RU2109964C1

RU2109964C1 - Rotary engine

Info

Publication number: RU2109964C1
Application number: SU4856010A
Authority: RU
Inventors: Владилен Донатович Журилов
Original assignee: Владилен Донатович Журилов
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: engine manufacture. SUBSTANCE: engine has stator 1 with admission and outlet channels that has triangular-section chambers located on tops of cavity 7, rotor 2 mounted inside stator 1 on cam 6 of operating shaft 3, and gas-transfer control facilities; it is also provided with planetary power transmission in the form of two pairs of gears 5 with external gear of each pair mounted on operating shaft 3 and internal gear, on rotor 2. Rotor is of elliptical shape. Gas-transfer facilities are built up of flat disk-shaped rotating slide valves with toothed rims around them, mounted in holders and coupled with operating shaft through gear drive. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении. The invention relates to engine building and can be used in transport and agricultural engineering.

Известен роторный двигатель, состоящий из цилиндрической камеры с равносторонним треугольным сечением, в углах расположения расширения, образующие три камеры сгорания, а также из ротора чечевицеобразного сечения, при вращении непрерывно делящего объем камеры на три части, эксцентрика, сидящего на конце полого вала, лежащего на оси симметрии камеры. Через полости вала и эксцентрика поступает рабочая смесь. Перегородки в полости эксцентрика, каналы в роторе и выпускные окна в камере позволяют при обкатке камеры ротором совершаться впуску и выпуску. Ось симметрии ротора при обкатке движется по окружности с центром на оси вала. За полный оборот вала в камере осуществляется три четырехтактных цикла. Этот аналог принят за прототип [2]. Known rotary engine, consisting of a cylindrical chamber with an equilateral triangular section, in the corners of the expansion, forming three combustion chambers, as well as from a lentil-shaped rotor, rotating continuously dividing the chamber volume into three parts, an eccentric sitting on the end of the hollow shaft lying on axis of symmetry of the camera. Through the cavity of the shaft and the eccentric, the working mixture enters. Partitions in the cavity of the eccentric, the channels in the rotor and the outlet windows in the chamber allow inlet and outlet during the break-in of the chamber by the rotor. The axis of symmetry of the rotor during running moves in a circle centered on the axis of the shaft. For a full revolution of the shaft in the chamber, three four-cycle cycles are carried out. This analogue is taken as a prototype [2].

У прототипа имеются следующие серьезные недостатки:
1. Изощренная фигурация перегородок и каналов, усложняющая технологию, не позволяет довести до нужной степени чистоты обработку продувочной системы, что неминуемо вызывает турбулентность потоков и ухудшение рабочих характеристик.The prototype has the following serious disadvantages:
1. The sophisticated configuration of the partitions and channels, complicating the technology, does not allow to refine the purge system to the desired degree of purity, which inevitably causes flow turbulence and performance degradation.

2. Термически напряженный режим ротора, обусловленный перегревом одной стороны и охлаждением всасывающим потоком другой. 2. Thermally stressed mode of the rotor due to overheating of one side and cooling by the suction stream of the other.

3. Конструктивная невозможность охлаждения ротора. 3. The structural impossibility of cooling the rotor.

4. Особенность конструкции, исключающая объединение двух и более роторов в одном блоке. 4. Design feature, excluding the combination of two or more rotors in one block.

Указанные недостатки лишают двигатель перспективы. These shortcomings deprive the engine of prospects.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, отмеченных в прототипе, следующим путем:
1. Установка ротора на свободно вращающуюся эксцентриковую втулку, для получения возможности использования планетарной зубчатой передачи вращения ротора на вал отбора мощности.The aim of the invention is to remedy these disadvantages noted in the prototype, in the following way:
1. Installing the rotor on a freely rotating eccentric sleeve, to obtain the possibility of using a planetary gear transmission of rotor rotation to the power take-off shaft.

2. Применение дисковой системы газораспределения с прямым приводом от рабочей шестерни вала. 2. The use of a disk gas distribution system with direct drive from the working gear of the shaft.

3. Указанные изменения открывают возможность для применения традиционных способов охлаждения ротора, уравновешивания и комплектации многороторных двигателей. 3. These changes open up the possibility of applying traditional methods of cooling the rotor, balancing and completing multi-rotor engines.

