопасти 12 ротора 11, попадает в камеру, в которой в данный момент создается разрежение. Во втором такте ротор 11 лопастью 12 в этой камере производит сжатие поступившей порции воздуха, в которую в конце такта сжатия впрыскивается топливо через форсунку высокого давления 27, установленную на корпусе 1 в районе перемычки 2. От высокого давления и температуры топливовоздушная смесь воспламеняется и в третьем такте высоким давлением расширяющихся газов производит рабочий ход. В четвертом такте в данной камере производится выпуск отработавших газов через выпускной клапан 3 в выхлопную систему роторно-лопастного двигателя. Такие же циклы происходят последовательно в каждой из четырех камер роторно-лопастного двигателя. Последовательность тактов в камерах роторно-лопастного двигателя регулируется срабатыванием выпускных клапанов 3 и моментами подачи топлива через форсунки высокого давления 27. Охлаждение ротора 11, лопастей 12 и клапанов 13, установленных на лопастях 12, осуществляется атмосферным воздухом, проходящим через них, а корпус 1 имеет воздушную или жидкостную системы охлаждения.Rotary vane engine operates as follows. The inner cavity of the rotor 11 has a message through the inlet pipe with atmospheric air and through rectangular grooves 16 with hollow blades 12 equipped with self-acting valves 13. The gas distribution mechanism 10, which controls the exhaust valves 3, organizes sequential communication of variable volume chambers with the exhaust system of a rotary vane engine . When the flywheel and the output shaft 20 of the conversion mechanism 19 of the rotor-vane engine are “untwisted”, the rotor 11 begins to make oscillating-angular movements, the conversion mechanism 19 is informed of it, while in two opposite chambers of variable volumes, volumes are reduced to a minimum with a simultaneous increase in volumes in two other cameras. In the first cycle, atmospheric air through a self-acting valve 13 mounted on the blades 12 of the rotor 11, enters the chamber in which a vacuum is currently being created. In the second cycle, the rotor 11 with a blade 12 in this chamber compresses the incoming portion of air, into which fuel is injected at the end of the compression cycle through a high-pressure nozzle 27 mounted on the housing 1 in the area of the jumper 2. From high pressure and temperature, the air-fuel mixture ignites in the third a high-pressure stroke of the expanding gases produces a stroke. In the fourth cycle in this chamber, exhaust gas is released through the exhaust valve 3 into the exhaust system of a rotary vane engine. The same cycles occur sequentially in each of the four chambers of the rotary vane engine. The sequence of strokes in the chambers of a rotary vane engine is regulated by the operation of exhaust valves 3 and the moments of fuel supply through high-pressure nozzles 27. Cooling of the rotor 11, blades 12 and valves 13 mounted on the blades 12 is carried out by atmospheric air passing through them, and the housing 1 has air or liquid cooling systems.

Эта конструкция обеспечивает роторно-лопастному двигателю 4-тактный термодинамический цикл в режиме самовоспламенения или принудительного воспламенения топливовоздушной смеси (при использовании дополнительных систем воспламенения топливовоздушной смеси, например свечей зажигания).This design provides the rotor-vane engine with a 4-stroke thermodynamic cycle in the mode of self-ignition or forced ignition of the air-fuel mixture (when using additional ignition systems of the air-fuel mixture, for example, spark plugs).

Пример 2. 2-тактный роторно-лопастной двигатель-компрессор выполнен по каскадной схеме (фиг.11) и дополнительно к конструкции роторно-лопастного двигателя для продувки и наполнения камер изменяемых объемов использует встроенный компрессор, организованный за счет выполнения полого ротора 28, имеющего не только две внешние полые лопасти 29 с установленными на них с обеих сторон самодействующими перекрывными клапанами 13, но и две внутренние полые лопасти 30, жестко закрепленные напротив лопастей 29 и оборудованные с обеих сторон самодействующими перекрывными клапанами 31. При этом, корпус 1 дополняется внутренней цилиндрической частью 32 с двумя полыми перемычками 33, с установкой на каждой перемычке 33 с двух сторон самодействующих впускных клапанов 34. Внутренние лопасти 30 ротора 28 и перемычки 33 внутренней цилиндрической части 32 корпуса 1 делят внутреннюю цилиндрическую полость 2-тактного роторно-лопастного двигателя-компрессора на четыре камеры изменяемых объемов.Example 2. A 2-stroke rotary vane engine-compressor is made according to the cascade scheme (Fig. 11) and, in addition to the design of the rotor-vane engine, it uses an integrated compressor organized by performing a hollow rotor 28 having no only two external hollow blades 29 with self-acting shutoff valves 13 installed on both sides of them, but also two internal hollow blades 30, rigidly fixed opposite the blades 29 and equipped on both sides with self-acting and shutoff valves 31. At the same time, the housing 1 is supplemented by an inner cylindrical part 32 with two hollow jumpers 33, with the installation of self-acting inlet valves 34 on each jumper 33 from two sides. The inner blades 30 of the rotor 28 and the jumpers 33 of the inner cylindrical part 32 of the housing 1 are divided the inner cylindrical cavity of a 2-stroke rotary vane engine-compressor for four chambers of variable volumes.

