UA56018A

UA56018A - Briezhnev's rotor-blade propeller

Info

Publication number: UA56018A
Application number: UA2002086857A
Authority: UA
Inventors: Кирило Миколаєвич Брежнєв
Original assignee: Кирило Миколаєвич Брежнєв
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2003-04-15

Abstract

Rotor-blade propeller has housing with combustion chambers, shaft, rotor with blades, working chamber, systems for air supply, fuel feeding, exhaust, movable disc with windows. Contact surfaces of the housing and the rotor are made spherical.

Description

Винахід відноситься до галузі двигунобудування, а саме, до роторно-лопатевих двигунів внутрішнього згоряння, які можуть бути використовувані у енергетичних установках.The invention relates to the field of engine construction, namely, to rotary vane internal combustion engines that can be used in power plants.

Відомо про роторний двигун внутрішнього згоряння лопатевого типу (патент РФ Ме2028476 РО2853/00, 1993р.), який містить порожній корпус, торцеві кришки, циліндричний ротор з пазами та лопатями, встановленими у пазах з можливістю зворотно-поступового руху, камеру згоряння, свічу запалювання, системи підводу палива, повітря та відводу відпрацьованих газів. Під час роботи цього двигуна лопаті беруть участь у складному русі: обертання навколо осі корпуса, торцевих кришок і ротора та у зворотно- поступовому русі відносно пазів ротора корпуса і торцевих кришок. При цьому зносу піддаються усі поверхні лопаток, що приводить до погіршення ущільнення робочої камери. Крім того, наявність зворотно- поступового руху у обертових елементів двигуна погіршує динаміку двигуна.It is known about the rotary internal combustion engine of the blade type (patent RF Me2028476 RO2853/00, 1993), which contains an empty body, end caps, a cylindrical rotor with grooves and blades installed in the grooves with the possibility of reciprocating movement, a combustion chamber, a spark plug , fuel, air and exhaust gas supply systems. During the operation of this engine, the blades participate in a complex movement: rotation around the axis of the housing, end caps and rotor and in reverse-gradual movement relative to the grooves of the rotor of the housing and end caps. At the same time, all the surfaces of the blades are subject to wear, which leads to deterioration of the sealing of the working chamber. In addition, the presence of back-and-forth movement in the rotating elements of the engine worsens the dynamics of the engine.

Найбільш близьким по технічній сутності є роторний двигун за патентом РСТ УМО 01/48359, МПК"The closest in terms of technical essence is the rotary engine under patent PCT UMO 01/48359, IPC"

Ег02853/00, 2000р. Конструкція цього двигуна містить корпус ротора, який складається з роторного простору та камер згоряння, більш однієї, які знаходяться у безпосередній близькості від роторного простору, клапанів розширення для контролю проходу між роторним простором, трубопроводу підводу повітря та клапанів компресії-вихлопу для контролю проходу між роторним простором та вихлопною трубою. Ротор має вигнуті ділянки, які виконують роль лопатей. Розділові клапани, встановлені в корпусі біля кожної камери згоряння для розділення двох роторних просторів, рухаються зворотно-поступово по вигнутій поверхні ротора.Eg02853/00, 2000 The design of this engine includes a rotor housing, which consists of a rotor space and combustion chambers, more than one located in close proximity to the rotor space, expansion valves to control the passage between the rotor space, air supply piping and compression-exhaust valves to control the passage between the rotor space and exhaust pipe. The rotor has curved sections that act as blades. Separating valves, installed in the housing near each combustion chamber to separate the two rotor spaces, move back and forth along the curved surface of the rotor.

У порівнянні з попередньою конструкцією у двигуна за патентом МУХО 01/48359 вдалося позбутися зворотно-поступового руху лопатей. При цьому зворотно-поступовий рух перенесено на елементи конструкції корпусу. Це привело до появи інших негативних явищ: пружинні елементи, які входять до складу клапанів, здійснюючи зворотний рух, при великій швидкості обертання ротора через інерцію не встигають повністю спрацьовувати і не забезпечують надійного розділення роторних просторів, що у решті веде до зниження коефіцієнта корисної дії двигуна. Наявність зворотно-поступового руху у елементів корпусу приводить до коливань корпусу двигуна.In comparison with the previous design, the engine according to the MUHO patent 01/48359 managed to get rid of the reciprocating movement of the blades. At the same time, the reciprocating movement is transferred to the structural elements of the case. This led to the appearance of other negative phenomena: the spring elements that are part of the valves, making a reverse movement, at a high speed of rotation of the rotor due to inertia, do not have time to fully operate and do not ensure a reliable separation of the rotor spaces, which ultimately leads to a decrease in the efficiency of the engine . The presence of reciprocating movement in the body elements leads to vibrations of the engine body.

