RU2555434C1

RU2555434C1 - Synchronisation mechanism of back-and-forth movement of blades of rotary engine

Info

Publication number: RU2555434C1
Application number: RU2014100073/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Ловцов; Святослав Германович Шаламов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническая международная компания "РОСИ"
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2015-07-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: synchronisation mechanism of back-and-forth movement of blades of a rotary engine, which are installed on coaxial shafts 3, 4 with a possibility of rotation with variable speed in one direction, includes toroidal screw 5 interconnected with rolling nuts 6, 7, 8, 9 arranged on arms of balance beams 10, 11 which are rigidly fixed on coaxial shafts 3, 4 with a possibility of synchronous rotation with the corresponding blades. Along the surface of toroidal screw 5 there is a continuous multiple thread, the helical grooves of which are interconnected with balls 12 of rolling nuts 6, 7, 8, 9, which can move along helical grooves during rotation of balance beams 10, 11.

EFFECT: invention allows continuous and reliable operation of a rotary bladed internal combustion engine due to increase of operating life of a synchronisation mechanism of back-and-forth movement of blades.

3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания с неравномерным движением лопастных рабочих органов в кольцевом рабочем пространстве корпуса.The invention relates to mechanical engineering, in particular to rotary vane internal combustion engines with uneven movement of the blade working bodies in the annular working space of the housing.

Известно много устройств механизмов синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, но, из-за возникновения резких переменных нагрузок и ударов, на больших оборотах двигателя, при вспышке горючей смеси, которые воспринимаются маленькими площадями контакта, на контактирующих поверхностях очень быстро появляется усталость металла, он начинает выкрошиваться и детали быстро выходят из строя, поэтому известные синхронизаторы не могут обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания.There are many devices known for synchronizing the reciprocating motion of the blades of a rotary engine, but, due to the occurrence of sharp variable loads and shocks, at high engine speeds, during the outbreak of a combustible mixture, which are perceived by small contact areas, metal fatigue very quickly appears on the contacting surfaces, it begins to crumble and parts quickly fail, so the well-known synchronizers can not provide long-term reliable operation of the rotor-blade engine in friction combustion.

Известен механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, принятый за прототип, который выполнен в виде подвижных «кулачков-храповиков» (см. Википедия: Роторно-лопастной двигатель Вигриянова. http://ru.wikipedia.org/wiki/.).There is a known mechanism for synchronizing the reciprocating motion of the blades of a rotary engine, adopted for the prototype, which is made in the form of movable "ratchet cams" (see Wikipedia: Vigriyanov rotor-blade engine. Http://ru.wikipedia.org/wiki/.) .

Недостатком является не достаточно длительный срок службы механизма синхронизации.The disadvantage is the insufficiently long service life of the synchronization mechanism.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение срока службы механизма синхронизации для обеспечения длительной и надежной работы роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания.The task to which the invention is directed is to increase the service life of the synchronization mechanism to ensure long-term and reliable operation of a rotary vane internal combustion engine.

Техническим результатом является компенсация отдачи детонации.The technical result is the compensation of knockback.

Для решения поставленной задачи механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, согласно изобретению включает тороидальный винт, взаимосвязанный с гайками качения, размещенными на плечах коромысел, жестко закрепленных на коаксиальных валах с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями роторного двигателя, при этом по поверхности тороидального винта выполнена непрерывная многозаходная резьба, винтовые канавки которой взаимосвязаны с шариками гаек качения, которые выполнены с возможностью движения по винтовым канавкам во время вращения коромысел.To solve the problem, the synchronization mechanism of the reciprocating motion of the blades of a rotary engine mounted on coaxial shafts with the possibility of rotation with variable speed in one direction, according to the invention includes a toroidal screw interconnected with rolling nuts located on the shoulders of the rocker arm, rigidly mounted on coaxial shafts with the possibility of synchronous rotation with the corresponding blades of the rotary engine, while on the surface of the toroidal screw is made continuously Single multiple-thread screw grooves which are interconnected with rolling balls nuts, which are capable of movement along helical grooves during rotation of the rocker arm.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен механизм синхронизации.Figure 1 shows the synchronization mechanism.

На фиг.2 схематично изображена связь механизма синхронизации с лопастями роторного двигателя.Figure 2 schematically shows the relationship of the synchronization mechanism with the blades of a rotary engine.

На фиг.3 изображен механизм синхронизации, опытный образец.Figure 3 shows the synchronization mechanism, a prototype.

