RU2482299C2 - Rotary wave engine - Google Patents
Rotary wave engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482299C2 RU2482299C2 RU2010145597/06A RU2010145597A RU2482299C2 RU 2482299 C2 RU2482299 C2 RU 2482299C2 RU 2010145597/06 A RU2010145597/06 A RU 2010145597/06A RU 2010145597 A RU2010145597 A RU 2010145597A RU 2482299 C2 RU2482299 C2 RU 2482299C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavities
- housing
- shaft
- axis
- crank
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а также может быть использовано в компрессоростроении и насосостроении.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to engine manufacturing, and can also be used in compressor engineering and pump engineering.
Известны роторно-волновые двигатели внутреннего сгорания, например роторно-волновой двигатель (патент России №2155272) - объемная прямоточная машина, в которой установленный с минимальным зазором ротор совершает угловые колебания, образуя волны, перекатывающиеся по поверхности корпуса в компрессорном и расширительном отсеках. Однако сложность конструкции и большие осевые размеры ограничивают его применение.Rotary-wave internal combustion engines are known, for example, a rotary-wave engine (Russian patent No. 2155272) is a volumetric direct-flow machine in which a rotor installed with a minimum clearance performs angular oscillations, forming waves rolling over the housing surface in the compressor and expansion compartments. However, design complexity and large axial dimensions limit its use.
Наиболее близким аналогом является роторно-волновой двигатель внутреннего сгорания (патент России №2304225), содержащий секции со спиральными полостями и размещенными в них подобными качающимися лопатками. Однако объемы полости, заключенные между точками контакта проскальзывающих поверхностей полостей и лопаток, имеют зазор, обусловленный условиями проскальзывания, что определяет утечки газа и снижает энергоэффективность.The closest analogue is a rotary wave internal combustion engine (Russian patent No. 2304225), containing sections with spiral cavities and similar swinging vanes placed in them. However, the volume of the cavity, enclosed between the contact points of the slipping surfaces of the cavities and blades, have a gap due to slippage conditions, which determines gas leakage and reduces energy efficiency.
Целью изобретения является повышение энергоэффективности.The aim of the invention is to increase energy efficiency.
Согласно изобретению двигатель, содержит ротор, качающийся на кривошипе вала, вращающегося в опорах корпуса с помощью устройства ограничения вращения, снабжен секциями, составленными из полостей, выполненных в корпусе, и качающихся в них лопаток, установленных на роторе, полости, а также лопатки ограничены в осевом и радиальном направлениях поверхностями, которые в радиальном направлении выполнены кривыми с направляющими спиральными линиями, центры которых в полостях размещаются на оси вала, а на лопатках размещаются на оси кривошипа, включает компрессорный и расширительный отсеки, камеру сгорания с топливными форсунками и свечой зажигания, впускное и выпускное окна. Кривошип на валу установлен под углом, а с точкой пересечения осей вала и кривошипа совпадают центры спиральных направляющих линий циклических кривых поверхностей, которые выполнены путем движения окружности переменного радиуса по спиральной направляющей, спиральные направляющие полостей размещены в плоскости, перпендикулярной к оси вала, а в лопатках в плоскости, перпендикулярной к оси кривошипа, поверхности, ограничивающие полости и лопатки в осевом направлении, выполнены коническими, их вершины совпадают с точкой пересечения осей вала и кривошипа, оси конических поверхностей, ограничивающих полости, совпадают с осью вала, а оси конических поверхностей, ограничивающих лопатки, совпадают с осью кривошипа.According to the invention, the engine comprises a rotor swinging on the crank of the shaft rotating in the bearings of the housing by means of a rotation limiting device, provided with sections composed of cavities made in the housing, and blades swinging in them mounted on the rotor, cavities, and also the blades are limited in axial and radial directions by surfaces that are made in the radial direction by curves with guiding spiral lines, whose centers in the cavities are located on the axis of the shaft, and on the blades are placed on the axis of the crank, in It includes compressor and expansion compartments, a combustion chamber with fuel nozzles and a spark plug, inlet and outlet windows. The crank on the shaft is installed at an angle, and the centers of the spiral guide lines of the cyclic curved surfaces coincide with the point of intersection of the axis of the shaft and the crank, which are made by moving a circle of variable radius along the spiral guide, the spiral guide of the cavities are placed in a plane perpendicular to the axis of the shaft, and in the blades in the plane perpendicular to the axis of the crank, the surfaces bounding the cavities and blades in the axial direction are made conical, their vertices coincide with the intersection point of the axes shaft and crank, the axis of the conical surfaces bounding the cavities coincide with the axis of the shaft, and the axis of the conical surfaces bounding the blades coincide with the axis of the crank.
