RU186583U1

RU186583U1 - ROTARY ENGINE

Info

Publication number: RU186583U1
Application number: RU2018136404U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосипович Новицкий
Original assignee: Юрий Иосипович Новицкий
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Полезная модель относится к роторным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение надежности и экономичности. Сущность полезной модели заключается в том, что двигатель снабжен одним вращающимся ротором и общими пластинами для двигателя и компрессора. Размер двигательной части в осевом направлении превышает суммарный размер компрессорных частей в осевом направлении, что позволяет работать двигателю по циклу Брайтона. Вращение ротора осуществляется за счет давления рабочего тела на пластины. Двигатель также содержит направляющую часть, которая разделена на две части и размещена за пределами проточных частей двигателя и компрессора в осевом направлении. Направляющие элементы помещены в направляющие части и там же осуществляется силовое взаимодействие между ротором и пластинами.

The utility model relates to rotary internal combustion engines. The technical result is to increase reliability and efficiency. The essence of the utility model lies in the fact that the engine is equipped with one rotating rotor and common plates for the engine and compressor. The size of the motor part in the axial direction exceeds the total size of the compressor parts in the axial direction, which allows the engine to work according to the Brighton cycle. The rotation of the rotor is due to the pressure of the working fluid on the plate. The engine also contains a guide part, which is divided into two parts and placed outside the flow parts of the engine and compressor in the axial direction. The guide elements are placed in the guide parts and there is a force interaction between the rotor and the plates.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с одним вращающимся ротором.The utility model relates to engine building, namely to internal combustion engines with one rotating rotor.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, в корпусе которого размещен ротор со смещением по отношению к оси корпуса двигателя (патент США №4688531). В роторе данного двигателя выполнены радиальные расточки, в которых размещены гильзы цилиндров с возможностью скольжения в радиальном направлении. При работе данного двигателя гильзы движутся вместе с ротором в окружном направлении и также возвратно-поступательно в радиальных расточках ротора. Поршни размещены в гильзах цилиндра и движутся только в окружном направлении вместе с ротором. Изменение объема между поверхностью поршня и поверхностью гильзы цилиндра происходит в результате радиального перемещения гильз цилиндра в расточках ротора. Сгорание топлива происходит в рабочих камерах, границами которых в окружном направлении являются стенки гильз. Разность давлений в рабочих камерах вызывает вращение ротора.Known rotary internal combustion engine, in the housing of which is placed the rotor with an offset relative to the axis of the engine housing (US patent No. 4688531). Radial bores are made in the rotor of this engine, in which cylinder liners are placed with the possibility of sliding in the radial direction. During the operation of this engine, the sleeves move with the rotor in the circumferential direction and also reciprocally in the radial bores of the rotor. Pistons are placed in cylinder liners and move only in the circumferential direction together with the rotor. The change in volume between the piston surface and the surface of the cylinder liner occurs as a result of radial movement of the cylinder liners in the bores of the rotor. The combustion of fuel occurs in the working chambers, the boundaries of which in the circumferential direction are the walls of the liners. The pressure difference in the working chambers causes the rotor to rotate.

Недостатком данного двигателя является низкая надежность, так как в зоне контакта гильз и ротора температура высока и возникает большое трение, поскольку в радиальных расточках ротора возникает усилие, вызывающее вращение ротора.The disadvantage of this engine is its low reliability, since the temperature in the contact area of the sleeves and the rotor is high and there is a lot of friction, since a force arises in the radial bores of the rotor, causing the rotor to rotate.

Известен роторный двигатель (патент РФ №2564366), в котором ротор выполнен в виде колеса со спицами и с размещенными в них каналами. Каналы в спицах служат направляющими для лопаток. В двигателе размещено выдвижное устройство, обеспечивающее возвратно-поступательное движение лопаток в каналах. Выдвижное устройство содержит кривошипы, шатуны и коромысло. Имеется также фиксирующее устройство, которое обеспечивает своевременное выдвижение лопаток.Known rotary engine (RF patent No. 2564366), in which the rotor is made in the form of a wheel with spokes and with channels placed in them. The channels in the spokes serve as guides for the blades. The engine has a retractable device that provides reciprocating motion of the blades in the channels. Retractable device contains cranks, connecting rods and rocker. There is also a locking device that provides timely extension of the blades.

