| US20030131808A1 | 2003-07-17 | |||
| GB263127A | 1927-03-31 | |||
| SU1781461A1 | 1992-12-15 | |||
| DE803306C | 1951-04-02 |
| Формула изобретения 1. Цилиндро-поршневая группа роторно-лопастного устройства, содержащая корпус с торцевыми крышками и не соосно размещенный в нем ротор с лопастями, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности торцевых крышек вдоль соединения торцевых крышек с корпусом выполнены пазы, каждая лопасть соединена с ротором через ось, параллельную оси ротора, и снабжена на конце узлом качения-уплотнения, состоящим из трех роликов или шариков, расположенных на одной оси, при этом лопасти опираются на края пазов крайними роликами или шариками узла качения-уплотнения и средним роликом на внутреннюю поверхность корпуса. 2. Цилиндро-поршневая группа в роторно-лопастном устройстве по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде цилиндра, или эллипса, или овала, при этом ось ротора и ось симметрии корпуса могут совпадать. 3. Цилиндро-поршневая группа в роторно-лопастном устройстве по п.1, отличающаяся тем, что поверхности ротора и лопастей выполнены с выступами и углублениями, создающими несколько объемов между корпусом, ротором и лопастями. 4. Цилиндро-поршневая группа в роторно-лопастном устройстве по п.1, отличающаяся тем, что ротор и лопасти изготовлены полыми и имеют клапаны. 5. Цилиндро-поршневая группа в роторно-лопастном устройстве по п.1, отличающаяся тем, что паз выполнен на одной из торцевых крышек. |
Область техники
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторно-лопастным устройствам и может использоваться в двигателях внутреннего и внешнего сгорания, пневмодвигателях, компрессорах, насосах, детандерах.
Предшествующий уровень техники
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому техническому результату, выбранным в качестве прототипа к заявляемому устройству, является цилиндро-поршневая группа для роторно- лопастного устройства (патент на полезную модель RU 88739 U1, опубл. 20.11.2009г., МПК F02B53/0).
Недостатками прототипа являются большие силы трения в паре лопасть-корпус, пониженный КПД устройства.
Раскрытие изобретения
Задачей заявленного изобретения является повышение КПД устройства, уменьшение износа деталей от трения в паре лопасть-корпус.
Поставленная задача достигается тем, что в цилиндро-поршневой группе для роторно-лопастного устройства, содержащей корпус с торцевыми крышками и не соосно размещенный в нем ротор с лопастями, согласно изобретению, на внутренней поверхности торцевых крышек вдоль соединения торцевых крышек с корпусом выполнены пазы, каждая лопасть соединена с ротором через ось, параллельную оси ротора, и снабжена на конце узлом качения-уплотнения, состоящим из трех роликов или шариков, расположенных на одной оси, при этом лопасти опираются на края пазов крайними роликами или шариками узла качения-уплотнения и средним роликом на внутреннюю поверхность корпуса. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде цилиндра или эллипса, или овала, при этом ось ротора и ось симметрии корпуса могут совпадать. Поверхности ротора и лопастей выполнены с выступами и углублениями, создающими несколько объемов между корпусом, ротором и лопастями. Ротор и лопасти изготовлены полыми и имеют клапаны. Паз выполнен на одной из торцевых крышек.
Краткое описание чертежей
Заявленная цилиндро-поршневая группа для роторно-лопастного устройства представлена:
на фиг.1 - цилиндро-поршневая группа для роторно-лопастного устройства в поперечном разрезе корпуса, компрессорная секция;
на фиг.2 - цилиндро-поршневая группа для роторно-лопастного устройства в поперечном разреза корпуса, рабочая секция;
на фиг.З - цилиндро-поршневая группа для роторно-лопастного устройства в продольном разреза корпуса;
на фиг.4 - лопасти цилиндро-поршневой группы для роторно-лопастного устройства.
Цилиндро-поршневая группа для роторно-лопастного устройства содержит цилиндрический корпус 1 с торцевыми крышками 2 и не соосно размещенный в нем ротор 3 с лопастями 4, при этом лопасти 4 соединены с ротором 3 через оси 5. Лопасти 4 на концах имеют узлы качения-уплотнения 6. Корпус 1 имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 7. Края пазов 8, выполненные в торцевых крышках 2 корпуса 1 , параллельны поверхности 7. Узлы качения-уплотнения 6 имеют ролики или шарики 9 и 10. Ширина пазов 8 равна диаметру роликов или шариков 10, но на поверхности 7 в местах совмещения с краями пазов 8 выполнены технологические зазоры. Лопасти 4 выполнены полыми и имеют клапаны 1 1 и 12. Цилиндро- поршневая группа для роторно-лопастного устройства составляет основу роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания имеет компрессорную 13 и рабочую 14 секции. Рабочая секция 14 корпуса 1 имеет выпускной управляемый клапан 15, топливную форсунку 16 и свечу зажигания 17. Компрессорная секция 13 имеет впускной клапан 18. Края лопастей 4 прилегающие к торцевым крышкам 2 могут быть оборудованы уплотнительными пластинами 19.