Пример конкретного выполнения заявляемого механизма описывает опытный образец, разработанный под существующий роторно-лопастный двигатель, включающий подвижные «кулачки-храповики». При этом значительно увеличивается ресурс храповиков. В перспективе автор предусматривает значительное упрощение конструкции коробки отбора мощности и исключение храповиков.An example of a specific implementation of the proposed mechanism describes a prototype designed for an existing rotary vane engine, including movable "ratchet cams". At the same time, the resource of ratchets increases significantly. In the future, the author provides for a significant simplification of the design of the power take-off box and the exclusion of ratchets.

Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей 1, 2, роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах 3, 4 соответственно с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, включает тороидальный винт 5, взаимосвязанный с разъемными гайками качения 6, 7, 8, 9, размещенными на плечах коромысел 10, 11. Коромысла 10, 11 в центральной части жестко закреплены на соответствующих коаксиальных валах 3, 4 с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями 1, 2 роторного двигателя. На внутренней поверхности гаек качения 6, 7, 8, 9 выполнены полости в виде полусферы для размещения шариков качения 12. Гайки качения 6, 7, 8, 9 имеют две степени свободы (вращение относительно оси 13 коаксиальных валов 3, 4 и вращение относительно собственной оси, перпендикулярной оси коаксиальных валов 3, 4). По поверхности тороидального винта 5 выполнена непрерывная упорная многозаходная резьба с левым заходом. Тороидальный винт 5 свободно зафиксирован в гайках качения 6, 7, 8, 9 посредством зацепления шариков качения 12 с соответствующими винтовыми канавками резьбы тороидального винта 5. Направление вращения тороидального винта 5 совпадает с направлением вращения коаксиальных валов 3, 4, момент вращения хаотичен и обусловлен сцеплением со всеми гайками качения 6, 7, 8, 9, вращающимися относительно оси 13 коаксиальных валов 3, 4 с моментами вращения в соответствии с вращением коромысел 10, 11.The mechanism for synchronizing the reciprocating motion of the blades 1, 2, the rotary engine mounted on the coaxial shafts 3, 4, respectively, with the possibility of rotation with variable speed in one direction, includes a toroidal screw 5, interconnected with detachable rolling nuts 6, 7, 8, 9, rockers 10, 11 placed on the shoulders. Cavities in the form of a hemisphere are made on the inner surface of the rolling nuts 6, 7, 8, 9 to accommodate the rolling balls 12. The rolling nuts 6, 7, 8, 9 have two degrees of freedom (rotation about the axis 13 of the coaxial shafts 3, 4 and rotation about their own axis perpendicular to the axis of the coaxial shafts 3, 4). On the surface of the toroidal screw 5, a continuous thrust multi-thread with a left approach is made. The toroidal screw 5 is freely fixed in the rolling nuts 6, 7, 8, 9 by engaging the rolling balls 12 with the corresponding screw grooves of the thread of the toroidal screw 5. The direction of rotation of the toroidal screw 5 coincides with the direction of rotation of the coaxial shafts 3, 4, the rotation moment is chaotic and due to coupling with all the rolling nuts 6, 7, 8, 9, rotating relative to the axis 13 of the coaxial shafts 3, 4 with moments of rotation in accordance with the rotation of the rocker arm 10, 11.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