Недостатком двигателя является сложность конструкции и невозможность полного расширения рабочего тела до давления близкого к атмосферному давлению.The disadvantage of the engine is the design complexity and the inability to fully expand the working fluid to a pressure close to atmospheric pressure.

Известна роторно-поршневая машина по патенту РФ №2255226, которая имеет корпус с полостью и ротор, в пазах которого размещены пластины. Ось корпуса смещена относительно оси ротора. Радиальное перемещение пластин осуществляется при помощи шарнирного соединения пластины с осью, совпадающей с осью корпуса. Торцы пластин выполнены с таким соотношением между радиусом кривизны и шириной пластины в окружном направлении, которое позволяет перемещаться пластине в корпусе с минимальным зазором между внутренней поверхностью корпуса и конечной частью пластины. Роторно-поршневая машина имеет пластины, относящиеся к компрессорному узлу, и через разделительную стенку на роторе установлены пластины, относящиеся к двигателю. Горючая смесь поступает в рабочие камеры компрессорного узла через впускное отверстие и в рабочих камерах идет процесс сжатия. После сжатия горючая смесь через канал в стенке поступает в рабочую камеру двигателя, где происходит воспламенение и сгорание. Отработавшие газы удаляются в выхлопной канал. Вращение оси, совпадающей с осью корпуса, происходит за счет взаимодействие пластин с ротором в прорезях ротора. Съем мощности осуществляется с ротора. Преимуществом данного изобретения является компактность.Known rotary piston machine according to the patent of Russian Federation №2255226, which has a housing with a cavity and a rotor, in the grooves of which are placed the plate. The axis of the housing is offset relative to the axis of the rotor. The radial movement of the plates is carried out by hinging the plate with an axis coinciding with the axis of the housing. The ends of the plates are made with such a ratio between the radius of curvature and the width of the plate in the circumferential direction, which allows the plate to move in the housing with a minimum gap between the inner surface of the housing and the end of the plate. The rotary piston machine has plates related to the compressor unit, and plates related to the engine are mounted on the rotor through a dividing wall. The combustible mixture enters the working chambers of the compressor unit through the inlet and a compression process is going on in the working chambers. After compression, the combustible mixture through the channel in the wall enters the working chamber of the engine, where ignition and combustion take place. Exhaust fumes are exhausted into the exhaust duct. The rotation of the axis coinciding with the axis of the housing occurs due to the interaction of the plates with the rotor in the slots of the rotor. Power is removed from the rotor. An advantage of the present invention is compactness.

Недостатком данной роторно-поршневой машины является низкая надежность, вызванная трением пластин в пазах ротора двигателя. Именно воздействие пластин на ротор в пазах вынуждает вращаться ротор. Поскольку в рабочей камере происходит сгорание топлива, температура металла в зоне контакта пластин и ротора высока, что приводит к быстрому износу трущихся поверхностей.The disadvantage of this rotary piston machine is the low reliability caused by the friction of the plates in the grooves of the rotor of the engine. It is the effect of the plates on the rotor in the grooves that forces the rotor to rotate. Since fuel is combusted in the working chamber, the metal temperature in the contact zone of the plates and the rotor is high, which leads to rapid wear of the rubbing surfaces.

За прототип принят роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №2413853). Двигатель состоит из корпуса с полостью, в которой размещен ротор с рабочими лопатками и копир, который установлен в корпусе с эксцентриситетом к оси ротора. Во время работы двигателя рабочие лопатки вращаются вместе с ротором и одновременно совершают радиальные перемещения, прокатываясь роликами по кольцевым дорожкам копира. Имеется связь рабочих лопаток с копиром, которая позволяет контактировать лопаткам с внутренней полостью корпуса только уплотнительными элементами. Сгорание топлива происходит в рабочих камерах, разность давлений в рабочих камерах вызывает вращение ротора.The prototype adopted rotary vane internal combustion engine (RF patent No. 2413853). The engine consists of a housing with a cavity in which a rotor with rotor blades and a copier are mounted, which is installed in the housing with an eccentricity to the rotor axis. During engine operation, the rotor blades rotate with the rotor and at the same time make radial movements, rolling with rollers along the ring tracks of the copier. There is a connection between the working blades and the copier, which allows the blades to contact the internal cavity of the housing only with sealing elements. The combustion of fuel occurs in the working chambers, the pressure difference in the working chambers causes the rotor to rotate.