К сказанному необходимо пояснение. В двигателях с неподвижным корпусом вал отбора мощности, проходящий через центр рабочей полости, имеет эксцентрик, на котором вращается ротор. Ротор и эксцентриковый вал вращается в одном направлении в эпитрохоидных схемах с внутренней огибающей и гипотрохоидных с внешней огибающей и в противоположных направлениях - в гипотрохоидных схемах с внутренней огибающей (предлагаемая схема) и эпитрохоидных с внешней огибающей. Исследованиями рассматривался эксцентриковый вал, т.е. эксцентрик, жестко связанный с валом. В этом случае применение в гипотрохоидной схеме с внутренней огибающей планетарной передачи невозможно. Для решения проблемы необходимо отделить эксцентрик от вала, т.е. применить свободно вращающуюся эксцентриковую втулку, на которой и будет встречно вращаться ротор. Предлагаемая гипотроходная схема отвечает условию
Z/R = Z/Z+1,
определяющему работоспособность контура полости РПД, где r - радиус малой шестерни (вала); R - радиус большой шестерни (ротора); Z - число вершин ротора.An explanation is needed for the above. In engines with a fixed housing, the power take-off shaft passing through the center of the working cavity has an eccentric on which the rotor rotates. The rotor and the eccentric shaft rotates in the same direction in epitrochoid schemes with an internal envelope and hypotrochoid with an external envelope and in opposite directions - in hypotrochoid schemes with an internal envelope (proposed scheme) and epitrochoid with an external envelope. The studies examined the eccentric shaft, i.e. eccentric rigidly connected to the shaft. In this case, it is impossible to use a planetary gear in an hypotrochoid scheme with an internal envelope. To solve the problem, it is necessary to separate the eccentric from the shaft, i.e. apply a freely rotating eccentric sleeve, on which the rotor will counter-rotate. The proposed anti-passage scheme meets the condition
Z / R = Z / Z + 1,
determining the operability of the circuit of the cavity of the RPD, where r is the radius of the small gear (shaft); R is the radius of the large gear (rotor); Z is the number of vertices of the rotor.

На фиг. 1 представлен продольный (по оси вала) разрез, поясняющий расположение основных деталей двигателя; на фиг.2 - поперечный разрез, выполненный со смещением среза в осевой плоскости, поясняющий кинематику двигателя (верхний срез) и системы газораспределения (нижний срез). In FIG. 1 shows a longitudinal (along the axis of the shaft) section explaining the location of the main engine parts; figure 2 is a transverse section made with the offset of the cut in the axial plane, explaining the kinematics of the engine (upper cut) and the gas distribution system (lower cut).

Роторный двигатель, состоит из корпуса 1 с цилиндрической равностороннего треугольника сечения рабочей камерой, в углах расположены расширения, образующие три камеры сгорания, а также ротора 2 эллипсного сечения, при вращении непрерывно делящего объем камеры на три части. Ротор 2 кинематически связан с валом отбора мощности 3 планетарным механизмом, состоящим из шестерней 4 внутреннего зацепления, расположенных на торцах (в геометрических центрах) ротора 2 и находящихся с ними в постоянном зацеплении рабочих шестерней 5 (далее - силовые шестерни), жестко насаженных на вал 3. Ротор 2 установлен на эксцентриковую втулку 6, свободно расположенную на валу 3. На вал отбора мощности 3 такой жесткой насажены шестерни 7 (далее - приводные шестерни) привода газообмена, кинематически связанные с шестернями - заслонками 8, установленными в кассетах 10 и имеющими в соответствующих секторах окна 9. The rotary engine consists of a housing 1 with a cylindrical equilateral triangle of the cross section of the working chamber, in the corners are extensions that form three combustion chambers, as well as of an elliptical rotor 2, rotating continuously dividing the chamber volume into three parts. The rotor 2 is kinematically connected with the power take-off shaft 3 by a planetary mechanism consisting of internal gears 4 located at the ends (in geometric centers) of rotor 2 and constantly engaged with working gears 5 (hereinafter referred to as power gears) rigidly mounted on the shaft 3. The rotor 2 is mounted on an eccentric sleeve 6, freely located on the shaft 3. On the power take-off shaft 3 of such a rigid gears 7 (hereinafter referred to as drive gears) are mounted gas exchange drives kinematically connected with gears - shutters 8, lips installed in cartridges 10 and having windows 9 in the corresponding sectors.

