Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторно-лопастных двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД двигателя без усложнения его конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, в котором находится эксцентрично ротор с лопастями. Лопасти закреплены на валу подвижно и проходят через отверстия пальцев, установленных в роторе. Камера сгорания снабжена элементом зажигания и патрубком подачи сжатого воздуха с клапаном, установленным в углублении патрубка. При этом соотношение площади рабочей части лопасти к площади камеры равно 1: 4, а углубление патрубка подачи сжатого воздуха выполнено с возможностью перепуска газов с одной стороны лопасти на другую ее сторону. Указанное соотношение является оптимальным для получения высокого КПД рабочего процесса двигателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения и может использоваться в автомобильной промышленности, на тепловых и атомных электростанциях, атомоходах.
Известны роторно-лопастные двигатели. Они содержат корпус с боковыми крышками, в котором находится ротор с лопастями, оси ротора и лопастей смещены. Лопасти закреплены на валу подвижно и пропущены через пальцы, которые находятся в отверстиях в роторе. Камера сгорания находится между ротором и корпусом (см. пат. США 4024840, 3989011, 4403511). Наиболее близким техническим решением является упомянутый выше роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, описанный в пат. США 4024840. В известном двигателе соотношение площади рабочей части лопасти к площади камеры сгорания имеет значение 1:20 и более, то есть давление сгораемого топлива используется впустую, давя в основном на стенки камеры. Этот недостаток снижает КПД двигателя. Задача изобретения - повышение КПД двигателя. Поставленная задача решается тем, что в известном роторно-лопастном двигателе рабочая часть лопасти находится рядом с эпицентром горения газов, а соотношение площади рабочей части к площади камеры сгорания равно 1:4. На фиг. 1 представлен вид двигателя в разрезе; на фиг.2 - вид сбоку; на фиг. 3 - камера сгорания; на фиг.4 сверху вниз показаны ротор, лопасть, палец, через который пропущена лопасть. Роторно-лопастной двигатель содержит камеру сгорания 1, ротор 2, пальцы 3, через которые пропущены лопасти 4, шестерни 5, вал отбора мощности 6, наружную часть камеры 7, боковые крышки 8, закрывающие камеру, удлинение камеры 9, подшипник лопасти 10, подшипник ротора 11, сверление для установки пальцев 12, пояса жесткости 13, шестерня вала отбора мощности 14, прорези в пальцах 15, основание лопасти 16, крепежное кольцо лопасти 17, вал 18, на котором крепятся лопасти, клапан 19, углубление для установки клапана 20, свеча зажигания 21, углубление для установки свечи 22, компрессорная камера 23, вентиляционные отверстия в крышках ротора 24, вентилятор 25, масляный бак 26, масляный насос 27, патрубок подачи топлива 28, патрубок подачи воздуха 29, ресивер 30. Ротор имеет полую цилиндрическую форму со сверлениями 12 для установки пальцев (см. фиг.4). По периметру он имеет два пояса жесткости 13, которые плотно прилегают к нижней части камеры сгорания, препятствуя выходу горящих газов за пределы камеры сгорания. Ротор установлен на двух подшипниках 10, надежно укрепленных в крышках камеры 8. На роторе на одной из торцевых сторон укреплена шестерня 5, ее диаметр равен диаметру ротора. Эта шестерня передает вращательное движениe на шестерню 14 вала 6, выходящего за пределы камеры двигателя. Пальцы 3 выполняют роль подвижных уплотнителей между лопастью 4 и ротором 2. Пальцы имеют цилиндрическую форму с прорезями 15 посредине для прохождения лопастей 4. Лопасти 4 представляют собой плоскую конструкцию, состоящую из двух составляющих: непосредственно лопасть и основание лопасти 16, которое служит для крепления лопасти на оси посредством крепежных колец 17. Лопасти 4 вращаются на валу 18 вместе с ним, но при каждом обороте вала лопасти меняют угол между собой, для этого на валу они закреплены подвижно. Лопасть 4, проходя через камеру сгорания 1, передает силу на ротор 2. Одна из лопастей всегда находится под давлением газов, поэтому мертвых точек двигатель не имеет. Длина лопастей в 1,5 раза больше радиуса ротора, а смещение осей ротора и лопастей таково, что лопасти, вращаясь, не покидают прорези пальцев. В обеих крышках двигателя 8 в верхней части, выше ротора, расположены вентиляционные отверстия 24. Через эти отверстия воздух поступает внутрь двигателя. Лопасти центробежной силой прижимают к корпусу выхлопные газы, создавая низкое давление у вентиляционных отверстий. Ниже выхлопного отверстия в корпусе располагается вентилятор как источник дополнительного притока наружного воздуха. Из масляного бака 26 насос 27 подает масло внутрь лопастного вала 18. Через отверстия в вале масло смазывает подшипники лопастей 10 и, стекая по лопастям, смазывает движущие части ротора. Роторно-лопастной двигатель работает следующим образом. В начале в камеру сгорания 1 подается через патрубок 28 топливо и воздух через патрубок 29. Патрубок 28, через который подается топливо, перед входом в камеру сгорания имеет рассеиватель топлива. Патрубок 29, подающий воздух, перед входом в камеру сгорания имеет клапан 19 лепестковый или грибковый. На фиг.3 показан грибковый клапан. Грибок клапана не доходит до поверхности камеры сгорания, по которой скользит торец лопасти, на 3 мм. Углубление 20 в камере сгорания имеет форму прямоугольника размером 17
Похожие патенты:
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки на воздушных, водных или сухопутных транспортных средствах
Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к машиностроению а именно к двигателестроению и компрессоростроению
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к двигателестроению транспортных средств
Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС)
Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания с наддувом и позволяет повысить мощность и экономичность работы
Изобретение относится к энергомашиностроению касается усовершенствования роторных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в автомобилях, тракторах, тепловозах, на электростанциях кораблей морского и речного флота, в самолетах, вертолетах и боевых машинах, а также в газокомпрессорных установках газопроводов, промышленных и энергетических предприятий, в том числе на газотурбинных установках электростанций
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям, работающим на горящих газах
Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к машиностроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания с разделенным циклом
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания с разделенным циклом
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве гидродвигателя, двигателя внутреннего сгорания на сухопутном, морском и воздушном транспорте
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям с качающимися рабочими органами
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторно-лопастных двигателях внутреннего сгорания
www.findpatent.ru
Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-лопастной двигатель содержит корпус с торцовыми крышками, сторонами сжатия и расширения, впускными и выпускными окнами, камеру сгорания, установленный эксцентрично внутренней поверхности корпуса на подшипниках ротор с пазами, в которых размещены разделительные лопасти с образованием межлопатных камер, не контактирующие с внутренней поверхностью корпуса и имеющие внешние ролики на цапфах. Внешние ролики лопастей размещены в кольцевых пазах колец, имеющих возможность вращения соосно с внутренней поверхностью корпуса, установленных, например, на подшипниках качения на шипах торцовых крышек. Лопасти имеют внутренние ролики на цапфах, размещенные с возможностью качения в пазах ротора. Снижаются механические потери разделительных лопастей о внутреннюю поверхность корпуса и о боковые поверхности пазов ротора, а также снижаются величины протечек рабочего тела. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. 
Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к роторным двигателям внутреннего сгорания (ДВС).
Известны роторно-лопастные двигатели с уплотняющими лопатками (см. Е.И. Акатов и др. Судовые роторные двигатели. Судостроение, Ленинград, 1967, с.29, рис.5). Значительные знакопеременные инерционные нагрузки от масс лопастей и уплотняющих элементов в этих двигателях вызывают повышенные износы, наклепы поверхности корпуса, усиленную вибрацию и обуславливают низкую окружную скорость ротора, большие механические потери и недолговечность работы.
В качестве прототипа принят двигатель (DE 523979 A, 30.04.1931, F 04 C 2/352), имеющий разделительные пластины, снабженные цапфами, опирающимися на подшипники, помещенные в кольцевых расточках боковых крышек. Такое исполнение машины позволяет устранить нагрузки от лопастей на корпус, но высокая скорость вращения роликов, большие нагрузки на них от сил инерции масс лопастей и трение при скольжении лопастей по боковым поверхностям пазов ротора приводят к большим механическим потерям и недолговечности работы машины.
Известные роторные ДВС имеют прерывистое зажигание искровыми свечами или прерывистым впрыском топлива через форсунки. Эти устройства относительно сложны и ненадежны.
Кроме того, у известных роторно-лопастных ДВС впускные и выпускные окна расположены на одинаковом расстоянии от камеры сгорания, что обуславливает одинаковую степень сжатия и расширения.
Задачей изобретения является снижение механических потерь (работы трения) разделительных лопастей о внутреннюю поверхность корпуса и о боковые поверхности пазов ротора, а также снижение величины протечек рабочего тела через зазоры между концами разделительных лопастей, не контактирующих с внутренней поверхностью корпуса роторно-лопастных двигателей.
Кроме того, задачей изобретения роторно-лопастного ДВС является обеспечение благоприятных условий для термодинамических процессов.
Эти задачи решаются тем, что в роторно-лопастном двигателе, содержащем корпус с торцовыми крышками, сторонами сжатия и расширения, впускными и выпускными окнами, камеру сгорания, установленный эксцентрично внутренней поверхности корпуса на подшипниках ротор с пазами, в которых размещены разделительные лопасти с образованием межлопатных камер, не контактирующие с внутренней поверхностью корпуса и имеющие внешние ролики на цапфах, согласно изобретению внешние ролики лопастей размещены в кольцевых пазах колец, имеющих возможность вращения соосно с внутренней поверхностью корпуса, установленных, например, на подшипниках качения на шипах торцовых крышек, а лопасти имеют внутренние ролики на цапфах, размещенные с возможностью качения в пазах ротора.
Такое решение позволяет по сравнению с прототипом резко снизить угловую скорость вращения внешних роликов, а наличие внутренних роликов уменьшает силу трения лопастей в пазах ротора, что снижает механические потери в двигателе.