Недостатком данного роторно-лопаточного двигателя является низкая надежность, поскольку взаимодействие лопаток с ротором происходит в пазах ротора вблизи зоны сгорания топлива, температура лопаток и ротора будет очень высока, что приведет к выходу лопаток из строя. Также в данном двигателе невозможно применить регенератор для использования тепла отработавшего рабочего тела, что снижает экономичность двигателя.The disadvantage of this rotary vane engine is its low reliability, since the interaction of the blades with the rotor occurs in the grooves of the rotor near the fuel combustion zone, the temperature of the blades and rotor will be very high, which will lead to failure of the blades. Also in this engine it is impossible to use a regenerator to use the heat of the spent working fluid, which reduces the efficiency of the engine.

Задачей настоящей полезной модели является создание двигателя, обладающего высокой надежностью и высокой экономичностью.The objective of this utility model is to create an engine with high reliability and high efficiency.

Поставленная задача решается тем, что роторный двигатель, состоит из корпуса с полостью, в которую помещен ротор, снабженный радиальными прорезями с размещенными в них направляющими элементами и пластинами, образующими рабочие камеры переменного объема, сообщающиеся с камерой сгорания. Также содержит двигательную часть и компрессорные части, которые разделены между собой стенками, причем пластины двигательной и компрессорных частей выполнены, как единое целое. Также содержит направляющую часть, в которою помещены элементы, обеспечивающие вращение ротора и перемещение пластин, причем направляющая часть разделена на две части, которые размещены по краям двигателя в осевом направлении за пределами двигательной части и компрессорных частей и отделены от проточных частей стенками. Размер пластин и ротора в осевом направлении превышает суммарный размер компрессорных частей вместе с двигательной частью. Каждая пластина содержит направляющую часть, выполненную как единое целое с компрессорными частями и с двигательной частью, причем расположенную по краям пластины в осевом направлении. Также на роторе с двух сторон в осевом направлении закреплены направляющие элементы, в которые помещены направляющие части пластин с возможностью перемещения пластин в радиальном направлении. В боковых стенках корпуса двигателя выполнена кольцевая выточка ось, которой параллельна и смещена относительно оси ротора. В направляющей части каждая пластина содержит штифт, который свободным концом помещен в кольцевую выточку, выполненную в боковых стенках корпуса двигателя, с возможностью перемещения штифтов в окружном направлении.The problem is solved in that the rotary engine consists of a housing with a cavity in which the rotor is placed, equipped with radial slots with guide elements and plates placed in them, forming working chambers of variable volume in communication with the combustion chamber. It also contains the motor part and compressor parts, which are separated by walls, and the plates of the motor and compressor parts are made as a single unit. It also contains a guide part, in which elements are placed that provide rotation of the rotor and movement of the plates, and the guide part is divided into two parts, which are axially arranged along the edges of the engine outside the motor part and compressor parts and are separated from the flow parts by the walls. The size of the plates and the rotor in the axial direction exceeds the total size of the compressor parts together with the motor part. Each plate contains a guide part, made as a unit with the compressor parts and with the motor part, and located along the edges of the plate in the axial direction. Also on the rotor from two sides in the axial direction are fixed guide elements in which the guide parts of the plates are placed with the possibility of moving the plates in the radial direction. An annular undercut axis is made in the side walls of the motor housing, which is parallel and offset from the axis of the rotor. In the guide part, each plate contains a pin, which is placed with its free end in an annular groove made in the side walls of the motor housing, with the possibility of moving the pins in the circumferential direction.

На Фиг. 1 изображен роторный двигатель.In FIG. 1 shows a rotary engine.

На Фиг. 2 представлено сечение А-А двигательной части.In FIG. 2 shows a section AA of the motor part.

На Фиг. 3 представлено сечение Б-Б компрессорной части.In FIG. 3 shows a section BB of the compressor part.

На Фиг. 4 представлено сечение С-С направляющей части.In FIG. 4 shows a section CC of the guide portion.