При вращении ротора в одном направлении лопасти 1, 2 совершают колебания друг относительно друга, создавая замкнутые внутри цилиндра объемы переменной величины. Примем за стартовую позицию положение системы при сжатии камеры сгорания. При сведении двух гаек 6, 8 в стартовую позицию (фиг.1) и создании активного импульса (сгорание рабочей смеси) в камере сгорания возникает движение лопасти 1, выполняющей в это время функцию ведущей, в направлении по стрелке 14, и детонация отдачи, двигая лопасти 1, бьет по лопастям 2, выполняющих в это время функцию опорных. Момент вращения с лопастей 1, 2 по коаксиальным валам 3, 4 передается на коромысла: с лопастей 1 - на коромысло 10, с лопастей 2 - на коромысло 11. Рабочий импульс уходит через гайку качения 6 коромысла 10, вовлекая в инертное движение пассивный тороидальный винт 5. Рабочий импульс ускорения у гайки качения 6, являющейся в данный момент ведущей, сильнее, чем у тороидального винта 5, и она начинает закручиваться (шарики качения 12 скользят по винтовым канавкам) по ходу движения тороидального винта 5, по стрелке 14, тем самым ускоряя его движение, что позволяет коромыслу 10 двигаться по оси длины окружности 15, вращаясь вокруг оси 13. Но рабочий импульс получают две гайки 6 и 7, имея соединение коромыслом 10. На коромысле 11 гайка качения 8, выполняющая в данный момент роль опорной, при возникновении рабочего импульса, получая отдачу, должна двигаться в противоположном направлении, по стрелке 16. Но этого не происходит, поскольку ей препятствует обратное движение по стрелке 14 тороидального винта 5, и заданное инертное вращение закручивания по ходу движения тороидального винта 5 и направление вектора силы уходит по пути наименьшего сопротивления (эффект направленной инерции). Так как коромысла 10, 11 жестко соединены через коаксиальные валы 3, 4 с лопастями 1, 2 двигателя, то работа механизма синхронизации препятствует отходу назад лопасти 2 двигателя в момент детонации при воспламенении рабочей смеси. При этом гайка качения 7 коромысла 10 занимает опорную позицию, гайка качения 8 коромысла 11 из опорной становится ведущей. И динамический процесс стабильно раскручивает свои обороты. То есть через каждые пол-оборота лопасти и соответствующие им коромысла меняются своими местами и функциями: ведущие переходят в опорные и наоборот.When the rotor rotates in one direction, the blades 1, 2 oscillate with respect to each other, creating volumes of a variable value that are closed inside the cylinder. We take for the starting position the position of the system when compressing the combustion chamber. When reducing two nuts 6, 8 to the starting position (Fig. 1) and creating an active impulse (combustion of the working mixture) in the combustion chamber, the movement of the blade 1 occurs, performing at that time the function of the leading one, in the direction of arrow 14, and the detonation of recoil by moving blades 1, hits the blades 2, performing at this time the function of the supporting. The moment of rotation from the blades 1, 2 through the coaxial shafts 3, 4 is transmitted to the rocker arms: from the blades 1 - to the rocker 10, from the blades 2 - to the rocker 11. The working impulse goes through the rolling nut 6 of the rocker 10, involving a passive toroidal screw in inert motion 5. The acceleration working impulse of the rolling nut 6, which is currently the driving nut, is stronger than that of the toroidal screw 5, and it begins to twist (rolling balls 12 slide along the helical grooves) along the direction of the toroidal screw 5, in the direction of arrow 14, thereby accelerating its movement, allowing t rocker 10 to move along the axis of circumference 15, rotating around axis 13. But two nuts 6 and 7 receive a working impulse, having a link by rocker 10. On rocker 11, rolling nut 8, which currently plays the role of a support nut, when a working impulse occurs, getting recoil, should move in the opposite direction, along arrow 16. But this does not happen, since it is prevented by the reverse movement along arrow 14 of the toroidal screw 5, and the specified inert rotation of twisting along the direction of movement of the toroidal screw 5 and the direction of the force vector goes along the path of least resistance (directional inertia effect). Since the rocker arms 10, 11 are rigidly connected through the coaxial shafts 3, 4 to the engine blades 1, 2, the operation of the synchronization mechanism prevents the engine blades 2 from moving backwards at the moment of detonation when the working mixture ignites. In this case, the rolling nut 7 of the rocker arm 10 occupies a support position, the rolling nut 8 of the rocker arm 11 from the support becomes the leading one. And the dynamic process steadily spins its momentum. That is, after every half-turn, the blades and the corresponding rocker arms change their places and functions: the leaders go into the supporting ones and vice versa.

Заявляемое изобретение позволяет обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного двигателя за счет увеличения ресурса работы механизма синхронизации. Кроме того, так как лопасти и коромысла работают синхронно, то это позволяет обеспечить регулировку контакта прохождения электрического импульса на свечу зажигания.The claimed invention allows for a long and reliable operation of a rotary vane engine by increasing the life of the synchronization mechanism. In addition, since the blades and rocker arms operate synchronously, this makes it possible to adjust the contact of the passage of the electric pulse to the spark plug.

Claims

The mechanism of synchronization of the reciprocating motion of the blades of a rotary engine mounted on coaxial shafts with the possibility of rotation with variable speed in one direction, characterized in that it includes a toroidal screw interconnected with rolling nuts placed on the shoulders of the rocker arm rigidly mounted on coaxial shafts with the possibility of synchronous rotation with the corresponding blades of the rotary engine, while on the surface of the toroidal screw a continuous multi-thread, screws f grooves which are interconnected with rolling balls nuts, which are capable of movement along helical grooves during rotation of the rocker arm.