RU93460U1

RU93460U1 - CIRCULAR INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH ROTATING PISTON

Info

Publication number: RU93460U1
Application number: RU2009145128/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Бабичев
Original assignee: Юрий Васильевич Бабичев
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2010-04-27

Abstract

1. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимся поршнем, содержащий корпус с впускным и выпускным клапанами и свечой зажигания, установленной рядом с впускным клапаном, тороидальный цилиндр, выходной вал с жестко насаженным на нем соединительно-уплотнительным диском, через который выходной вал жестко связан с вращающимся поршнем, отличающийся тем, что внутри тороидального цилиндра выполнена камера сгорания, в которой установлена введенная подвижная заслонка, предназначенная для отделения зоны повышенного давления в тороидальном цилиндре от зоны с атмосферным давлением и выполненная с возможностью поворота относительно оси, закрепленной в камере сгорания; места установки впускного и выпускного клапанов расположены по разные стороны от места крепления оси подвижной заслонки; на обращенной к выходному валу боковой поверхности тороидального цилиндра выполнена кольцевая прорезь с кольцевыми канавками для скольжения в ней соединительно-уплотнительного диска, на верхней и нижней плоскостях которого выполнены ответные кольцевые канавки, внутри канавок установлены компрессионные герметизирующие кольца. ! 2. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимся поршнем по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из верхней и нижней частей, образующих при соединении тороидальный цилиндр. ! 3. Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания с вращающимся поршнем по п.1, отличающийся тем, что вращающийся поршень выполнен в виде полусферы, заканчивающейся компрессионной «юбкой», при этом выпуклая сторона полусферы направлена по ходу движения вращающегося поршня. ! 4. Бесшатунный двигатель внут� 1. Rodless internal combustion engine with a rotating piston, comprising a housing with inlet and exhaust valves and a spark plug mounted next to the inlet valve, a toroidal cylinder, an output shaft with a connecting-sealing disk rigidly mounted on it, through which the output shaft is rigidly connected to the rotating a piston, characterized in that a combustion chamber is made inside the toroidal cylinder, in which an inserted movable damper is installed, designed to separate the pressure zone in the tori cial cylinder from zone to atmospheric pressure and adapted to rotate about an axis fixed in the combustion chamber; the installation of the intake and exhaust valves are located on opposite sides of the mounting axis of the movable damper; on the side surface of the toroidal cylinder facing the output shaft, an annular slot is made with annular grooves for sliding of the connecting-sealing disc, on the upper and lower planes of which reciprocal annular grooves are made, compression sealing rings are installed inside the grooves. ! 2. A rodless internal combustion engine with a rotating piston according to claim 1, characterized in that the housing is made of upper and lower parts forming a toroidal cylinder when connected. ! 3. The rodless internal combustion engine with a rotating piston according to claim 1, characterized in that the rotating piston is made in the form of a hemisphere ending in a compression "skirt", while the convex side of the hemisphere is directed along the direction of rotation of the rotating piston. ! 4. Rodless internal motor

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к бесшатунным двигателям внутреннего сгорания с вращающимися поршнями, и может использоваться в тех областях народного хозяйства, где в качестве силовых установок применяются двигатели внутреннего сгорания.The utility model relates to engine building, in particular to rodless internal combustion engines with rotating pistons, and can be used in those areas of the national economy where internal combustion engines are used as power plants.

Проведенный поиск позволил выявить ряд аналогов: патенты №№2303135 (МПК F01c 1/34; F02b 53/00), 2224114 (МПК 7 F01c 1/077), 2166654 (МПК 7 F02b 75/26, F01b 9/06), 2117172 (МПК 6 F02b 75/32, F02b 75/26), а также известный двигатель Ванкеля (см. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Под редакцией Орлина А.С. и др. М. Машиностроение, 1980, с.253)The search made it possible to identify a number of analogues: patents No. 2303135 (IPC F01c 1/34; F02b 53/00), 2224114 (IPC 7 F01c 1/077), 2166654 (IPC 7 F02b 75/26, F01b 9/06), 2117172 (IPC 6 F02b 75/32, F02b 75/26), as well as the well-known Wankel engine (see Internal combustion engines. Design and operation of reciprocating and combined engines. Edited by A. Orlin and others. M. Mechanical Engineering, 1980, p. 253)

Недостатком вышеупомянутых двигателей является их конструктивная сложность.The disadvantage of the above engines is their structural complexity.

В качестве прототипа автором выбран двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями, патент №2224114, который наиболее близок к предлагаемому техническому решению, и также, как и вышеупомянутые аналоги, конструктивно сложен.As a prototype, the author has chosen the patent № 2224114, which is closest to the proposed technical solution, and also, like the aforementioned analogues, is structurally complex.