Роторный двигатель на Фиг. 1, 2, 3 и 4 содержит камеру сгорания 1, которая соединена с двигательной частью 2. Компрессор разделен на две компрессорные части 3, которые размещены по краям двигательной части. Размер двигательной части в осевом направлении превосходит суммарный размер компрессорных частей. Двигательная часть и компрессорная часть содержит рабочие камеры 4, которые образуют пластины 5, размещенные в прорезях ротора 6. Пластины в двигательной части, в компрессорной части выполнены как единое целое. Размер пластины и ротора в осевом направлении превышает суммарный размер двигательной части и компрессорных частей. Двигатель содержит направляющую часть 7, разделенную на две части, которые размещены за пределами двигательной и компрессорных частей в осевом направлении, причем отделены от проточных частей стенками 8. Направляющая часть содержит пластины, выполненные как единое целое с пластинами двигательной части и с компрессорными частями. В направляющей части к ротору прикреплены направляющие элементы 9, в которых размещены направляющие части пластин с возможностью перемещения в радиальном направлении. К каждой пластине в направляющей части крепится штифт 10, который свободным концом помещен в кольцевую выточку 11, выполненную в боковых стенках корпуса 12 двигателя с возможностью перемещения в окружном направлении. Ось 13 ротора выполнена параллельной и со смещением относительно оси 14 кольцевой выточки. Буквой В обозначено смещение между осями. Воздух в компрессор поступает через впускное окно 15. Сжатый воздух выходит из компрессора через выпускное окно 16, поступает в ресивер 17, затем в регенератор 18 и далее в камеру сгорания. В двигательной части и в компрессорных частях имеются на пластинах уплотняющие элементы 19, при необходимости на пластинах также могут быть размещены и направляющие элементы. Уплотнения 20 предотвращают утечки из камеры сгорания. Ротор вращается в подшипниках 21.The rotary engine of FIG. 1, 2, 3 and 4 comprises a combustion chamber 1, which is connected to the engine part 2. The compressor is divided into two compressor parts 3, which are located at the edges of the engine part. The size of the motor part in the axial direction exceeds the total size of the compressor parts. The engine part and the compressor part contain working chambers 4, which form plates 5 located in the slots of the rotor 6. The plates in the engine part and in the compressor part are made as a whole. The size of the plate and rotor in the axial direction exceeds the total size of the motor part and compressor parts. The engine contains a guide part 7, divided into two parts, which are axially located outside the motor and compressor parts, and are separated from the flow parts by the walls 8. The guide part contains plates made as a unit with the plates of the motor part and with the compressor parts. In the guide part, guide elements 9 are attached to the rotor, in which the guide parts of the plates are placed with the possibility of movement in the radial direction. A pin 10 is attached to each plate in the guide part, which is placed with its free end in an annular groove 11 made in the side walls of the motor housing 12 with the possibility of movement in the circumferential direction. The axis 13 of the rotor is made parallel and offset relative to the axis 14 of the annular undercut. The letter B indicates the offset between the axes. Air enters the compressor through the inlet window 15. Compressed air leaves the compressor through the outlet window 16, enters the receiver 17, then into the regenerator 18 and then into the combustion chamber. In the engine part and in the compressor parts there are sealing elements 19 on the plates, if necessary, guide elements can also be placed on the plates. Seals 20 prevent leakage from the combustion chamber. The rotor rotates in the bearings 21.

