лопастной двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус, лопастной рабочий орган, два соосных вала, один из которых выполнен полым, а другой размещен внутри него, механизм привода лопастей, отличающийся тем, что внутри корпуса неподвижно установлено кольцо, внутренняя поверхность которого выполнена криволинейной, а механизм привода лопастей установлен с возможностью взаимодействия с криволинейной поверхностью неподвижного кольца, лопасти рабочего органа установлены попарно, причем одна пара лопастей жестко закреплена на полом валу и снабжена перепускными клапанами с завихрителями воздушного потока, а другая пара лопастей связана с внутренним валом посредством пальца с возможностью поворота относительно первой пары, причем на внутреннем валу выполнен кулачок для взаимодействия с механизмом привода лопастей.

2. Лопастной двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что механизм привода лопастей установлен на полом валу и выполнен в виде двух рычагов, диаметрально размещенных на полом валу, на каждом рычаге установлено по два ролика, причем один ролик каждого рычага установлен с возможностью взаимодействия с криволинейной поверхностью неподвижного кольца, а другой ролик - с кулачком внутреннего вала.

3. Лопастной двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что завихритель воздушного потока выполнен в виде, например, спирального канала.

4. Лопастной двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что криволинейная поверхность неподвижного кольца выполнена в виде эллипсоиды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, в частности к лопастным безкривошипным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве двигателя, работающего на дизельном топливе, на легковых и грузовых автомобилях, маломерных судах и на аппаратах малой авиации, на передвижных установках и агрегатах типа компрессоров, сварочных аппаратов, миксеров, т.е. в тех конструкциях, где требуется двигатель с низким потреблением топлива, малыми габаритами и высокой мощностью.

Известен четырехтактный роторно-лопастной тангенциальный двигатель Ившина по патенту Российской Федерации №2212545, кл. F 01 С 1/073, 2003 г., содержащий корпус с впускными и выпускными окнами, два ротора с лопастями, соосно установленные в корпусе с возможностью вращения в одном направлении и образующие в полости корпуса четыре изолированные камеры переменного объема. Он состоит из двух узлов: роторного и интегратора вращения, размещенных в корпусе с раздельными секциями, с передачей суммарного крутящего момента от роторов в роторном узле посредством расположенных один в другом валов попеременно за счет установленных на валах в интеграторе вращения храповых механизмов и зубчатых колес, связанных зацеплением с шестернями, на вал отбора мощности, расположенный параллельно вышеуказанным, с одного ротора непосредственно, а с другого через установленные на тех же валах конические шестерни, связанные сателлитами, вращающимися на радиальных осях в маховике, в свою очередь, вращающемся соосно с роторами и передающем зубчатым зацеплением на вал отбора мощности реактивный момент, при этом управление работой храпового механизма осуществляется задающими фланцами, закрепленными на торцах маховика через эксцентрические втулки для регулировки взаимного положения роторов относительно друг друга и относительно маховика, а в целом, и относительно корпуса с помощью установленных на фланцах центробежных буферов и ограничителей, воздействующих на управляющие диски с упорами, определяющие положение собачек храпового механизма с головками, позволяющими передавать крутящий момент как в прямом, так и в обратном направлении, например, при запуске двигателя; и исполняется как для низкой, так и для высокой степени сжатия.

Основной недостаток данного двигателя - чрезвычайная сложность конструкции.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания по патенту Российской Федерации №2225513, кл. F 01 С 1/077, 2004 г., принятый заявителем за прототип. Он содержит корпус с цилиндрической рабочей полостью, два соосных рабочих вала один в другом, к одним торцам которых присоединены диски с диаметрально расположенными секторными лопастями, вращающимися в рабочей полости корпуса, к вторым торцам рабочих валов присоединены ведущие шестерни дифференциала с выходным валом двигателя, и сдвоенный мальтийский механизм, взаимодействующий с дисками. Один крест механизма повернут относительно другого на половину угла мальтийского креста, а дифференциал преобразует вращательно-прерывистое движение рабочих валов во вращение выходного вала двигателя с постоянной угловой скоростью.

Однако этот двигатель имеет сложную конструкцию, отчего имеет повышенные габариты и металлоемкость.