Основной целью изобретения является упрощение конструкции двигателя внутреннего сгорания, повышение его эффективности.The main objective of the invention is to simplify the design of the internal combustion engine, increasing its efficiency.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что двигатель содержит корпус с впускным и выпускным клапанами, расположенными последовательно, и свечой зажигания, установленной рядом с впускным клапаном. Корпус выполнен из двух частей верхней и нижней, образующими при соединении внутреннюю поверхность тороидальной формы, являющуюся цилиндром двигателя, в котором установлен вращающийся относительно оси корпуса поршень, жестко связанный посредством соединительно-уплотнительного диска с выходным валом двигателя, на который соединительно-уплотнительный диск жестко насажен (возможно выполнение вала и соединительно-уплотнительного диска как единого целого), при этом, обе плоские поверхности соединительно-уплотнительного диска снабжены кольцевыми канавками, обеспечивающими возможность его скольжения в кольцевой прорези, находящейся на обращенной к валу боковой поверхности тороидального цилиндра и, снабженной, в свою очередь, ответными кольцевыми канавками. В объеме между кольцевыми канавками в прорези и кольцевыми канавками на соединительно-уплотнительном диске расположены компрессионные герметизирующие кольца. Во внутренней части устройства на тороидальной поверхности, в месте расположения впускного клапана и свечи зажигания, выполнена камера сгорания в форме параллелепипеда с, установленной в ней введенной подвижной заслонкой, предназначенной для отделения зоны повышенного давления в цилиндре от зоны с атмосферным давлением, подвижная заслонка выполнена с возможностью поворота на угол до 90 градусов относительно оси своего крепления, ось установлена внутри камеры сгорания, при этом места установки впускного и выпускного клапанов расположены по разные стороны от места крепления оси подвижной заслонки.The essence of the claimed technical solution lies in the fact that the engine contains a housing with intake and exhaust valves arranged in series, and a spark plug mounted next to the intake valve. The housing is made of two parts of the upper and lower, forming when connected the inner surface of a toroidal shape, which is the engine cylinder, in which a piston rotating about the axis of the housing is mounted, rigidly connected by means of a connecting-sealing disk to the output shaft of the engine, onto which the connecting-sealing disk is rigidly mounted (it is possible to make a shaft and a connecting-sealing disk as a whole), while both flat surfaces of the connecting-sealing disk are provided rotating arm grooves provide the possibility of sliding in an annular slot located on the side facing the shaft surface of the toroidal cylinder, and provided with, in turn, mating annular grooves. In the volume between the annular grooves in the slot and the annular grooves on the connecting-sealing disk are compression sealing rings. In the internal part of the device on a toroidal surface, at the location of the inlet valve and the spark plug, a parallelepiped-shaped combustion chamber is made with a movable damper installed in it, designed to separate the pressure zone in the cylinder from the zone with atmospheric pressure, the movable damper is made with the ability to rotate an angle of up to 90 degrees relative to the axis of its mount, the axis is installed inside the combustion chamber, while the installation of the intake and exhaust valves is located They are on different sides of the mounting axis of the movable damper.

Предлагаемая конструкция двигателя внутреннего сгорания значительно проще известных, как по составу конструктивных элементов, так и по принципу работы. Рабочий цикл состоит из одного такта, позволяя использовать работу расширения газов максимально, при этом исключен обратный ход поршня, что существенно повышает КПД устройства, делая его работу более эффективной.The proposed design of an internal combustion engine is much simpler than the known ones, both in the composition of structural elements and in principle of operation. The working cycle consists of one cycle, allowing you to use the work of gas expansion to the maximum, while eliminating the reverse stroke of the piston, which significantly increases the efficiency of the device, making it work more efficient.