У основу винаходу поставлено задачу створення роторно-лопатевого двигуна внутрішнього згоряння, у якого зміна конструкції двигуна забезпечує відсутність зворотно-прступового руху основних робочих елементів та завдяки цьому з'явилась можливість позбавитись коливань елементів конструкції.The basis of the invention is the task of creating a rotor-blade internal combustion engine, in which a change in the engine design ensures the absence of reciprocating movement of the main working elements, and thanks to this, it became possible to get rid of the oscillations of the structural elements.

Поставлена задача вирішується тим, що у роторно-лопатевому двигуні внутрішнього згоряння, який містить корпус з камерами згоряння, ротор з лопатями, що утворюють з внутрішньою порожниною корпусу робочу камеру, згідно з винаходом, контактні поверхні корпуса та ротора виконані сферичними, при цьому лопаті ротора закріплені на сферичному роторі у діаметральній його площині, та розміщені в кільцевій порожнині корпуса, а між півсферами корпуса розташовано рухливий диск з вікнами, що відхилений від осі ротора, при цьому на зовнішньому ребрі диска виконано зуби, які через систему проміжної зубчатої передачі зв'язані з валом ротора.The problem is solved by the fact that in the rotor-blade internal combustion engine, which contains a housing with combustion chambers, a rotor with blades that form a working chamber with the internal cavity of the housing, according to the invention, the contact surfaces of the housing and the rotor are made spherical, while the rotor blades fixed on the spherical rotor in its diametrical plane, and placed in the annular cavity of the housing, and between the hemispheres of the housing there is a movable disc with windows, which is deviated from the axis of the rotor, while the outer edge of the disc has teeth, which are connected through the intermediate gear system with the rotor shaft.

У пропонованій конструкції роторно-лопатевого двигуна внутрішнього згоряння відсутні деталі, які здійснюють зворотно-поступовий рух. Таке технічне рішення дозволяє позбавитись зносу контактуючих поверхонь при зворотно-поступовому русі та за своїми позитивними якостями наближається до турбін.In the proposed design of the rotor-blade internal combustion engine, there are no parts that carry out reciprocating motion. This technical solution allows you to get rid of the wear of the contacting surfaces during reciprocating motion and is close to turbines in terms of its positive qualities.

На фіг.1 - 3 представлена конструкція роторно-лопатевого двигуна внутрішнього згоряння. На фіг.1 представлений розріз двигуна уздовж вала ротора (вид збоку). На фіг.2 представлений розріз двигуна уздовж ротора (вид зверху). На фіг.З представлений розріз поперек вала ротора.Figures 1 - 3 show the design of a rotor-blade internal combustion engine. Figure 1 shows a section of the engine along the rotor shaft (side view). Figure 2 shows a section of the engine along the rotor (top view). Figure 3 shows a section across the rotor shaft.