Важное условие, обеспечивающее работоспособность предлагаемой системы газораспределения, является то, что угловая скорость шестерни-заслонки 8 должна соответствовать угловой скорости ротора 2. Поэтому отношение радиусов (и число зубьев) шестерни 4 ротора 2 к шестерне 5 вала 3 и, соответственно, шестерни-заслонки 8 к приводной шестерне 7 должно быть 0,3:2. Ротор 2, вращаясь по часовой стрелке на эксцентриковой втулке 6, через планетарную передачу (шестерня 4 ротора 2 - малая силовая шестерня 5 вала 3) передает вращение на вал отбора мощности. Приводная шестерня 7 газораспределения, жестко установленная на валу 3, вращаясь с последним, одновременно, передает вращение шестерне-заслонке 8. Каждая заслонка 8 имеющим окном 9, периодически совмещаясь с камерой сгорания, осуществляет впуск (всасывание в камеру сгорания) рабочей смеси. Так функционирует весь ряд-блок всасывания. Аналогично с другой стороны (с другого торца) ротора 2 функционирует блок выхлопа, оснащенный идентичными смещениями по отношению к заслонкам впуска на пол-оборота ротора. An important condition for the operability of the proposed gas distribution system is that the angular speed of the gear-damper 8 must correspond to the angular velocity of the rotor 2. Therefore, the ratio of the radii (and the number of teeth) of the gear 4 of the rotor 2 to the gear 5 of the shaft 3 and, accordingly, the shutter gear 8 to the drive gear 7 should be 0.3: 2. The rotor 2, rotating clockwise on the eccentric sleeve 6, through the planetary gear (gear 4 of the rotor 2 is a small power gear 5 of the shaft 3) transmits the rotation to the power take-off shaft. The timing gear 7, rigidly mounted on the shaft 3, while rotating with the latter, simultaneously transmits the rotation to the shutter-gear 8. Each shutter 8 having a window 9, periodically aligning with the combustion chamber, carries out the intake (intake into the combustion chamber) of the working mixture. This is how the entire row-suction unit functions. Similarly, on the other side (from the other end) of the rotor 2, an exhaust unit is functioning, equipped with identical displacements with respect to the inlet flaps by half a revolution of the rotor.

Таким образом, в каждой камере сгорания за один оборот ротора совершается полный четырехтактный рабочий цикл. Thus, in each combustion chamber for one revolution of the rotor a complete four-stroke duty cycle is performed.

Использование данной конструкции системы газораспределения, позволяющей применение масляного охлаждения ротора, способствует снятию термически напряженного режима ротора, уравновешиванию и созданию многороторных двигателей. Он обладает низкой материалоемкостью, близкой к уровню двигателей Ванкеля. Кроме того, гипотрохоидный двигатель работает более равномерно, а рабочие циклы традиционно совершаются в одной камере сгорания, как и в поршневых двигателях. The use of this design of the gas distribution system, which allows the use of oil cooling of the rotor, helps to remove the thermally stressed regime of the rotor, balancing and creating multi-rotor engines. It has low material consumption, close to the level of Wankel engines. In addition, the hyprochoid engine works more evenly, and duty cycles are traditionally performed in a single combustion chamber, as in piston engines.

Claims

1. A rotary engine containing a stator with inlet and outlet channels, a cavity of triangular section and combustion chambers located at the tops of the cavity, a working shaft with an eccentric, a rotor installed in the body cavity on an eccentric of the working shaft, and gas exchange control means, characterized in that it is equipped with a planetary power transmission, the gas exchange control means are equipped with a gear drive, the eccentric is made in the form of an eccentric sleeve placed for rotation on the working shaft, the power ne the transmission is made in the form of two pairs of gears, one of which has an external gear installed on the working shaft, and the other of the internal gear is mounted on the rotor, and the rotor is made ellipse.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the gas exchange control means is made in the form of flat rotating spools installed in cassettes and kinematically connected by a gear drive with a working shaft.