Задача снижения протечек рабочего тела через зазоры между концами разделительных лопастей и внутренней поверхностью корпуса решается увеличением угловой скорости ротора и количества разделительных лопастей, что в прототипе ведёт к снижению работоспособности.
Задача обеспечения благоприятных условий для термодинамических процессов в роторно-лопастном двигателе внутреннего сгорания решается тем, что участок корпуса на стороне сжатия выполнен охлаждаемым, а на стороне расширения и в районе камеры сгорания - теплоизолированным из жаростойкого материала. Такое решение снижает в цикле работу сжатия и уменьшает потери тепла в охлаждающую среду.
Для снижения потерь тепла с отработанными газами в двигателе впускные окна размещены на внутренней поверхности корпуса ближе к камере сгорания, чем выпускные, а стенки выпускных окон в поперечном сечении двигателя выполнены тангенциально внутренней поверхности корпуса.
Для осуществления непрерывного горения в роторно-лопастном двигателе камера сгорания соединяет несколько межлопастных камер.
На фиг. 1 изображен роторно-лопастной двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез по А-А на фиг.1; на фиг.З - поперечный разрез по Б-Б на фиг. 1.
Роторно-лопастной двигатель содержит корпус 1, ротор 2 с радиальными пазами, установленный на валу 9, лопасти 3 с внутренними 4 и внешними 5 роликами на цапфах, два кольца 6 с кольцевыми проточками для роликов 5, установленных на подшипниках 7, две торцовые крышки 8 с шипами под подшипники 7.
Корпус 1 имеет выпускной 15 и впускной 16 каналы, зону интенсивного охлаждения с отверстиями 12, камеру сгорания 14, теплоизолирующие жаростойкие щитки 13 в зоне сгорания и расширения. В камере сгорания установлены форсунка 10 и свеча пускового зажигания 11.
Двигатель работает следующим образом.
При вращении ротора 2, в зависимости от угла его поворота, объемы межлопастных камер изменяются и в них протекают процессы ДВС (наполнение, сжатие, непрерывное сгорание, расширение и очистка). Крутящий момент на валу ротора появляется от тангенциальных сил давления газов на лопастях 3, обусловленных разностью выдвижения лопастей из ротора. При этом в зоне сжатия воздух в межлопастных камерах, контактируя с холодной поверхностью корпуса, частично охлаждается, а в зоне сгорания и расширения горячие газы контактируют с горячей поверхностью жаростойкого покрытия корпуса, сохраняют часть внутреннего тепла, которое используется на совершение полезной работы. До подхода межлопастных камер к выпускному каналу 15 давление в них снижается до величины, близкой к атмосферному, а в зоне канала газ из них, имея высокую окружную скорость, выбрасывается через тангенциальный канал 15 в атмосферу, очищая камеры и создавая в них разрежение для последующего заполнения камер воздухом.
Закрепление разделительных лопастей 3 к вращающимся кольцам 6 через ролики 5 и взаимодействие лопастей через ролики 4 с пазами ротора 2, а также отсутствие контакта концов лопастей 3 с внутренней поверхностью корпуса 1 значительно снижают потери на трение по сравнению с известными роторными двигателями.
Протечки газов через зазоры между концами лопастей и внутренней поверхностью корпуса не оказывают существенного влияния на работу двигателя из-за большого количества разделительных лопастей, незначительного перепада давления между смежными камерами, глубокого конечного расширения газов в двигателе и высокой частоты вращения ротора.
Таким образом, изобретение позволяет повысить термический и механический КПД роторно-лопастных двигателей и повысить надежность путем снижения сил трения в их элементах.
1. Роторно-лопастной двигатель, содержащий корпус с торцовыми крышками, сторонами сжатия и расширения, впускными и выпускными окнами, камеру сгорания, установленный эксцентрично внутренней поверхности корпуса на подшипниках ротор с пазами, в которых размещены разделительные лопасти с образованием межлопастных камер, не контактирующие с внутренней поверхностью корпуса и имеющие внешние ролики на цапфах, отличающийся тем, что внешние ролики лопастей размещены в кольцевых пазах колец, имеющих возможность вращения соосно с внутренней поверхностью корпуса, установленных, например, на подшипниках качения на шипах торцовых крышек, а лопасти имеют внутренние ролики на цапфах, размещенные с возможностью качения в пазах ротора.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что участок корпуса на стороне сжатия выполнен охлаждаемым, а на стороне расширения и в районе камеры сгорания теплоизолированным из жаростойкого материала.
3. Двигатель по п. 1, отличийщаяся тем, что впускные окна размещены на внутренней поверхности корпуса ближе к камере сгорания, чем выпускные, а стенки выпускных окон выполнены тангенциально внутренней поверхности корпуса.