На прилагаемых чертежах схематически изображена предлагаемая полезная модель. Фиг.1 - вид спереди в разрезе, фиг.2 - поперечное сечение А-А. На фиг.1 и на фиг.2 представлены корпус 1, верхняя 2 и нижняя 3 части которого, образуют тороидальный цилиндр 4, в котором располагается, вращающийся относительно оси корпуса 1, поршень 5, жестко связанный через соединительно-уплотнительный диск 6 с выходным валом 7, при этом соединительно-уплотнительный диск 6, выполнен с возможностью скольжения по кольцевой прорези 8, выполненной на обращенной к валу боковой поверхности тороидального цилиндра 4, кроме того на внутренней поверхности тороидального цилиндра 4 выполнена выемка в форме параллелепипеда, являющаяся камерой сгорания 9, представленной на фиг.3 в виде сечения Б-Б в укрупненном масштабе, в которой размещены подвижная заслонка 10, выполненная с возможностью поворота относительно оси 11, впускной клапан 12 и свеча зажигания 14. Выпускной клапан 13 расположен вне камеры сгорания 9 и отделен от впускного клапана 12 подвижной заслонкой 10. Соединительно-уплотнительный диск 6 для обеспечения герметичности зоны повышенного давления при скольжении его по прорези 8 снабжен кольцевыми канавками 15 и 16, выполненными напротив друг друга на обеих сторонах его плоских поверхностей, в прорези 8 выполнены ответные кольцевые канавки 17 и 18, в объемах между канавками 16 и 17 и между канавками 15 и 18 установлены компрессионные герметизирующие кольца 19 и 20 соответственно (см. фиг.4 - укрупненное изображение)The accompanying drawings schematically depict the proposed utility model. Figure 1 is a front view in section, figure 2 is a cross section aa. Figure 1 and figure 2 presents the housing 1, the upper 2 and lower 3 parts of which form a toroidal cylinder 4, which is located, rotating relative to the axis of the housing 1, the piston 5, rigidly connected through a connecting-sealing disk 6 with the output shaft 7, while the connecting-sealing disk 6 is made with the possibility of sliding along the annular slot 8 made on the side surface of the toroidal cylinder 4 facing the shaft, in addition, a parallel-shaped recess is made on the inner surface of the toroidal cylinder 4 food, which is the combustion chamber 9, presented in figure 3 in the form of a section bB in an enlarged scale, in which there is a movable shutter 10, made with the possibility of rotation about the axis 11, the intake valve 12 and the spark plug 14. The exhaust valve 13 is located outside the combustion chamber 9 and is separated from the inlet valve 12 by a movable shutter 10. The connecting and sealing disk 6 is provided with annular grooves 15 and 16 opposite each other to ensure the tightness of the zone of high pressure when sliding it through the slot 8 on their sides of its flat surfaces, in the slot 8, reciprocal annular grooves 17 and 18 are made, in the volumes between the grooves 16 and 17 and between the grooves 15 and 18, compression sealing rings 19 and 20 are installed, respectively (see figure 4 - enlarged image)

Выполнение корпуса 1, состоящим из двух частей верхней 2 и нижней 3, обусловлено задачами обеспечения его сборки и упрощения конструктивных элементов устройства.The execution of the housing 1, consisting of two parts of the upper 2 and lower 3, due to the tasks of ensuring its assembly and simplification of the structural elements of the device.

Конструкция поршня 5 видна на фиг.3, он представляет собой полусферу (выпуклой стороной направленной по ходу его движения), снабженную компрессионной «юбкой» 21 для обеспечения герметичности зоны повышенного давления и более полного использования давления сжатого газа.The design of the piston 5 is visible in figure 3, it is a hemisphere (the convex side directed in the direction of its movement), equipped with a compression "skirt" 21 to ensure the tightness of the zone of high pressure and more complete use of the pressure of the compressed gas.

Двигатель работает следующим образом:The engine operates as follows:

Фаза 1. Подвижная заслонка 10 закрыта, вращающийся поршень 5 находится перед заслонкой 10 в неподвижном состоянии, в зону камеры сгорания 9, между подвижной заслонкой и вращающимся поршнем тороидального цилиндра 4, через впускной клапан 12 под давлением подается газ, свеча зажигания 14 выпускает искру, происходит возгорание (взрыв) газа и его мгновенное расширение, оказывающее давление на вращающийся поршень 5 и, приводя его в движение по окружности внутри тороидального цилиндра 4. Вращающийся поршень 5 через Соединительно-уплотнительный диск 6, который, скользя внутри прорези 8 и обеспечивая герметичность внутри зоны повышенного давления тороидального цилиндра 4, приводит во вращение выходной вал 7 двигателя.Phase 1. The movable shutter 10 is closed, the rotating piston 5 is in front of the shutter 10 in a stationary state, in the zone of the combustion chamber 9, between the movable shutter and the rotating piston of the toroidal cylinder 4, gas is supplied through the inlet valve 12 under pressure, the spark plug 14 releases a spark, there is a fire (explosion) of gas and its instant expansion, exerting pressure on the rotating piston 5 and, driving it in a circle around the inside of the toroidal cylinder 4. The rotating piston 5 through the joint-sealing disk 6, otorrhea, sliding inside the slits 8 and providing tightness inside the pressure zones of the toroidal cylinder 4 rotates the motor output shaft 7.