Двигун містить декілька основних частин: корпус 1 двигуна, у внутрішній порожнині якого знаходиться сферичний ротор 2, жорстко посаджений на вал 3. На сферичному роторі у діаметральній його площині на рівних кутових відстанях одна від іншої розміщені лопаті 4, більш однієї. Лопаті розміщені у робочому просторі, виконаному у корпусі двигуна у вигляді кільцевого каналу 5. Суміжні поверхні каналу 5 та лопатів знаходяться у щільному ковзному контакті. Диск б з вікнами 7 розташований у діаметральній площині ротора 2, за рахунок своєї товщини створює щільний ковзний контакт з поверхнею сферичного ротора 2, та відхилений від осі вала З на деякий кут, який залежить від розмірів вала. Диск 6 на зовнішньому ребрі має зуби 8, які входять у зачеплення з шестернею 9 на валу З ротора 2 за допомогою проміжної зубчатої передачі (на фігурі не показано). Передаточне відношення цієї зубчатої передачі забезпечує абсолютну рівність кутових швидкостей ротора 2 та диска 6 для безперешкодного проходження лопаток 4 через вікна 7 при обертанні ротора. Передаточне відношення визначається за формулою:The engine contains several main parts: the engine body 1, in the inner cavity of which there is a spherical rotor 2, rigidly mounted on a shaft 3. On the spherical rotor, in its diametrical plane, at equal angular distances from each other, there are blades 4, more than one. The blades are placed in the working space made in the engine housing in the form of an annular channel 5. Adjacent surfaces of the channel 5 and the blades are in tight sliding contact. Disk b with windows 7 is located in the diametrical plane of the rotor 2, due to its thickness it creates a tight sliding contact with the surface of the spherical rotor 2, and is deviated from the axis of the shaft C by some angle, which depends on the dimensions of the shaft. The disk 6 on the outer edge has teeth 8, which engage with the gear 9 on the shaft Z of the rotor 2 by means of an intermediate gear (not shown in the figure). The gear ratio of this gear ensures the absolute equality of the angular velocities of the rotor 2 and disk 6 for the unimpeded passage of the blades 4 through the windows 7 during rotor rotation. The gear ratio is determined by the formula:

М -М/ т, де М - кількість зубів диска 6, т - кількість зубів шестерні 9.M -M/ t, where M is the number of disc teeth 6, t - the number of gear teeth 9.

Передаточне відношення передачі може біти і іншим, але кількість вікон 7 у диска 6 повинна забезпечити безперешкодне проходження лопаток 4 при обертанні ротора 2. Корпус 1 двигуна виконано з двох півкорпусів, з'єднаних між собою за допомогою фланцевого з'єднання 10, яке забезпечує щільний ковзний контакт суміжних поверхонь півкорпусів та диска 6. До камери згоряння 11 приєднаний трубопровід компресії 12 та трубопровід подачі палива 13. У камері згоряння 11 розташовано свічу запалювання 14.The gear ratio of the transmission may be different, but the number of windows 7 in the disk 6 should ensure the unhindered passage of the blades 4 during the rotation of the rotor 2. The motor body 1 is made of two half-bodies connected to each other by means of a flange connection 10, which provides a tight sliding contact of adjacent surfaces of half-shells and disk 6. Compression pipe 12 and fuel supply pipe 13 are connected to combustion chamber 11. Spark plug 14 is located in combustion chamber 11.

Камера згоряння 11 сполучається з робочою порожниною корпуса за допомогою каналу 15. У корпусі виконано канали відводу відпрацьованих газів 16. Камера згоряння 11 та системи двигуна (паливна, повітропостачання, вихлопу) можна використати такими, як у прототипу. Як зубчату передачу можна використати конічну передачу.Combustion chamber 11 is connected to the working cavity of the housing with the help of channel 15. Exhaust gas discharge channels 16 are made in the housing. Combustion chamber 11 and engine systems (fuel, air supply, exhaust) can be used as in the prototype. A bevel gear can be used as a gear.

Двигун працює так:The engine works like this:

При обертанні ротора 2 лопаті 4 рухаються усередині кільцевої порожнини 5 корпуса 1. Завдяки точному передаточному відношенню проміжної передачі забезпечується рівність кутових швидкостей дискаWhen the rotor 2 rotates, the blades 4 move inside the annular cavity 5 of the housing 1. Thanks to the precise gear ratio of the intermediate gear, the equality of the angular speeds of the disc is ensured