4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена в выемке корпуса так, что с ней соединяются несколько межлопастных камер для осуществления непрерывного горения.
www.freepatent.ru
Использование: в качестве привода вращения долот при бурении скважин. Сущность изобретения: в корпусе неподвижно размещен статор, в котором с образованием рабочих камер установлен ротор с пазами. В пазах размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью статора лопасти. Ротор закреплен на валу, установленном в опорных подшипниках. Ротор выполнен составным из отдельных элементов, закрепленных на шлицах вала. Торцевой распределитель со стороны подвода рабочей жидкости выполнен в виде диска с профилированными окнами и охватывающей его дистанционной втулки, соединенных между собой штифтами. Распределитель поджат к торцевой поверхности ротора, установлен с возможностью аксимального перемещения вдоль оси вала и имеет участки, профиль к-рых аналогичен профилю внутренней поверхности статора, с возможностью их сопряжения. Статор, лопасти, подшипники, торцевые распределители и ротор выполнены из материалов повышенной твердости и износостойкости. 3 ил.
Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к бурению скважин, применяется в качестве привода вращения долот и в качестве привода погружных насосов.
Известны лопастные (шиберные) гидромоторы, состоящие из статора с криволинейной внутренней поверхностью, ротора с пазами, в которых с возможностью возвратно-поступательного движения установлены лопасти-шиберы, взаимодействующие с криволинейной внутренней поверхностью статора и образующие рабочие камеры, в которые через торцевые распределители подается рабочая жидкость, под действием давления которой на лопасти-шиберы создается вращающий момент, а отработанная жидкость сливается через другой торцевой распределитель. Недостатком, сдерживающим применение лопастных (шиберных) гидромашин в нефтяной промышленности, является низкая долговечность их рабочих элементов, так как в рабочих жидкостях присутствуют твердые частицы и химически агрессивные вещества. Разработанные в настоящее время высокотвердые износостойкие материалы типа углеситаллов, карбида титана и т. п. позволяют вернуться к простой и экономичной схеме лопастных гидромашин для применения их в нефтяной промышленности. Целью изобретения является повышение надежности лопастного двигателя и применение его в качестве забойного. Это достигается тем, что элементы, взаимодействующие друг с другом, а именно статор, лопасти, опорные подшипники, торцевые распределители и ротор, выполнены из материалов повышенной твердости и износостойкости, например углеситаллов или карбида титана, при этом ротор выполнен составным из отдельных насадных элементов, надетых на шлицевую часть вала, а торцевой распределитель со стороны подвода рабочей жидкости выполнен аксиально-подвижным, установлен внутри дистанционной втулки, удерживается от проворота штифтами, установленными в отверстия дистанционной втулки и пазы торцевого распределителя, и прижимается к торцу ротора потоком рабочей среды, при этом на нем выполнен участок с профилем, аналогичным внутренней поверхности статора, которым он может входить в статор. Выполнение ротора составным с насадными элементами продиктовано технологией их изготовления методом порошковой металлургии из материалов повышенной износостойкости. Одновременно это решает проблему получения значительных вращающих моментов при ограниченных диаметральных размерах за счет увеличения длины статора и ротора. Новизна описанного признака и новый уровень техники заключаются в конструктивном решении использования новых материалов. Новым признаком является и выполнение торцевого распределителя со стороны подачи рабочей жидкости аксиально-подвижным с участком наружной поверхности, повторяющим внутренний контур статора, что позволяет компенсировать износ торца ротора и опорной поверхности другого торцевого распределителя, являющегося одновременно упорным подшипником, что повышает надежность, так как увеличивает время сохранения работоспособности. На фиг. 1 изображен осевой разрез двигателя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Лопастной забойный двигатель включает корпус 1, внутри которого неподвижно установлены статор 2 и с возможностью вращения вал 3 с насадными элементами ротора 4, в которых с возможностью возвратно-поступательного движения установлены лопасти 5, взаимодействующие с внутренней поверхностью статора 2. Насадные элементы ротора 4 закреплены гайкой 7 на валу 3 и между собой соединены штифтами 8, установленными в их торцах. Нижний торцевой распределитель 9 выполнен ступенчатым и служит радиально-осевой опорой вала 3. Верхний торцевой распределитель 6 со стороны подвода рабочей жидкости выполнен аксиально-подвижным и состоит из дистанционной втулки 10 и диска 11 с профилированными окнами 25, зафиксированного от проворота штифтом 12, установленным в дистанционной втулке 10 и входящим в паз 13 на наружной поверхности диска 11, на этой же поверхности выполнен участок 14 с профилем, аналогичным профилю статора 2, что позволяет диску 11 перемещаться вместе с ротором 4 при износе опорных торцев 15 ротора 4 и торцевого распределителя 9. Внутренние обоймы 16, 17, 18 радиальных подшипников закреплены на валу 3, а наружная обойма 19 и торцевые распределители 9 и 6 с дистанционной втулкой 10, служащие радиальными опорами, закреплены в корпусе 1 вместе со статором 2 и втулками 20 и 21 переводником 22. В валу 3 выполнен центральный канал 23 и каналы 24, соединенные с пазами ротора 4, через которые рабочая жидкость поджимает лопасти 5 к криволинейной поверхности 6 статора 2. Работает лопастной забойный двигатель следующим образом. Рабочая жидкость подается через переводник 22 в корпус 1 и через окна 25 диска 11 попадает в рабочие камеры 28, образованные криволинейной поверхностью 6 статора 2, ротора 4 и лопастями 5, приводя во вращение вал 3, и выходит через каналы 26 торцевого распределителя 9 и каналы 27 вала 3. Потоком рабочей жидкости торцевой распределитель 6 прижимается к ротору 4 и при износе опорных торцев 15 ротора 4 и торцевого распределителя 9 сдвигается вместе с ротором 4. Экономическая эффективность изобретения заключается в увеличении долговечности, вследствие чего снижаются эксплуатационные затраты, а также повышается КПД по сравнению с применяемыми винтовыми и турбинными забойными двигателями. (56) Авторское свидетельство СССР N 492669, 1973.Формула изобретения
ЛОПАСТНОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, неподвижно размещенный в нем статор, торцевые распределители, установленный в статоре с образованием рабочих камер ротор с пазами и размещенными в них с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью статора лопастями, при этом ротор закреплен на валу, установленном в опорных подшипниках, отличающийся тем, что ротор выполнен составным из отдельных элементов, закрепленных на шлицах вала, торцевой распределитель со стороны подвода рабочей жидкости выполнен в виде диска с профилированными окнами и охватывающей его дистанционной втулки, соединенных между собой посредством штифтов, при этом распределитель поджат к торцевой поверхности ротора, установлен с возможностью аксиального перемещения вдоль оси вала и имеет участки, профиль которых аналогичен профилю внутренней поверхности статора, с возможностью их сопряжения, а статор, лопасти, подшипники, торцевые распределители и ротор выполнены из материалов повышенной твердости и износостойкости, например, углеситаллов или карбида титана.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3www.findpatent.ru
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель содержит две лопасти, движение которых относительно друг друга регулируется механизмом связи лопастей. Механизм связи содержит две гидромашины - мотор и насос, при этом мотор связан с одной лопастью, а насос - с другой лопастью. Лопасти установлены с возможностью стопорения относительно друг друга посредством якоря электромагнитной катушки. Двигатель содержит генератор, электродвигатель и электролизер с пьезоэлементом и двумя токопроводящими пластинами. Целью изобретения является создание надежного механизма связи лопастей. 6 ил.
Изобретение относится к области машиностроения. Предлагаемый двигатель может быть использован в качестве двигателя внутреннего сгорания, приводящего в движение механизмы и устройства, например, в автомобиле.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (SU, авт. свид. 1778334 A1, кл. F 02 B 53/00, 30.11.92 г.), содержащий корпус, в полости которого установлены на двух соосных валах две пары лопастей. Лопасти осуществляют такое движение, которое приводит к образованию четырех замкнутых камер между лопастями, объем которых постоянно меняется. Это обеспечивается тем, что движение обеих пар лопастей непрерывно ускоряется или замедляется относительно друг друга. Движение лопастей относительно друг друга регулируется механизмом связи лопастей, который включает два шарнирных замкнутых четырехзвенных механизма. Недостаток известных устройств заключается в том, что кинематическая связь лопастей не может передавать значительные усилия при малых габаритах механизма связи и не сохраняет плавность хода двигателя. Задачей изобретения является увеличение мощности двигателя при сохранении габаритных размеров двигателя, обеспечение плавности хода двигателя при больших оборотах и создание надежного механизма связи лопастей. Технический результат достигается за счет того, что роторно-лопастной двигатель содержит две лопасти, генератор, электродвигатель, электролизер с пьезоэлементом и двумя токопроводящими пластинами и механизм связи лопастей, включающий две гидромашины - мотор и насос, при этом мотор связан с одной лопастью, а насос связан с другой лопастью, кроме того, лопасти установлены с возможностью стопорения относительно друг друга посредством якоря электромагнитной катушки. На фиг. 1 схематично показан двигатель; на фиг. 2 показана одна из лопастей с якорем электромагнитной катушки; на фиг. 3 показана другая лопасть; на фиг. 4 показан механизм связи лопастей, включающий две гидромашны; на фиг. 5 показан механизм взаимодействия двух гидромашин двух лопастей двигателя; на фиг. 6 показан механизм разложения воды на кислород и водород. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит две лопасти 8, 9, установленные на двух соосных валах в полости корпуса. Лопасти осуществляют такое движение, которое приводит к образованию четырех замкнутых камер между лопастями, объем которых постоянно меняется. Это обеспечивается тем, что движение обеих лопастей непрерывно ускоряется или замедляется относительно друг друга. Движение лопастей относительно друг друга регулируется механизмом связи лопастей, который включает пластинчатый насос 1, который связан трубопроводами 3 с пластинами гидромотором 2. Связь между лопастями 8, 9 и гидромотором с насосом осуществляется через две шестеренчатые передачи 4. В трубопроводе, по которому жидкость поступает из насоса в гидромотор, установлен электромагнитный клапан 5. Лопасти двигателя могут фиксироваться между собой посредством якоря электромагнитной катушки 6, питание к которой подводится через скользящие контакты. Катушка 6 установлена на втулке лопасти 8 и вращается вместе с ней. Двигатель приводит в движение генератор, дающий питание на два электродвигателя по нескольку десятков киловатт. Избыток электроэнергии (при стоянках, езде с горки и т.