Фаза 2. В процессе движения вращающийся поршень 5 достигает выпускного клапана 13, который открыт, и после прохождения вращающимся поршнем выпускного клапана давление в зоне между подвижной заслонкой 10 и вращающимся поршнем 5 падает, и поршень движется далее по инерции, достигая подвижной заслонки.Phase 2. During the movement, the rotary piston 5 reaches the exhaust valve 13, which is open, and after the rotary piston passes the exhaust valve, the pressure in the zone between the movable damper 10 and the rotary piston 5 drops, and the piston moves further by inertia, reaching the movable damper.

Фаза 3. Вращающийся поршень 5, двигаясь, толкает подвижную заслонку 10, которая, поворачиваясь относительно своей оси 11, пропускает вращающийся поршень, далее заслонка опускается, и поршень занимает первоначальную позицию.Phase 3. The rotating piston 5, moving, pushes the movable damper 10, which, turning about its axis 11, passes the rotating piston, then the damper is lowered, and the piston takes its initial position.

Следует добавить, что помимо обеспечения тех преимуществ, которые были поставлены в цели (конструктивное упрощение и повышение эффективности двигателя) предлагаемое устройство позволяет достаточно просто достичь увеличения мощности двигателя различными путями, например, путем:It should be added that in addition to providing the advantages that were set for the purpose (structural simplification and increase of engine efficiency), the proposed device allows quite simply to achieve an increase in engine power in various ways, for example, by:

1. Увеличения количества модулей, состоящих из корпуса с тороидальным цилиндром со всеми элементами, заключенными в нем. Такие модули насаживаются на общий выходной вал (по принципу детской пирамидки), при этом камера сгорания, с заключенными в ней подвижной заслонкой, впускным клапаном и прочими составными элементами, в каждом вновь добавленном модуле, должна быть расположена диаметрально противоположно камере сгорания с такими же элементами в предыдущем модуле. Это позволит избежать «биения» и раскачки конструкции.1. Increases in the number of modules consisting of a housing with a toroidal cylinder with all the elements enclosed in it. Such modules are mounted on a common output shaft (according to the principle of a children’s pyramid), while the combustion chamber, with the movable damper enclosed in it, the intake valve and other components, must be diametrically opposite to the combustion chamber with the same elements in each newly added module in the previous module. This will avoid the "runout" and buildup.

2. Увеличения объема цилиндра;2. Increases in cylinder volume;

3. Увеличения длины рычага «вал-поршень» т.е. увеличением диаметра соединительно-уплотнительного кольца, и, как следствие, увеличением диаметра корпуса.3. Increase the length of the lever "shaft-piston" ie an increase in the diameter of the joint-sealing ring, and, as a result, an increase in the diameter of the housing.

Помимо этого следует отметить, что для работы двигателя не требуется предварительного сжатия рабочего материала, а в качестве его может быть использован не только газ, как в вышеуказанном примере, но и бензино-воздушная смесь (подаваемая через инжектор) или даже сжатый воздух.In addition, it should be noted that the engine does not require preliminary compression of the working material, and not only gas, as in the above example, but also a gasoline-air mixture (supplied through the injector) or even compressed air can be used as it.

Claims

1. Rodless internal combustion engine with a rotating piston, comprising a housing with inlet and exhaust valves and a spark plug mounted next to the inlet valve, a toroidal cylinder, an output shaft with a connecting-sealing disk rigidly mounted on it, through which the output shaft is rigidly connected to the rotating a piston, characterized in that a combustion chamber is made inside the toroidal cylinder, in which an inserted movable damper is installed, designed to separate the pressure zone in the tori cial cylinder from zone to atmospheric pressure and adapted to rotate about an axis fixed in the combustion chamber; the installation of the intake and exhaust valves are located on opposite sides of the mounting axis of the movable damper; on the side surface of the toroidal cylinder facing the output shaft, an annular slot is made with annular grooves for sliding of the connecting-sealing disc, on the upper and lower planes of which reciprocal annular grooves are made, compression sealing rings are installed inside the grooves.

2. A rodless internal combustion engine with a rotating piston according to claim 1, characterized in that the housing is made of upper and lower parts forming a toroidal cylinder when connected.

3. The rodless internal combustion engine with a rotating piston according to claim 1, characterized in that the rotating piston is made in the form of a hemisphere ending in a compression "skirt", while the convex side of the hemisphere is directed along the direction of rotation of the rotating piston.

4. A rodless internal combustion engine with a rotating piston according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is shaped as a parallelepiped in shape.