2-тактный роторно-лопастной двигатель-компрессор работает следующим образом. Внутренняя полость 35 внутренней цилиндрической части 32 корпуса 1 имеет сообщение через впускной патрубок с атмосферным воздухом и полостями полых перемычек 33. При «раскрутке» стартером маховика и выходного вала механизма преобразования 2-тактного роторно-лопастного двигателя-компрессора, ротор 28 начинает совершать колебательно-угловые движения, сообщаемые ему механизмом преобразования, при этом во внутреннем контуре 2-тактного роторно-лопастного двигателя-компрессора в двух противолежащих камерах изменяемых объемов происходит уменьшение объемов до минимума с одновременным увеличением объемов в двух других камерах. Внутренний каскад 2-тактного роторно-лопастного двигателя-компрессора, используя установку самодействующих клапанов 34 и 31 с организацией их пропускной способности воздуха в направлении к внешним камерам изменяемых объемов 2-тактного роторно-лопастного двигателя-компрессора, осуществляет компрессорный цикл, подавая при каждом такте порции сжатого воздуха в предклапанные полости ротора 28. Создаваемое в предклапанной полости лопастей 29 высокое давление воздуха в первом такте выпуска отработавших газов из камеры внешнего контура 2-тактного роторно-лопастного двигателя-компрессора, за счет разности давления открывает самодействующий клапан 13, установленный на внешней лопасти 29 и в начале первого такта начинает продувать камеру и заполнять ее порцией сильно сжатого воздуха. После закрытия в конце первого такта выпускного клапана 3 и подачи в камеру топлива через форсунку высокого давления 27 - оно воспламеняется свечой зажигания 36 и осуществляется рабочий ход второго такта. Эта схема обеспечивает 2-тактному роторно-лопастному двигателю-компрессору 2-тактный термодинамический цикл в режиме принудительного воспламенения топливовоздушной смеси.2-stroke rotary vane engine-compressor operates as follows. The inner cavity 35 of the inner cylindrical part 32 of the housing 1 has a message through the inlet pipe with atmospheric air and the cavities of the hollow jumpers 33. When the starter rotates the flywheel and the output shaft of the conversion mechanism of the 2-stroke rotary vane motor-compressor, the rotor 28 begins to oscillate angular movements communicated to him by the conversion mechanism, while in the inner circuit of a 2-stroke rotary vane motor-compressor in two opposite chambers of variable volumes, smart shenie volume to a minimum while increasing the volume of the other two chambers. The internal cascade of a 2-stroke rotary vane motor-compressor, using the installation of self-acting valves 34 and 31 with the organization of their air capacity in the direction of the external chambers of variable volumes of a 2-stroke rotary vane motor-compressor, performs a compressor cycle, feeding at each cycle portions of compressed air into the pre-valve cavity of the rotor 28. The high air pressure created in the pre-valve cavity of the blades 29 in the first exhaust gas exhaust cycle from the external circuit chamber is 2-stroke of the rotor-vane motor-compressor, due to the pressure difference, opens a self-acting valve 13 mounted on the outer blade 29 and at the beginning of the first cycle begins to purge the chamber and fill it with a portion of highly compressed air. After closing at the end of the first stroke of the exhaust valve 3 and supplying fuel to the chamber through the high-pressure nozzle 27, it is ignited by the spark plug 36 and the second stroke is driven. This scheme provides a 2-stroke rotary vane engine-compressor with a 2-stroke thermodynamic cycle in the forced ignition mode of the air-fuel mixture.

Бортовой компьютер и/или механика управляются электрикой, приводными механизмами, топливоподающей аппаратурой и другими поддерживающими процесс системами в вышеприведенных примерах, а применяемая система охлаждения - воздушная или жидкостная.The on-board computer and / or mechanics are controlled by electrics, drive mechanisms, fuel supply equipment and other process supporting systems in the above examples, and the cooling system used is air or liquid.