д.) идет на электролиз воды, а полученный при этом водород идет как добавка в топливо. Электролиз осуществляется посредством двух токопроводящих пластин 7, в углубления которых вставлен пьезоэлемент 11 и перемещение которых регулируется посредством пружин 10. Работа двигателя осуществляется следующим образом. Стартер, вращая вал двигателя, на котором установлена лопасть 9, приводит в движение насос 1, а тот в свою очередь за счет давления жидкости, перетекающей по трубопроводу 3 из насоса 1 в гидромотор 2, приводит в движение гидромотор 2 и связанную с ним лопасть 8. Подает питание на электромагнитный клапан 5, разобщая тем самым насос с гидромотором. Лопасть 9, установленная на валу, продолжает двигаться, а лопасть 8, связанная с гидромотором 2, тормозится, поскольку жидкость, находящаяся в замкнутом объеме между лопастью гидромотора 2 и электромагнитным клапаном 5, работает на разрыв, препятствуя движению лопасти 8. Лопасти двигателя расходятся, и в момент, когда они находятся под углом 90o, происходит фиксация лопастей за счет якоря электромагнитной катушки 6. Сразу после фиксации лопастей питание с клапана 5 снимается, и он работает как обратный клапан. Две лопасти, зафиксированные под углом 90o, начинают равномерно вращаться, и при достижении давления в гидромоторе 2, необходимого для обеспечения степени сжатия, снимаем питание с электромагнитной катушки 6, и якорь под действием пружины выходит из зацепления, разобщая лопасти. Электромагнитная катушка 6 работает только при пуске двигателя. В дальнейшей работе катушка 6 не участвует. Поскольку лопасть 8 связана с гидромотором 2, находящимся под давлением, то она получает дополнительное усилие, направленное на сближение лопастей. В объеме, где лопасти максимально приблизились друг к другу, происходит сжатие воздуха, впрыск топлива и зажигание топливно-воздушной смеси. Лопасть 8 вместе с гидромотором 2 на какое-то время тормозится, и за счет давления горения газов лопасть 9 получает движение, направленное на расхождение лопастей. При этом в межлопастном пространстве, противоположном тому, в котором происходит сгорание, происходит всасывание воздуха. Лопасть 8 остается на месте за счет того, что жидкость, запертая между пластиной гидромотора 2 и электромагнитным клапаном 5, не имеет возможности передвижения. При дальнейшем продвижении лопасти 9 происходит выброс газов. Лопасть 8, находясь под давлением жидкости, начинает сжатие воздуха, поступившего в объем между лопастями 8 и 9 ранее, происходит сжатие, впрыск топлива, искра, процесс повторяется. Двигатель работает в стационарном состоянии, электролизер, выполняя роль реостата, обеспечивает равномерную нагрузку двигателя. Электролиз происходит при подаче напряжения на пьезоэлемент 11, тот в свою очередь расширяется, пластины 7 раздвигаются, между ними проскакивает дуга, которая разлагает воду. Сближение пластин происходит под действием пружин 10. Водород идет как добавка к топливу. Двигатель, работая, приводит в движение генератор, дающий питание на электродвигатель, который приводит в движение автомобиль.Формула изобретения
Роторно-лопастной двигатель, содержащий две лопасти и механизм связи лопастей, отличающийся тем, что он содержит генератор, электродвигатель и электролизер с пьезоэлементом и двумя токопроводящими пластинами, механизм связи лопастей включает две гидромашины - мотор и насос, при этом мотор связан с одной лопастью, а насос - с другой лопастью, кроме того, лопасти установлены с возможностью стопорения относительно друг друга посредством якоря электромагнитной катушки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6Похожие патенты:
Изобретение относится к роторным двигателям и предназначено для использования на транспорте
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобилестроении
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к роторным двигателям
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в машинах наземного, водного и воздушного транспорта, в стационарных наземных и космических энергоустановках
Изобретение относится к энергетике, конкретно к роторным машинам объемного сжатия и расширения: двигателям внешнего нагрева и внутреннего сгорания, компрессорам, а также к гидромашинам - насосам и гидромоторам
Изобретение относится к области энергетики и может быть применено в тепловых двигателях разнообразного назначения, включая двигатели наземного, воздушного, подводного транспорта, космические энергоустановки и мощные агрегаты промышленных ТЭЦ
Изобретение относится к области энергетики и может быть применено в тепловых двигателях разнообразного назначения, включая двигатели наземного, воздушного, подводного транспорта, космические энергоустановки и мощные агрегаты промышленных ТЭЦ
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано на транспорте
Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано, в частности в двигателестроении транспортных средств
Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в винтовых двигателях
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автотракторной технике
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки на воздушных, водных или сухопутных транспортных средствах
Изобретение относится к энергомашиностроению, касается усовершенствования двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано в авиации и на транспорте
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано на транспорте
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в конструкциях самоходной техники
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания
www.findpatent.ru
| Развитие и область применения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) приобрели в настоящее время всеобъемлющий характер. Многочисленные научные исследования и разработки превратили ДВС в сложнейшую и в то же время надежную и универсальную систему. В то же время опыт длительной эксплуатации в составе транспортных средств выявил недостатки, которые практически невозможно исключить путем модернизации конструкции двигателя не затронув базовых принципов его организации, таких как механические потери на трение и процесс внутреннего сгорания топлива.Главным недостатком ДВС, который в результате массового распространения автомобильного транспорта занял лидирующее положение, стал фактор загрязнения окружающей среды выхлопными газами. Доля вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработанными газами автомобильных двигателей, составляет до 63% от общего загрязнения окружающей среды. В связи с этим в последние десятилетия в мире ужесточаются требования к экологическим нормам для транспортных средств, и в первую очередь это касается двигателей внутреннего сгорания [1]. ДВС, потребляя пятую часть первичных энергоносителей [2], являются основным источником загрязнения окружающей среды непосредственно в зоне дыхания человека [3]. Однако планируемые меры, даже в случае их полной реализации, способны лишь снизить темпы увеличения загрязняющего действия ДВС, прежде всего транспортных средств, на фоне быстрого роста их количества и мощности.