При работе двигателя из камеры сгорания 1 рабочее тело поступает в двигательную часть 2, в рабочие камеры 4, которые образуют пластины 5, размещенные в прорезях ротора 6. В результате давления рабочего тела на пластины происходит вращение ротора. Силовое взаимодействие со стороны пластин на ротор осуществляется в направляющей части 7 двигателя посредством воздействия пластин на направляющие элементы 9, размещенные на роторе. При работе двигателя воздействие пластин на направляющие элементы вынуждает ротор вращаться. В направляющей части к каждой пластине крепится штифт 10, который помещен свободным концом в кольцевую выточку 11, выполненную в обеих боковых стенках корпуса 12 двигателя. Посредством штифтов осуществляется возвратно-поступательное движение пластин в направляющих элементах на роторе в радиальном направлении. Это происходит, поскольку между осевой линией 13 ротора и осевой линией 14 выточек выполнено смещение, которое обозначено буквой В. Стенки 8 отделяет направляющие части от компрессорных частей 3, которые размещены по краям двигательной части в осевом направлении. В корпусе компрессорной части выполнены окна 15 для подвода свежего воздуха и окна 16 для отвода сжатого воздуха. Сжатый воздух направляется в камеру сгорания через ресивер 17, который сглаживает пульсации давления воздуха, далее в регенератор 18. В регенераторе происходит охлаждение отработавших газов и подогрев сжатого воздуха, поступающего в камеру сгорания. В двигательной части и в компрессорных частях имеются на пластинах уплотняющие элементы 19, которые предотвращают утечки рабочего тела. При необходимости на пластинах также могут быть размещены и направляющие элементы. Уплотнения 20 предотвращают утечки из камеры сгорания, при работе ротор вращается в подшипниках 21.When the engine is running from the combustion chamber 1, the working fluid enters the engine part 2, into the working chambers 4, which form the plates 5 located in the slots of the rotor 6. As a result of the pressure of the working fluid on the plates, the rotor rotates. The force interaction from the side of the plates to the rotor is carried out in the guide part 7 of the engine by the action of the plates on the guide elements 9 placed on the rotor. When the engine is operating, the action of the plates on the guide elements forces the rotor to rotate. In the guide part, a pin 10 is attached to each plate, which is placed with its free end in an annular groove 11 made in both side walls of the engine housing 12. By means of the pins, the reciprocating movement of the plates in the guide elements on the rotor in the radial direction is carried out. This occurs because between the axial line 13 of the rotor and the axial line 14 of the grooves, an offset is made, which is indicated by the letter B. Wall 8 separates the guide parts from the compressor parts 3, which are placed along the edges of the motor part in the axial direction. Windows 15 for supplying fresh air and windows 16 for exhausting compressed air are made in the compressor housing. Compressed air is directed to the combustion chamber through the receiver 17, which smoothes out the pulsations of the air pressure, then to the regenerator 18. In the regenerator, the exhaust gases are cooled and the compressed air supplied to the combustion chamber is heated. In the engine part and in the compressor parts there are sealing elements 19 on the plates that prevent leakage of the working fluid. If necessary, guiding elements can also be placed on the plates. Seals 20 prevent leakage from the combustion chamber, during operation, the rotor rotates in the bearings 21.

Силовое взаимодействие между пластинами и ротором двигателя осуществляется в направляющих частях, которые вынесены за пределы проточных частей, как двигателя, так и компрессора, в осевом направлении, где температура невысока, это увеличивает надежность роторного двигателя в сравнении с прототипом. Поскольку размер двигательной части в осевом направлении превышает суммарный размер компрессорных частей, это позволяет осуществлять полное расширение рабочего тела в рабочих камерах данного двигателя, то есть роторный двигатель работает по циклу Брайтона. Кроме того, наличие регенератора, который подогревает сжатый воздух выхлопными газами перед подачей его в камеру сгорания, увеличивает экономичность роторного двигателя по сравнению с прототипом.The force interaction between the plates and the rotor of the engine is carried out in the guide parts, which are extended outside the flow parts of both the engine and the compressor, in the axial direction, where the temperature is low, this increases the reliability of the rotary engine in comparison with the prototype. Since the size of the motor part in the axial direction exceeds the total size of the compressor parts, this allows full expansion of the working fluid in the working chambers of this engine, that is, the rotary engine operates according to the Brighton cycle. In addition, the presence of a regenerator, which heats the compressed air with exhaust gases before feeding it into the combustion chamber, increases the efficiency of the rotary engine compared to the prototype.

Claims

1. A rotary engine, consisting of a housing with a cavity in which the rotor is placed, equipped with radial slots with guide elements and plates placed in them, forming variable-volume working chambers in communication with the combustion chamber, contains a motor part and compressor parts that are divided among themselves the walls, also the plates of the motor and compressor parts are made as a whole, characterized in that it contains a guide part, which contains elements that provide rotation of the rotor and displacements plates, wherein the guide part is divided into two parts which are placed on the edges of the engine axially outside the part of the motor and compressor parts and pieces are separated from the walls of the flow.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the size of the plates and the rotor in the axial direction exceeds the total size of the compressor parts together with the motor part.

3. The engine according to p. 1, characterized in that each plate contains a guide part, made as a unit with the compressor parts and with the motor part, and located along the edges of the plate in the axial direction.

4. The engine under item 1, characterized in that on the rotor from two sides in the axial direction are fixed guide elements in which the guide parts of the plates are placed with the possibility of moving the plates in the radial direction.

5. The engine according to claim 1, characterized in that an annular undercut is made in the side walls of the engine casing, the axis of which is parallel and offset from the axis of the rotor.

6. The engine according to claim 1, characterized in that each plate in the guide part contains a pin, which is placed with its free end in an annular groove made in the side walls of the motor housing with the possibility of moving the pins in the circumferential direction.