Согласно другому варианту в двигателе секции, составленные из полостей и лопаток, установлены симметрично центральной плоскости, проходящей через точку пересечения осей вала и его кривошипа, и повернуты относительно друг друга на 180 градусов, причем центральная плоскость для полостей перпендикулярна оси вала, а для лопаток перпендикулярна оси кривошипа.According to another embodiment, in the engine, sections composed of cavities and blades are mounted symmetrically to the central plane passing through the intersection point of the axes of the shaft and its crank and are rotated 180 degrees relative to each other, the central plane for the cavities being perpendicular to the axis of the shaft and perpendicular to the blades crank axis.
Таким образом, двигатель, содержащий корпус и ротор, качающийся на кривошипе вала, вращающегося в опорах корпуса с помощью устройства ограничения вращения, снабженный секциями, составленными из полостей, имеющих отсекаемые объемы, смещающиеся по спирали, в виде камер нагнетания и камер сгорания в компрессорном и расширительном отсеках, в корпусе выполнены впускное и выпускное окна, установлены топливные форсунки и свечи зажигания, отличается тем, что ось кривошипа пересекает ось вала, точка пересечения осей является центром механизма, полости ограничены поверхностями, вершины которых совпадают с центром механизма, и поверхностями, полученными путем качания спиралей относительно центра механизма, при этом образующая спираль перемещается по направляющим окружностям различного радиуса, поверхности, вершины которых совпадают с центром механизма, контактируют без зазора по прямым линиям и перекатываются друг по другу, полости снабжены сужающимся в поперечном сечении горлом, разделяющим компрессорный и расширительный отсеки.Thus, an engine comprising a housing and a rotor swinging on the crank of a shaft rotating in the bearings of the housing using a rotation limiting device, equipped with sections composed of cavities having cut-off volumes displaced in a spiral, in the form of discharge chambers and combustion chambers in the compressor and expansion compartments, inlet and outlet windows are made in the housing, fuel nozzles and spark plugs are installed, characterized in that the crank axis intersects the shaft axis, the intersection point of the axes is the center of the mechanism, the surfaces are bounded by surfaces whose vertices coincide with the center of the mechanism and surfaces obtained by swinging the spirals relative to the center of the mechanism, while the generatrix of the spiral moves along the guiding circles of different radii, the surfaces whose vertices coincide with the center of the mechanism, contact without a gap in straight lines and roll one another, the cavities are equipped with a neck tapering in cross section, separating the compressor and expansion compartments.
Секции установлены симметрично плоскости, перпендикулярной оси корпуса, со смещением на 180 градусов.Sections are installed symmetrically to a plane perpendicular to the axis of the body, with an offset of 180 degrees.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлено сечение двигателя; на фиг.2 - схема размещения спиральных поверхностей на фиг.1; на фиг.3 - схема прохождения волн в полости; на фиг.4 - сечение корпуса; на фиг.5 - сечение ротора; на фиг.6 - схема образования циклической поверхности; на фиг.7 - схема секции; на фиг.8 - секция в разрезе на фиг.7.The invention is illustrated by drawings, where: in Fig.1 shows a section of the engine; figure 2 - layout of the spiral surfaces in figure 1; figure 3 is a diagram of the passage of waves in the cavity; figure 4 is a cross section of the housing; figure 5 is a cross section of the rotor; 6 is a diagram of the formation of a cyclic surface; 7 is a diagram of the section; in Fig.8 is a section in section in Fig.7.