По критерию экологичности, использования любого вида топлива, наилучшими характеристиками обладает двигатель с внешним подводом тепла (ДВПТ), реализующий цикл Стирлинга. Внешний подвод тепла позволяет применять различные тепловые источники без каких-либо существенных изменений конструкции двигателя. Практически все виды ископаемого топлива от твердых до газообразных могут быть использованы в подобных двигателях. |
delta-t.zapto.org
Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-лопастной двигатель содержит неподвижный статор с двумя торцевыми крышками и эксцентрично установленный в цилиндрической рабочей полости статора ротор с, по крайней мере, одним радиальным пазом. В радиальном пазу ротора размещена лопасть. В теле лопасти выполнена камера сгорания. Камера сгорания содержит клапан нагнетания и рабочего хода, направляющий стержень и клапанные седла. В теле ротора выполнены не менее одного отверстия. В каждом из отверстий помещены штанги с возможностью опоры их на внутреннюю поверхность статора одним концом, а другим - на нижнюю поверхность лопасти. Изобретение направлено на повышение экономичности, компактности и упрощение конструкции двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания.
В качестве прототипа принимается роторно-лопастной двигатель (RU 2172414, кл. F02B 45/02), содержащий статор с торцевыми крышками, камеру сгорания, эксцентрично установленный в цилиндрической полости статора ротор с радиальными пазами, в которых размещены лопасти. В теле статора встроена камера сгорания.
Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности, компактности и упрощение конструкции двигателя.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый роторно-лопастной двигатель содержит неподвижный статор с двумя торцевыми крышками и эксцентрично установленный в цилиндрической рабочей полости статора сплошной ротор с, по крайней мере, одним радиальным пазом, в котором содержится лопасть, в теле которой выполнена камера сгорания, содержащая клапан нагнетания и рабочего хода, направляющий стержень и клапанные седла. В теле ротора выполнены не менее одного отверстия, в каждом из которых помещены толкающие штанги с возможностью опоры их на внутреннюю поверхность статора одним концом, а другим - на нижнюю поверхность лопасти.
На чертеже изображено устройство предлагаемого двигателя в схемном исполнении.
Предлагаемый роторно-лопастной двигатель содержит: статор 9 с двумя торцевыми крышками 11, ротор 10, лопасть 6, размещенную в пазу 13, толкающую штангу 12, камеру сгорания 14, клапан нагнетания и рабочего хода 8, направляющий стержень 4, клапанное седло нагнетания 7, клапанное седло рабочего хода 5, впускной клапан 3, выпускной клапан 1 и разгрузочный клапан 2.
На чертеже обозначено: S - зазор между толкающей штангой и лопастью, у-у - нейтральная линия.
В предлагаемой конструкции роторно-лопастного двигателя лопасть имеет возможность перемещения в радиальном пазу ротора. Клапан нагнетания и рабочего хода имеет возможность перемещаться по направляющему стержню, который своими концами жестко закреплен в клапанных седлах. Клапанные седла жестко закреплены в стенках лопасти. Клапанное седло нагнетания имеет отверстие для нагнетания горючей смеси в камеру сгорания. Клапанное седло рабочего хода имеет отверстие для выпуска отработавших газов из камеры сгорания. Площадь сечения отверстия, выполненного в клапанном седле нагнетания, превышает площадь сечения отверстия, выполненного в клапанном седле рабочего хода. Зазор между толкающей штангой и лопастью равен разности внутреннего диаметра статора и размера линии между стенками полости статора, проходящей через центр ротора и нормальной к нейтральной линии.
Полный цикл работы двигателя происходит за четыре такта: такт первый - впуск, такт второй - сжатие, такт третий - рабочий ход, такт четвертый - продувка.
Такт впуска начинается при вращении ротора по часовой стрелке и положении лопасти на нейтральной линии, как показано на чертеже.
Впускной и выпускной клапаны открыты, разгрузочный клапан закрыт. При подходе лопасти к выпускному клапану он закрывается.