Осуществление изобретения
Цилиндро-поршневая группа для роторно-лопастного двигателя работает следующим образом. Лопасти 4 делят внутренние объемы каждой секции 13 и 14 корпуса 1 на три камеры, причем угол раскрытия лопастей менее 90°. При раскрутке ротора 3 лопасти 4 начинают складываться и раскрываться, изменяя объем камер секций 13 и 14, чему способствует смещенность осей ротора 3 и корпуса 1. Во всех камерах секций 14 проходят одинаковые термодинамические процессы. Отклонение лопастей 4 в секциях 13 и 14 разнонаправленное. Компрессорная секция 13 через впускной клапан 18 имеет сообщение с атмосферным воздухом. Лопасти 4 сжимают атмосферный воздух, который под давлением через самооткрывающиеся клапаны 1 1 подается во внутреннюю полость лопастей 4 и ротора 3 и через самооткрывающиеся клапаны 12 подается в камеру рабочей секции 14. При движении лопасти 4 рабочей секции 14 к верхней мертвой точке поступивший сжатый воздух дожимается, топливная форсунка 16 впрыскивает топливо и перед подходом лопасти 4 к верхней мертвой точке топливовоздушная смесь воспламеняется от свечи зажигания 17. Следует рабочий ход, в конце которого в этой камере открывается выпускной управляемый клапан 15, через который отработанный газ покидает двигатель и начинается новый цикл. При вращении ротора 3, ролики или шарики 9 и 10, соприкасаясь с поверхностями 7 и 8, вращаются на одной оси, но в разные стороны, обеспечивая постоянный контакт ролика 9 с поверхностью 7, что предотвращает перетекание рабочих газов между соседними камерами. Технологический зазор, выполненный на поверхности 7, не позволяет роликам 10 соприкасаться с наружными краями пазов 8. Охлаждение ротора 3, лопастей 4 и клапанов 1 1 и 12, установленных на лопастях 4, осуществляется атмосферным воздухом, проходящим через них, Корпус 1 имеет воздушную или жидкостную системы охлаждения.
Углубления и выступы в роторе 3 и лопасти 4 делят объем камеры при складывании лопасти 4 на два объема, в один из которых подается порция топлива и производится большее сжатие, чем в другом объеме камеры. Топливовоздушная смесь воспламеняется от сжатия или от свечи зажигания 17 и при дальнейшем складывании лопасти 4 открывается канал, соединяющий объемы между собой. Бедные и богатые топливовоздушные смеси активно перемешиваются, сгорая с большей полнотой. Оба объема имеют избыточное давление, преобразуемое лопастью 4 в крутящий момент ротора 3.
Представленная цилиндро-поршневая группа для роторно-лопастного устройства решает несколько задач:
Повышение КПД происходит благодаря увеличению эффективной площади лопасти 4 при совершении рабочего хода, что позволяет достичь эффекта продолженного расширения. Повышение КПД происходит от боковой составляющей, возникающей при давлении рабочих газов на лопасти 4, одновременно раздвигающих лопасти 4, которые при взаимодействии с поверхностью 7 образуют боковую составляющую от этого давления. Увеличение механического КПД и уменьшение износа происходит в связи с уменьшением трения в паре корпус-лопасть, замененного качением. Тепловые потери в стенки корпуса 1 уменьшаются, т.к. камера сгорания расположена в узкой части цилиндрического корпуса 1. Больший внутренний объем узлов качения-уплотнения 6 по сравнению с уплотнительными кольцами или пластинами других роторно-лопастных устройств позволяет организовать их охлаждение с помощью смазочно-охлаждающей жидкости через полости и каналы, сконструированные в них. За счет конструктивной особенности лопасти 4 достигается снижение потерь работы двигателя на сжатие рабочего газа. Снижение температуры лопастей 4 и ротора 3, достигаемое при пропуске атмосферного или сжатого газа через полости ротора 3 и лопастей 4, преобразуется в давление поступающего газа. Более полное сгорание топлива, влияющее на экономичность и экологичность двигателя, содержащего заявленную цилиндро-поршневую группу для роторно-лопастного устройства, происходит за счет оптимального соотношения топливовоздушной смеси в разных объемах и обеспечивается профилированием геометрии лопастей 4, разделяющих объем камер двигателя на несколько объемов при складывании лопастей 4. Возможность воспламенения топливовоздушной смеси от сжатия в одном из объемов камеры двигателя позволяет исключить применение электроискровых или плазменных источников поджига топливовоздушной смеси.
Благодаря новой совокупности существенных признаков заявляемого решения достигается следующее:
- увеличение термического КПД; - увеличение механического КПД и долговечности цилиндро-поршневой группы роторно-лопастного устройства, за счет снижения износа между корпусом 1 и лопастями 4;
- снижение вредных выбросов за счет более полного сгорания углеводородного топлива и продолженного расширения.