Область техники.

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, а именно двигателестроения.

Уровень техники:

Из литературных источников известно, что в настоящее время наиболее широко в качестве стационарных энергоустановок и силовых приводов транспортных средств используются поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), нежеле роторнопоршневые двигатели (РПД). Поршневые ДВС при относительно высоком КПД и хорошем моторесурсе имеют сложную конструкцию из-за наличия кривошипношатунного механизма с большим количеством знакопеременных инерционных нагрузок и возвратно- поступательных движений, сложный газораспределительный механизм с его приводом, невысокую удельную мощность и ограничения по наращиванию количества оборотов и силы крутящего момента. Роторные двигатели Ванкеля и Фреде обладают высокой удельной мощностью при относительно простой конструкции, но имеют высокий уровень температуры и токсичности выхлопных газов, как и большую теплонапряженность и скорость износа основных деталей, обладают высоким расходом топлива и не обладают преимуществом по величине крутящего момента, перед поршневыми моторами, а также имеют сложные в изготовлении главные детали.

Ближайшими аналогами заявляемого автором изобретения являются конструкция «РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ» /1/, патент на изобретение США №3,699,930 /2/, а также Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms, WO2013077776A2 WIPO (PCT), PCT/RU2012/001102 /3/. Ближайшим аналогом заявляемого автором изобретения является патент RU201 1146256, в котором реализована конструкция, позволяющая создать компактный высокоэффективный двигатель внутреннего сгорания, с КПД более 50 % /4 /. В нем отсутствуют возвратно - поступательные движения и знакопеременные нагрузки в кинематической схеме, передача мощности от рабочего тела на главный вал происходит только за счет вращательных движений, осуществляемых поступательно и непрерывно. В одном непрерывном вращательном движении совмещены несколько главных конструктивных элемента двигателя - роторов с рабочими лопастями, расположенных на одном рабочем валу, и согласованном с ними непрерывном вращательном движении запорных барабанов, одновременно многих вспомогательных и рабочих тактов за один оборот рабочего вала. При вращении рабочих элементов двигателя создаются несколько герметично замкнутых камер расширения рабочего тела, поступательно и непрерывно увеличивающих свой объем, за счет чего осуществляется рабочий ход значительной длины, который использует до конца всю мощность избыточного давления рабочих газов, и тем самым повышает термодинамический КПД рабочего такта, открывая выпускное окно. для выхлопа рабочих газов в момент, когда они имеют уже минимальное остаточное давление и минимальную избыточную температуру. Этим путем реализуется высокий термодинамический КПД двигателя, бесшумность и чистота выхлопа. В нем есть возможность количественного управления оборотами двигателя (стандартное управление дроссельной заслонкой карбюратора) при обеспечении высокого коэффициента избытка воздуха (как в двигателе с воспламенением от сжатия - дизеле), а также развивается высокий крутящий момент с постоянным плечом силы на протяжении всего рабочего цикла двигателя, мало зависящий от оборотов мотора. За счет вышеописанных особенностей появляется возможность построить простой, но высокоэффективный двигатель с предварительным смесеобразованием в стандартном карбюраторе, без применения сложных и дорогих дополнительных устройств современного смесеобразования - форсунок впрыска топлива, бензонасосов высокого давления и устройств принудительного наддува воздуха в цилиндры. Достигнута высокая простота конструкции и значительная минимизация кинематической схемы двигателя, что является залогом прочной надежности и возможной невысокой цены при высоких технико-экономических показателях и привлекательных потребительских свойствах. Двигатель компактен, имеет простую конструкцию и малое количество деталей, что дает ему возможность достичь более высоких рабочих параметров, по сравнению с существующими ныне моторами разных типов.

Несмотря на все достоинства приведенного аналога, следует отметить его недостатки, к которым относится невозможность достижения герметичности камер, в которых происходит сжатия смеси, что приводит к существенным потерям затрачиваемой энергии и, следовательно, КПД. В этом двигателе так же невозможно достичь высокой степени сжатия и, поэтому по конструкции данного аналога изобретения, невозможно создать детонационный экологически чистый двигатель с высокой мощностью и низким потреблением горючей смеси.

Целью изобретения под названием «Роторно-поршневой двигатель» (РЛД) является создание, надежно работающего при высокой степени сжатия горючей смеси, соответственно, высокой мощностью экологически чистого двигателя при низком потреблении горючей смеси. Уникальность данного двигателя в том, что его детали не подвергаются к разрушению, несмотря на высокие давления в камере сгорания смеси, вызывающие в обычных двигателях разрушительную детонацию. Раскрытие изобретения.