Технической задачей изобретения является создание несложного по конструкции, малогабаритного и экономичного двигателя внутреннего сгорания, имеющего низкую металлоемкость.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении внутри корпуса неподвижно установлено кольцо, внутренняя поверхность которого выполнена криволинейной, а механизм привода лопастей установлен с возможностью взаимодействия с криволинейной поверхностью неподвижного кольца, лопасти рабочего органа установлены попарно, причем одна пара лопастей жестко закреплена на полом валу и снабжена перепускными клапанами с завихрителями воздушного потока, а другая пара лопастей закреплена на кольце с возможностью поворота относительно первой пары и связана с внутренним валом посредством пальца, причем на внутреннем валу выполнен кулачок для взаимодействия с механизмом привода лопастей.

Кроме того, механизм привода лопастей установлен на полом валу и выполнен в виде двух рычагов, диаметрально размещенных на полом валу, на каждом рычаге установлено по два ролика, причем один ролик каждого рычага установлен с возможностью взаимодействия с криволинейной поверхностью неподвижного кольца, а другой ролик - с кулачком внутреннего вала.

Кроме того, завихритель воздушного потока выполнен в виде, например, спирального канала.

Кроме того, криволинейная поверхность неподвижного кольца выполнена в виде эллипсоида.

На фиг.1 изображен продольный разрез двигателя;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, вид в плане на рабочий орган;

на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, вид в плане на механизм привода рабочего органа.

Лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1, с одной стороны закрытый крышкой 2, а с другой - крышкой 3. Внутри корпуса 1 со стороны крышки 2 неподвижно установлено кольцо 4, внутренняя поверхность которого выполнена криволинейной в виде эллипсоиды 5. В корпусе 1 размещены два соосных вала 6 и 7. Вал 6 выполнен полым, а вал 7 размещен внутри полого вала 6 и выполнен с кулачком 8. Полый вал 6 установлен в подшипниках 9. На полом валу 6 установлен рабочий орган с двумя парами лопастей. Причем одна пара лопастей 10 и 11 жестко закреплена на полом валу 6, а другая пара лопастей 12 и 13 закреплена на кольце 14 и связана с внутренним валом 7 посредством пальца 15 с возможностью поворота относительно пары 10 и 11. Кроме того, на полом валу 6 установлен механизм привода лопастей 16. Причем кулачок 8 внутреннего вала 7 выполнен для взаимодействия с механизмом привода лопастей 16, который в свою очередь установлен с возможностью взаимодействия с эллипсоидой 5 неподвижного кольца 4. Механизм привода лопастей 16 выполнен в виде двух рычагов 17, диаметрально размещенных на полом валу 6. На каждом рычаге 17 установлено по два ролика, причем один ролик 18 каждого рычага 17 установлен с возможностью взаимодействия с эллипсоидой 5 неподвижного кольца 4, а другой ролик 19 установлен с возможностью взаимодействия с кулачком 8 внутреннего вала 7. А в полом валу 6 выполнены окна для выхода кулачка 8 и контакта его с роликами 19.

В лопастях 10 и 11 размещены перепускные клапаны 20 с завихрителями воздушного потока, которые выполнены в виде, например, спирального канала 21. Попарное размещение лопастей относительно друг друга в корпусе 1 образует рабочие камеры 22 и 23 и вспомогательные камеры 24 и 25 переменного регулируемого объема. Для подвода воздуха, топлива и выпуска газов в корпусе 1 выполнены отверстия 26, 27 и 28 соответственно.

Лопастной двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При вращении полого вала 6 по часовой стрелке лопасти 10, 11, 12, 13 поочередно проходят отверстия подвода воздуха 26, топлива 27 и выпуска газов 28 и одновременно с этим ролики 18 обкатывают эллипсоиду 5 неподвижного кольца 4 и вместе с рычагами 17 и роликами 19 приближаются или удаляются от оси полого вала 6. При этом внутренний вал 7 кулачком 8 взаимодействует с роликами 19 и через палец 15 лопасти 12 и 13 поворачиваются, получая положительное или отрицательное ускорение относительно полого вала 6, что приводит к изменению объемов камер 22, 23, 24, 25 и совершению полного цикла четырехтактного дизельного двигателя за один оборот вала с обеспечением наддува камеры 22 путем перекачки через перепускные клапаны 20 ранее поступившего воздуха. Причем воздух, проходя по спиральному каналу 21 перепускных клапанов 20, получает завихрение для качественного смесеобразования. В процессе работы двигателя такт впуска в камере 22 совмещен с рабочим ходом в камере 23, такт сжатия в камере 22 - с выпуском газов в камере 23. Давление газов при рабочем ходе создает крутящий момент на полом валу 6.

Использование предлагаемого технического решения позволило создать несложный по конструкции, экономичный, малогабаритный двигатель внутреннего сгорания, который содержит на порядок меньшее количество комплектующих деталей, в отличие от известных аналогичных двигателей.