Двигатель содержит корпус 1 и ротор 2. Ротор 2 качается на кривошипе 3 вала 4, вращающегося в опорных узлах корпуса. Кривошип 3 установлен на валу 4 под углом, а точка пересечения их осей является центром качания. Качание ротора 2 поддерживается устройством ограничения вращениям, например коническим зубчатым зацеплением с одинаковыми параметрами зубчатых колес, с вершинами, совпадающими с точкой пересечения осей кривошипа 3 и вала 4. В корпусе 1 и в роторе 2 выполнены секции, составленные из полостей 6 и размещенных в них лопаток 7. Полости 6 и лопатки 7 ограничены коническими поверхностями 8 и циклическими спиральными поверхностями 9. Циклические поверхности получены путем движения образующей окружности переменного радиуса по направляющей спиральной линии. Практически такая поверхность может быть получена на многокоординатном станке. Для этого в системе координат XYZ размещается локальная система координат xyz, в которой вращается вал, подобный валу 4, с кривошипом, подобным кривошипу 3, установленным под углом. Ось вала совпадает с осью x системы xyz. Точка пересечения осей вала и кривошипа совпадает с точкой начала координат системы xyz. Точка на конце кривошипа совпадает с точкой режущей кромки инструмента и при вращении вала описывает окружность, которая является образующей циклической поверхности. Радиус образующей окружности изменяется в зависимости от положения точки режущей кромки на кривошипе. Расстояние l (l1, l2, l3 …) от точки пересечения осей вала и кривошипа до точки режущей кромки изменяется и соответствует текущему радиусу спиральной линии, которая является направляющей циклической поверхности. Система xyz вращается относительно оси у вместе с размещенными в ней вращающимся валом и резцом. Ось х занимает положения x1, х2, х3 …. Вращение вала во вращающейся системе координат xyz и одновременный сдвиг режущей кромки по оси кривошипа позволяют получить необходимую циклическую поверхность. Вершины конических поверхностей 8 и центры спиральных направляющих циклических поверхностей 9 совпадают с точкой пересечения осей кривошипа 3 и вала 4. Конические поверхности 8 полостей 6 и лопаток 7 контактируют без зазора по образующим прямым линиям и перекатываются друг по другу. Циклические поверхности 9 полостей 6 и лопаток 7 проскальзывают по образующим окружностям. В полостях 6 и лопатках 7 выполнено горло, сужающееся в поперечном сечении, путем сближения циклических поверхностей 9. Горло разделяет компрессорный и расширительный отсеки. В нем размещена камера сгорания с форсунками и свечой зажигания. Поверхности 8 и 9 отсекают объемы полостей 6, которые в виде волн смещаются по спирали в компрессорном и расширительном отсеках. Волновые объемы в горле имеют минимальную величину и увеличиваются к периферийным концам полости 6, где они открываются и сливаются с атмосферой окружающей среды. Активными поверхностями, передающими давление сгорающих газов на вал, являются конические поверхности полостей и лопаток. Их площади к выпускному окну возрастают.The engine comprises a
По второму варианту, с целью уравновешивания сил и удвоения момента сил на валу 4, секции установлены симметрично центральной плоскости, проходящей через точку пересечения осей кривошипа 3 и вала 4, и повернуты относительно друг друга на 180 градусов. Центральная плоскость симметрии полостей 6 перпендикулярна оси вала 4, а лопаток 7 перпендикулярна оси кривошипа 3.According to the second option, in order to balance the forces and double the torque on the shaft 4, the sections are mounted symmetrically to the central plane passing through the intersection point of the axes of the crank 3 and the shaft 4 and are rotated 180 degrees relative to each other. The central plane of symmetry of the cavities 6 is perpendicular to the axis of the shaft 4, and the
Работает двигатель следующим образом. В опорах корпуса 1 вращается вал 4. На его кривошипе 3 качается ротор 2 с помощью устройства ограничения вращения 5. Лопатки 7 качаются в полостях 6. Конические поверхности 8 и циклические спиральные поверхности 9 точками контакта отсекают замкнутые волновые объемы в полости 6. Волны смещаются по спиральной полости 6 в направлении вращения вала 4 и меняют объем. Первоначально в компрессорном отсеке через впускное окно полость 6 имеет связь с окружающей средой. Во время смещения точек контакта взаимодействующих поверхностей полостей 6 и лопаток 7, сдвигающихся от впускного окна к камере сгорания, создается разрежение, а пространство, заключенное между точками контакта сопряженных поверхностей, заполняется воздухом. Волнообразные объемы в сужающемся горле уменьшаются, и происходит сжатие находящегося в них воздуха. В области горла в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое поджигается свечой или, при достаточном давлении, самовоспламеняется. В расширительном отсеке волнообразные объемы увеличиваются по мере приближения к выпускному окну, газ расширяется и выходит в атмосферу. Энергия сгорающего топлива посредством активных конических поверхностей полостей и лопаток преобразуется в механическую энергию, создавая момент силы на валу 4.The engine operates as follows. A shaft 4 rotates in the bearings of the
Второй вариант исполнения, при котором секции установлены парами, симметрично центральной плоскости, со смещением по фазе на 180 градусов, позволяет получить подобный встречный поток, уравновешивающий осевые силы, действующие на ротор 2, и удваивающий момент сил на валу 4.The second embodiment, in which the sections are mounted in pairs, symmetrically to the central plane, with a phase offset of 180 degrees, allows you to get a similar counter flow, balancing the axial forces acting on the