Роторно-поршневой двигатель содержащий корпус, цилиндр, камеру сгорания смеси, поршень с механизмом, обеспечивающим возвратно-поступательные движения поршня, ротор 1 соединенный с выходным валом, отличающийся тем, что ротор установленный на шарнирах 2, с герметизирующими перегородками 3 как по периферии периметра, так и сбоку внутри корпуса 4, по меньшей мере, одним цилиндром 5 с всасывающими, выхлопными и продувочными окнами 6, 7 и 8, выходным валом 9 имеет рабочие камеры 10 на наружной поверхности ротора в виде выемок, которые выполнены с возможностью входа в них усеченными головками поршней 11 расположенных по окружности вокруг ротора и совершающих возвратно-поступательное движение в цилиндрах 5 в режиме работы двух- или четырехтактного ДВС посредством устройства 12, соединенного с рабочим валом для обеспечения всасывания, сжатия, сгорания рабочей смеси и выброс отработанных газов при этом поверхности выемок и поверхности усеченных головок поршней выполнены таким образом, чтобы в момент максимального сжатия горючей смеси оказались параллельны друг другу. Ротор выполнен в виде полого кольца, а выемки выполнены на его внутренней поверхности, в которые могут входить (с возможностью входа) в усеченные головки поршней расположенные по окружности внутри ротора. Который может быть выполнен в виде прямоугольной призмы, а выемки расположены в средней части ротора на внутренней или внешней его поверхности. Ось поршня расположена под острым углом к радиусу ротора. Указанная совокупность существенных признаков, характеризующих варианты РПД, из уровня техники неизвестна и не следует явным образом из нее. Только наличие отличительных признаков у данного изобретения позволяет достижение намеченного результата. Пример осуществления изобретения (промышленная применимость)

Сущность изобретения поясняется схематическим чертежом.

На Фиг. 1 и 2 приведена схема РПД.

Здесь показан ротор 1 с, установленный на шарнирах 2 с герметизирующими перегородками 3 как по периферии периметру, так и с боку внутри корпуса 4 с цилиндром 5 и всасывающими 6, выхлопными 7 и продувочными 8 окнами, с выходным валом 9. Рабочие камеры 10, выполненные на наружной поверхности в виде впадин, в которые могут входить головными усеченными частями и перемещаться в них, расположенные с наружи ротора по окружности, поршни 11 , с возможностью совершать возвратно-поступательные движения в цилиндрах 5 посредством устройства 12, соединенного с рабочим выходным валом 9. Что обеспечивает всасывание, сжатие, сгорания горючей смеси и выброс отработанных газов. Каждые из образующих камеру сгорания поверхности впадины и усеченной части поршня выполнены таким образом, чтобы в момент максимального сжатия горючей смеси они могли бы выстраиваться параллельно друг относительно друга.

Детонационный роторный двигатель работает следующим образом Ротор 1, установленный на шарнирах 2, приводится во вращательное движение, вращая вал 9 внешним усилием. Перегородки 3 внутри корпуса 4 герметизируют камеры и ротор в целом. При этом, связанные с выходным валом 9 поршни 11, совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах 5 посредством устройства 12 всасывая через окно 6, а затем продувая через окно 8. Поршень, двигаясь в впадину создает в образовавшейся камере между поверхностями стенки усеченного поршня и стенкой впадины высокой давление, после чего происходит сжигание смеси в рабочей камере 10 и рабочий ход ротор приводится во вращательное движение с большим крутящим моментом. Далее происходит выхлоп отработанных газов через окно 7. Следует, обратить внимание на то, что, при перемещении поршня в низ, смесь хорошо смешивается благодаря приданной этой смеси большой скорости вращения и, связанного с ней большой её диффузией. Далее, обращает на себя внимание и то, что усеченной части поршня выстраиваться параллельно друг относительно друга в момент максимального сжатия горючей смеси, степень сжатия может быть чрезмерно высокой порядка детонации, если сравнить в обычным ДВС. Но благодаря данной конструкции РПД, направленности силы давления газов по касательно или близкой к нему направлению, не происходит детонация как обычных ДВС, а эта сила направляется для создания вращательного крутящего момента вала.

Это конструкция РПД обеспечивает более полное сгорание горючей смеси и исключает потери энергии в ВМТ (67%) Все это в разы повышает КПД двигателя и его экологичность.

1. Ближайшими аналогами заявляемого автором изобретения являются конструкция «РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУ РЕННЕГО СГОРАНИЯ» Rotary internal combustion engine.

2. США №3,699,930.

3. F01C1/20 Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i. e. with engagement of cooperating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms, W02Q13077776A2 WIPO (PCT), PCT/RU2012/001 102

4. RU2011 146256 Ближайший аналог заявляемого автором изобретения, в котором реализована конструкция шеститактного роторного двигателя.