Благодаря новой совокупности существенного признака технических решений, а так же предложенных узлов и механизмов, разнообразные схемы двигателей, компрессоров, в том числе каскадные и секционные, включающие описанные признаки роторно-лопастных двигателей (Пример 1, Пример 2), обладают преимуществами над известными техническими устройствами из-за:Due to the new combination of an essential feature of technical solutions, as well as the proposed units and mechanisms, various schemes of engines, compressors, including cascade and sectional, including the described features of rotary vane engines (Example 1, Example 2), have advantages over known technical devices due to:

- охлаждения ротора, лопастей и клапанов рабочим телом, прокачиваемым через полости ротора, лопастей и клапана, установленные на них;- cooling of the rotor, blades and valves with a working fluid pumped through the cavities of the rotor, blades and valve mounted on them;

- повышенного заполнения камер рабочим телом, нагнетаемым центробежной силой создаваемой в полостях лопастей при колебательно-угловом движении ротора, а также конструкцией описанных перекрывных клапанов;- increased filling of the chambers with a working fluid pumped by centrifugal force generated in the cavities of the blades during the oscillatory-angular movement of the rotor, as well as the design of the described shutoff valves;

- отсутствия износа между лопастями и корпусом, а также исключение необходимости в смазке обозначенных мест, из-за применения лабиринтных (гребенчатых) уплотнений (увеличенный ресурс, исключение необходимости прогрева роторно-лопастного двигателя);- the absence of wear between the blades and the casing, as well as the elimination of the need for lubrication of designated areas, due to the use of labyrinth (comb) seals (increased life, eliminating the need for heating of a rotary vane engine);

- снижения охлаждения корпуса, с соответствующим улучшением условий протекания термодинамического цикла предоставляемых при использовании вышеприведенного технического решения;- reducing the cooling of the housing, with a corresponding improvement in the flow conditions of the thermodynamic cycle provided by using the above technical solution;

- естественной рециркуляции отработавших газов, приводящей к увеличению октанового числа топливовоздушной смеси, а также большей полнотой сгорания подаваемого топлива (экология);- natural exhaust gas recirculation, leading to an increase in the octane number of the air-fuel mixture, as well as a greater completeness of combustion of the supplied fuel (ecology);

- возможности изменения степени сжатия и расширения отработавших газов описанным механизмом преобразования колебательно-угловых движений ротора во вращение выходного вала с механизмом раскрытия эксцентриков;- the possibility of changing the degree of compression and expansion of the exhaust gases by the described mechanism for converting the vibrational-angular movements of the rotor into the rotation of the output shaft with the mechanism for opening the eccentrics;

- получения схем, обеспечивающих предлагаемым конструкциям малые габариты и вес по сравнению с аналогами равной мощности;- obtaining schemes that provide the proposed structures with small dimensions and weight in comparison with analogues of equal power;

- увеличенного КПД установок, не содержащих кривошипно-шатунного механизма и распредвала с общеприменяемыми клапанами, при применении описанных технических решений.- increased efficiency of installations that do not contain a crank mechanism and camshaft with commonly used valves, when applying the described technical solutions.

Заявленные технические решения и представленные элементы взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел, следовательно удовлетворяют требованию единства изобретения. Использование заявленных технических решений в роторно-лопастных двигателях позволяет решить поставленную задачу с получением требуемого технического результата - снижение тепловой нагруженности узлов роторно-лопастного двигателя, увеличение его долговечности и наполняемости камер рабочим телом, придание возможности работы на любом виде топлива и упрощение конструкции.The claimed technical solutions and the presented elements are so interconnected that they form a single inventive concept, therefore they satisfy the requirement of the unity of the invention. Using the claimed technical solutions in rotary vane engines allows us to solve the problem with obtaining the required technical result - reducing the heat load of the rotor-vane engine assemblies, increasing its durability and filling the chambers with a working fluid, making it possible to work on any type of fuel and simplifying the design.

Claims (5)