6 та ротора 2, лопаті якого, таким чином, безперешкодно проходять через вікна 7 диска 6. У певний момент (фіг.3) лопать, здійснюючи рух по каналу 5, наближається до диска 6 та стискає повітря перед собою. Через канал компресії 12 стиснуте повітря подається в камеру згоряння 11, створюючи таким чином компресію газової суміші в камері згоряння 11. У подальшому обертанні ротора, у певний момент, вікно 7 почне відкривати прохід для лопаті 4 в каналі 5. Після того, як лопать 4 безперешкодно пройде площину диска, прохід за нею почне закриватись диском 6. Через канал 13 паливо подається у камеру згоряння 11. В момент повного перекриття диском 6 каналу 5, від іскри свічі запалювання 14 відбувається запалювання горючої суміші у камері згоряння 11. Через канал 13 робочий газ заповнює робочу порожнину ротора за лопаттю 4, створюючи тиск в роторному просторі. У замкнутому просторі, утвореному лопаттю 4, стінками каналу 5, ротором 2 та диском 6, робочий газ, що розширюється, змушує лопать продовжувати рух по каналу 5. При подальшому обороті ротора (фіг.3) відпрацьовані гази виводяться через канал 16. Такі ж самі процеси відбуваються і у другій частині робочого простору. Цикл повторюється. Синхронізація подачі стиснутого повітря, палива, запалювання та відводу відпрацьованих газів досягається роботою відповідних клапанів у системах двигуна (не показані).6 and the rotor 2, the blades of which, thus, pass unhindered through the windows 7 of the disk 6. At a certain moment (Fig. 3), the blade, moving along the channel 5, approaches the disk 6 and compresses the air in front of it. Through the compression channel 12, compressed air is supplied to the combustion chamber 11, thus creating compression of the gas mixture in the combustion chamber 11. In the further rotation of the rotor, at a certain moment, the window 7 will begin to open a passage for the blade 4 in the channel 5. After the blade 4 will pass the plane of the disc unimpeded, the passage behind it will begin to be closed by disc 6. Through channel 13, fuel is fed into the combustion chamber 11. At the moment when channel 5 is completely covered by disc 6, the spark of the spark plug 14 ignites the combustible mixture in the combustion chamber 11. Through channel 13, the working gas fills the working cavity of the rotor behind blade 4, creating pressure in the rotor space. In the closed space formed by the blade 4, the walls of the channel 5, the rotor 2 and the disc 6, the expanding working gas forces the blade to continue moving along the channel 5. During further rotation of the rotor (Fig. 3), the exhaust gases are discharged through the channel 16. The same the processes themselves also take place in the second part of the workspace. The cycle repeats itself. Synchronization of the supply of compressed air, fuel, ignition and exhaust gas is achieved by the operation of the corresponding valves in the engine systems (not shown).

Таким чином, у запропонованій конструкції двигуна вдалося позбавитись деталей, які мають зворотно- поступовий рух, що має позитивно позначитись на динаміці двигуна у цілому та на підвищенні коефіцієнта корисної дії. б у З з осн ; ох 6 Дей з я ІЛО, и ше Ск 7- В; и ши ще А есе нний пий я ї ши | Не --- як д Ще Б І й пиThus, in the proposed design of the engine, it was possible to get rid of parts that have reciprocating motion, which should have a positive effect on the dynamics of the engine as a whole and on increasing the efficiency. b in Z with base; oh 6 Dey with I ILO, and she Sk 7- B; и ши ше А есе нный пий я и ши | Not --- as d Also B I and pi

С в ДИ хз - КЕЯS in DY xz - KEYA

Я У Ж шеI'm in Zhe

УДК ТЕЙ во в др ї | 2 ЯUDC TEI in the country 2 I

Фіг1 Фіг.2 12 й .Fig. 1 Fig. 2 12th.

ІВ; щи я ІIV; I am I

З. З ' Я оZ. Z ' I about

Ф»F"

ДЛ щ- У 6 (йDL sh- U 6 (j

Й ри ди иAnd ry di and

Й К-- ЙY K-- J

УМ БUM B

З Я йWith I and

Ді сі п ІаDi si p Ia

Фіг.ЗFig.Z

Claims

A rotor-blade engine that contains a housing with combustion chambers, a shaft on which a rotor with blades is located, which form a working chamber with the internal cavity of the housing, air supply, fuel supply, and exhaust systems, which is characterized by the fact that the contact surfaces of the housing and the rotor are made spherical, while the rotor blades are located in the diametrical plane of the spherical rotor and are placed in the annular cavity of the housing, and between the hemispheres of the housing there is a movable disc with windows, which is deviated from the axis of the rotor, while the outer edge of the disc has teeth that, with the help of an intermediate gear connected to the rotor shaft.