Такт сжатия - впускной и выпускной клапаны закрыты, разгрузочный клапан открыт, клапан нагнетания и рабочего хода, перемещаясь по направляющему стержню, открывает седло клапана нагнетания и закрывает седло рабочего хода под давлением нагнетаемой в камеру сгорания горючей смеси. Горючая смесь заполняет камеру сгорания.
Такт рабочего хода начинается при пересечении лопастью нейтральной линии. Под давлением горючей смеси клапан нагнетания и рабочего хода открывает седло рабочего хода и закрывает седло нагнетания. Впускной и разгрузочный клапаны закрыты, выпускной клапан открыт. В этот момент горючая смесь воспламеняется.
Такт продувки - при пересечении лопастью нейтральной линии открывается разгрузочный и выпускной клапаны, клапан впуска закрыт. В конце продувки лопасть находится в положении начала такта впуска.
1. Роторно-лопастной двигатель, содержащий неподвижный статор с двумя торцевыми крышками, эксцентрично установленный в цилиндрической рабочей полости статора ротор с, по крайней мере, одним радиальным пазом, в котором размещена лопасть, отличающийся тем, что в теле лопасти выполнена камера сгорания, содержащая клапан нагнетания и рабочего хода, направляющий стержень и клапанные седла.
2. Роторно-лопастной двигатель по п.1, отличающийся тем, что в теле ротора выполнены не менее одного отверстия, в каждом из которых помещены штанги с возможностью опоры их на внутреннюю поверхность статора одним концом, а другим - на нижнюю поверхность лопасти.
www.findpatent.ru
|
ekoteh.narod.ru
Таким образом, назрела необходимость производства принципиально иного двигателя, способного кардинально изменить ситуацию, работающего на различных видах топлива и не имеющего вредных выбросов в атмосферу. В связи с этим можно предъявить следующие требования к современным двигателям:
Рассмотрим основные преимущества двигателей с внешним подводом тепла (внешнего сгорания).
Термический КПД равен КПД цикла Карно и с учетом достигнутых в настоящее время температур составляет около 60%. В двигателе внешнего сгорания снимаемая с вала мощность регулируется путем изменения давления рабочего тела во внутренних полостях двигателя. В то же время температуры нагревателя и охладителя автоматически поддерживаются постоянными. Следовательно, при изменении мощности и частоты вращения вала граничные температуры и их отношения остаются постоянными. Благодаря этому экономичность двигателя при работе на неноминальном режиме меняется незначительно. Двигатель внешнего сгорания, имеющий большое давление рабочего тела во внутренних полостях и достаточно высокую температуру трубок нагревателя, легко пускается при любой температуре окружающей среды. Его пуск зависит исключительно от надежности, с которой может быть воспламенено топливо в камере сгорания.Так как двигатель внешнего сгорания полностью герметичен, то пыль, попадающая в воздушный заряд камеры сгорания из окружающего пространства, не поступает в цилиндры и картер. Вследствие этого отсутствует дополнительный абразивный износ движущихся деталей механизма привода.
Коэффициент компактности основного объёма роторно-лопастного двигателя (отношение эквивалентного рабочего объёма к объёму двигателя) достигает 15-20% в то время как максимальное значение этого показателя для поршневых (V - образных с кривошипно-шатунным механизмом) составляет 1-2%. Столь большое (в несколько раз) преимущество по удельно-массовым показателям открывает перспективы применения двигателей данной схемы.
В основе конструкции роторно-лопастной машины лежит четырехзвенный механизм преобразования движения. Механизм состоит из четырехзвенника и кулачка. Четырехзвенник состоит из шарнирно связанных плеч одинаковой длины. К серединам плеч шарнирно закреплены рычаги лопастей. Механизм обеспечивает основные функциональные требования к преобразователю движения. Закон изменения угла между лопастями синусоидальный. Графики скоростей и ускорений лишены резких скачков, поэтому достигается плавность и безударность работы механизма. Конструкция лишена недостатков, связанных с использованием зубчатых колес. Простота изготовления определяется отсутствием сложных прецизионных деталей, сферических шарниров и т. п., наличием однотипных элементов. Механизм реверсивен, обратим, уравновешен, что расширяет функциональные возможности двигателя, спроектированного на его основе.
Более подробно устройство роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты приведено в разделе "Описание конструкции".
Разработана и проведена компоновочная схема РЛДВПТ, обладающая новизной конструкций роторно-лопастной группы и преобразователя движения. Данная схема наиболее точно отвечает требованиям к организации и реализации термодинамического цикла с внешним подводом теплоты и процесса преобразования движения лопаток в движение выходного вала двигателя.
Разработана методика кинематического расчета двигателя по которой вначале синтезируется рычажно-кулачковый механизм преобразования движения и, затем, производится его кинематический анализ. В основе расчетов лежит полученная и запатентованная (заявка на патент «Механизм для преобразования движения» №2007136002 от 01.10.2007) формула для теоретического профиля кулачка. Именно такой профиль кулачка обеспечивает движение звеньев механизма по гармоническому закону и, тем самым, безударную работу двигателя.