1. Роторно-лопастной двигатель, предназначенный для работы в качестве двигателя внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с перемычками, внутренняя полость которого образована телом вращения, ротор с лопастями, коаксиальный внутренней полости корпуса, впускные и выпускные клапаны, последние из которых расположены на корпусе, механизм преобразования колебательно-угловых движений ротора, системы запуска, топливоподачи, смазки и уплотнений, отличающийся тем, что выпускные клапаны установлены внутри полостей перемычек, а впускные клапаны - на полых лопастях ротора и выполнены в виде дроссельных заслонок, совершающих отклонения вокруг осей, закрепленных на кронштейнах ротора и имеющих уплотнение в виде уплотнительных планок и лабиринтных уплотнений на торцевых кромках дроссельных заслонок, при этом ротор выполнен с возможностью совершения колебательно-угловых движений в ограниченном перемычками корпуса секторе, причем впуск воздуха выполнен через полый ротор, полые лопасти ротора и впускные клапаны.1. The rotary vane engine, designed to operate as an internal combustion engine, comprising a stationary body with jumpers, the internal cavity of which is formed by a body of revolution, a rotor with blades, coaxial to the internal cavity of the body, intake and exhaust valves, the last of which are located on the body, a mechanism for converting vibrational-angular movements of the rotor, start-up system, fuel supply, lubrication and seals, characterized in that the exhaust valves are installed inside the jumper cavities, and the inlet th valves - on the hollow rotor blades and made in the form of throttle valves, deviating around the axes, mounted on the rotor brackets and having a seal in the form of sealing strips and labyrinth seals on the end edges of the throttle valves, while the rotor is made with the possibility of vibrational-angular movements in a sector limited by jumpers of the housing, wherein the air inlet is made through a hollow rotor, hollow rotor blades and intake valves. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор дополнительно имеет полые лопасти, направленные к оси вращения ротора, с размещенными на них клапанами, при этом корпус дополнен внутренней цилиндрической частью, имеющей перегородки, оснащенные клапанами, образующей с ротором и его внутренними лопастями внутренний каскад двигателя, работающий как компрессор.2. The engine according to claim 1, characterized in that the rotor additionally has hollow blades directed to the axis of rotation of the rotor with valves placed on them, while the casing is supplemented by an inner cylindrical part having partitions equipped with valves forming with the rotor and its internal with blades the internal cascade of the engine, operating as a compressor. 3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапаны, расположенные на лопастях ротора, выполнены управляемыми приводом.3. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that the valves located on the rotor blades are made controlled by a drive. 4. Механизм преобразования, предназначенный для преобразования колебательно-угловых движений ротора во вращение выходного вала, содержащий кривошип, отличающийся тем, что кривошип установлен поперек оси вращения ротора, эксцентрик кривошипа выполнен входящим роликом в зацепление с продольным параллельным оси ротора пазом, выполненным на одном из концов ротора или в кронштейне, жестко присоединенном к торцу ротора, при этом длина паза не меньше диаметра вращения ролика эксцентрика и ширина паза равна диаметру ролика с учетом технологического зазора.4. The conversion mechanism designed to convert the vibrational-angular movements of the rotor into rotation of the output shaft, comprising a crank, characterized in that the crank is installed transverse to the axis of rotation of the rotor, the crank eccentric is made by the incoming roller meshing with a groove parallel to the longitudinal axis of the rotor, made on one of ends of the rotor or in an arm rigidly attached to the end of the rotor, while the groove length is not less than the diameter of rotation of the eccentric roller and the groove width is equal to the diameter of the roller, taking into account the technological esky clearance. 5. Механизм преобразования по п.4, отличающийся тем, что включает механизм раскрытия эксцентрика, обеспечивающий принудительное изменение радиуса вращения ролика эксцентрика приводом. 5. The conversion mechanism according to claim 4, characterized in that it includes a mechanism for opening the eccentric, providing a forced change of the radius of rotation of the eccentric roller by the drive.
RU2007111400/06A 2007-03-19 2007-03-19 Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft RU2362883C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007111400/06A RU2362883C2 (en) 2007-03-19 2007-03-19 Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007111400/06A RU2362883C2 (en) 2007-03-19 2007-03-19 Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007111400A RU2007111400A (en) 2008-10-10
RU2362883C2 true RU2362883C2 (en) 2009-07-27

Family

ID=39927184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007111400/06A RU2362883C2 (en) 2007-03-19 2007-03-19 Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362883C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007111400A (en) 2008-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9353623B2 (en) Seal assembly for a heat engine
RU2577912C2 (en) Rotary engine and its rotor assembly
US6401686B1 (en) Apparatus using oscillating rotating pistons
WO2006046027A1 (en) Rotary vane engine
RU2528796C2 (en) Internal combustion engine: six-stroke rotary engine with spinning gates, separate rotor different-purpose sections, invariable volume combustion chambers arranged in working rotors
KR20080111437A (en) Rotary combustion apparatus
GB2145162A (en) Combined i.c.engine and vapour engine
RU2362883C2 (en) Rotary-vane engine and conversion machinery of vibrational-angular movement of rotor into rotation of output shaft
CN113374573B (en) Circumferential flow turbine
RU2374454C2 (en) Design of piston machine and method of designing its working chamber for thermodynamic cycle
CZ309445B6 (en) Rotary internal combustion engine
RU2699864C1 (en) Volumetric type rotary machine
RU2441992C1 (en) Rotary diesel engine
RU2414610C1 (en) Rotary-piston internal combustion engine
RU2410554C2 (en) Rotor inner combustion engine
RU2300000C2 (en) Internal combustion piston pendulum engine and mechanism converting pendulum motion of piston blade
WO2007054106A1 (en) Internal combustion rotary orbital engine
RU2613012C1 (en) Rotary piston engine
RU2451801C2 (en) Two-axes rotary chamber ice
CN111441865B (en) Rotary piston gas turbine engine
RU2168034C2 (en) Rotary piston engine
RU2444635C2 (en) Rotary engine
RU134996U1 (en) "NORMAS - MX-43" INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2242619C1 (en) Power plant with rotary two-stroke engine
EP0211076A1 (en) Compound rotary-reciprocal engine.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130320