Эффективность двигателя определяется тем, что между контактирующими по образующим линиям перекатывающимися коническими поверхностями и проскальзывающими по образующим окружностям циклическими поверхностями полостей и лопаток отсутствует зазор. Площади активных конических поверхностей с приближением по спирали к выпускному окну увеличиваются. Текущий радиус спирали, на котором действует суммарная сила давления газов, увеличивается. Такие решения предотвращают утечки газа и повышают момент силы на валу.The efficiency of the engine is determined by the fact that there is no gap between the rolling conical surfaces contacting along the forming lines and the cyclic surfaces of the cavities and blades slipping along the forming circles. The areas of active conical surfaces increase in a spiral approach to the outlet window. The current radius of the spiral, on which the total gas pressure force acts, increases. Such solutions prevent gas leaks and increase the torque on the shaft.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145597/06A RU2482299C2 (en) | 2010-11-09 | 2010-11-09 | Rotary wave engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145597/06A RU2482299C2 (en) | 2010-11-09 | 2010-11-09 | Rotary wave engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010145597A RU2010145597A (en) | 2012-05-20 |
RU2482299C2 true RU2482299C2 (en) | 2013-05-20 |
Family
ID=46230192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010145597/06A RU2482299C2 (en) | 2010-11-09 | 2010-11-09 | Rotary wave engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2482299C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB191108227A (en) * | 1911-04-01 | 1912-05-01 | Wazlaw Glasgow | Improvements in and relating to Rotary Engines. |
US2353373A (en) * | 1941-09-05 | 1944-07-11 | Arthur J Thompson | Pump |
US3492974A (en) * | 1968-01-30 | 1970-02-03 | Heinrich Kreimeyer | Rotary nutating power device |
RU2155272C1 (en) * | 1999-07-13 | 2000-08-27 | Седунов Игорь Петрович | Rotary-wave engine |
RU2304225C2 (en) * | 2005-07-08 | 2007-08-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Псковский Государственный Политехнический Институт" | Rotary wave engine |
RU2373400C2 (en) * | 2007-12-10 | 2009-11-20 | Дмитрий Александрович Рубанов | Double-auger unit of movable working chambers of mechanical compression or using pressure of liquid and/or gaseous working body, method of producing spherical helical wall of spherical auger of double-auger unit |
-
2010
- 2010-11-09 RU RU2010145597/06A patent/RU2482299C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB191108227A (en) * | 1911-04-01 | 1912-05-01 | Wazlaw Glasgow | Improvements in and relating to Rotary Engines. |
US2353373A (en) * | 1941-09-05 | 1944-07-11 | Arthur J Thompson | Pump |
US3492974A (en) * | 1968-01-30 | 1970-02-03 | Heinrich Kreimeyer | Rotary nutating power device |
RU2155272C1 (en) * | 1999-07-13 | 2000-08-27 | Седунов Игорь Петрович | Rotary-wave engine |
RU2304225C2 (en) * | 2005-07-08 | 2007-08-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Псковский Государственный Политехнический Институт" | Rotary wave engine |
RU2373400C2 (en) * | 2007-12-10 | 2009-11-20 | Дмитрий Александрович Рубанов | Double-auger unit of movable working chambers of mechanical compression or using pressure of liquid and/or gaseous working body, method of producing spherical helical wall of spherical auger of double-auger unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010145597A (en) | 2012-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0763162B1 (en) | Rotary positive displacement engine | |
KR101711778B1 (en) | Rotary piston machine and controlling gear arrangement | |
EP1869317B1 (en) | Radial axis, spherical based rotary machines | |
EP2240695B1 (en) | Variable-volume rotary device, an efficient two-stroke spherical engine | |
US8904991B2 (en) | Rotary mechanism with articulating rotor | |
JP3488430B2 (en) | Rotary axial engine | |
RU2006145710A (en) | ROTOR-PISTON ENGINE | |
RU2482299C2 (en) | Rotary wave engine | |
EP2673470B1 (en) | Rotary volumetric machine | |
US20030062020A1 (en) | Balanced rotary internal combustion engine or cycling volume machine | |
JP2009517600A (en) | Rotary motor using intermittent rotor motion | |
EP2179139A2 (en) | Rotary piston combustion engine | |
CN1548703A (en) | Multi-arc cylinder body sliding sheet rotor positive displacement machinery | |
US7527485B2 (en) | Rotationally induced variable volume chambers | |
RU2731210C2 (en) | Internal combustion engine of rotary-blade type | |
JP4292165B2 (en) | Rotary internal combustion engine | |
JPH09264152A (en) | Rotary piston type internal combustion engine | |
JPH0733775B2 (en) | Rotating machine | |
RU2706096C1 (en) | Four-stroke spherical internal combustion engine with rotating rotor | |
CN210460855U (en) | Fluid energy conversion device and rotary engine | |
CN210422766U (en) | Fluid energy conversion device and rotary engine | |
RU2529614C2 (en) | Spherical rotary-wave engine with controlled parameters | |
CN107701300A (en) | Eccentric rotor engine and engine system | |
RU193684U1 (en) | FOUR-STROKE SPHERICAL INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ROTATING ROTOR | |
CN210509375U (en) | Fluid energy conversion device and rotary engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131110 |