початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2143079
РОТОРНИЙ Двигуни внутрішнього згоряння КОНСТРУКЦІЇ МАКАРОВА

Ім'я заявника: Макаров Юрій Володимирович
Ім'я винахідника: Макаров Юрій Володимирович
Ім'я патентовласника: Макаров Юрій Володимирович
Адреса для листування: 121357, Москва, вул.Ватутіна, буд.11, корп.1, кв.8, Макарову Ю.В.
Дата початку дії патенту: 1998.03.03

Двигун внутрішнього згоряння призначений для використання в усіх видах наземного і водного транспорту, легкомоторної авіації та стаціонарних силових установках. У корпусі з випускним колектором встановлений круглий ротор, по периметру якого в радіальних пазах встановлені робочі пластини. Двигун забезпечений шестерним редуктором, вузлом зміни робочого об'єму. У передній кришці виконаний всмоктуючий колектор і встановлені пластинчасті шибери механізму регулювання тривалості фаз всмоктування і випуску. Корпус містить першу і другу півсфери, при цьому поверхня корпусу з боку другої півсфери, включаючи випускний колектор, покрита шаром каталізатора, що забезпечує оптимальний процес горіння робочої суміші. Конструкція двигуна дозволяє регулювати тривалість тактів всмоктування і робочого ходу в необхідних межах.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі двигунобудування, а саме до двигунів внутрішнього згоряння. Двигун призначений для використання в усіх видах наземного і водного транспорту, легкомоторної авіації та стаціонарних силових установках.

З патентної літератури [SU, авторське свідоцтво 1451304 A1, кл. F 02 B 53/00, 1989 г.] відомий двигун внутрішнього згоряння, що містить корпус з випускним колектором, круглий ротор, по периметру якого в радіальних пазах встановлені робочі пластини, який прийнятий в якості найближчого аналога для запропонованого винаходу.

Завданням винаходу є:

1. використовувати логічне, що не суперечливий загальний принцип побудови і роботи двигуна;

2. створити двигун, який не має деталей, що здійснюють зворотно-поступальні рухи і жорстко пов'язаних з робочим органом;

3. для досягнення високого крутного моменту в широкому діапазоні оборотів двигуна, забезпечити управління тривалістю тактів всмоктування і робочого ходу в необхідних межах;

4. з метою підвищення економічності при часткових навантаженнях забезпечити наявність вузла зміни робочого об'єму двигуна в необхідних межах, без зміни ступеня стиснення;

5. з метою поліпшення наповнення робочих порожнин свіжої паливно-повітряною сумішшю, використовувати внутрішню поверхню робочого органу-ротора як відцентрового нагнітача. При цьому забезпечивши додаткове охолодження і постійну подачу свіжої мастила, що міститься в паливі, до підшипниковому вузлу, ротора і робочим пластин.

6. для забезпечення оптимального процесу горіння робочої суміші і відповідно зниження токсичності відпрацьованих газів, забезпечити необхідну траєкторію розширення продуктів згоряння під час тактів робочого ходу і випуску, що проходять в активному середовищі каталізатора.

7. з метою підвищення коефіцієнта корисної дії і співвідношення потужність / маса, забезпечити чотири повних такту - всмоктування, стиск, робочий хід і випуск, за один оборот валу при мінімальних габаритах і масі двигуна;

8. забезпечити максимальну простоту конструкції при невеликій кількості деталей, а й простоту виготовлення і складання двигуна;

Технічний результат досягається за рахунок того, що запропонований роторний двигун внутрішнього згоряння містить корпус з випускним колектором, круглий ротор, по периметру якого в радіальних пазах встановлені робочі пластини, при цьому двигун забезпечений шестерним редуктором, вузлом зміни робочого об'єму і передньої кришкою, в якій виконаний всмоктуючий колектор і встановлені пластинчасті шибери механізму регулювання тривалості фаз всмоктування і випуску. Корпус двигуна містить першу і другу півсфери, при цьому поверхня корпусу з боку другої півсфери, включаючи випускний колектор, покрита шаром каталізатора. У порожнині ротора встановлено напрямна втулка вузла зміни робочого об'єму двигуна, яка з'єднана з отвором для подачі робочої суміші, виконаному в кришці, а порожнину ротора повідомлена з усмоктувальним колектором, який в свою чергу повідомлений з першої півсферою корпусу.

У розглянутій конструкції відсутні кривошипно-шатунний поршневий і газорозподільний механізм. А робочий орган, ротор, має круглу форму і рівномірно обертається навколо осі, завдяки чому досягається хороша врівноваженість всього агрегату. Причому крутний момент на валу створюється шляхом застосування енергії розширюються газів до робочих пластин, розташованим в радіальних пазах по периметру ротора. За рахунок чого прикладається сила спрямована по дотичній до ротора, а плече прикладання сили постійно перевищує його радіус. При цьому внутрішня поверхня ротора використовується в якості відцентрового нагнітача робочої суміші, за рахунок чого досягається надлишковий тиск на всмоктуванні, а й додаткове охолодження і подача мастила до робочих пластин, ротора і його підшипниковому вузлу.

Завдяки відсутності в двигуні газорозподільного механізму, використання ротора як відцентрового нагнітача, і постійного перебування в фазі всмоктування декількох робочих порожнин, повністю виключена шкідлива пульсація потоку паливної суміші. А в зв'язку з надмірністю тиску на всмоктуванні, можливості регулювання тривалості цього такту в необхідних межах, отримуємо стабільно високі показники наповнення, а отже, крутного моменту і потужності у всьому діапазоні робочих оборотів двигуна.

Зовнішній вигляд, внутрішній устрій і принцип дії двигуна представлені на наступних кресленнях.

Фіг. 1. Внутрішній устрій двигуна. Розріз по площині роз'єму корпус - передня кришка.

Фіг. 2. Двигун, вид спереду.

Фіг. 3. Принцип дії вузла зміни робочого об'єму двигуна.

Фіг. 4. Внутрішній устрій двигуна, вид збоку.

Фіг. 5. Шибер, регулюючий такт всмоктування.

Фіг. 6. Шибер, регулюючий такт випуску.

Фіг. 7. Передня кришка двигуна.

Розглянутий двигун складається з трьох основних частин.

1. Корпуси / 1 / с робочою порожниною і випускним колектором / 2 /.

2. Ротора / 3 / с робочими пластинами / 4 /.

3. Передній кришки двигуна / 5 /, в якій виконаний всмоктуючий колектор / 6 /, і встановлені пластинчасті шибери механізму регулювання тривалості фаз всмоктування / 7 / і випуску / 8 /. Шибери, що забезпечують зміна тривалості тактів всмоктування і випуску, являють собою пластини певної форми, закріплені на осях /7.1 і 8.1 /. Шибери / 7 / і / 8 / через свої осі /7.1/ і /8.1/ наводяться в дію керуючими механізмами, які аналізують частоту обертання двигуна, навантаження та інші параметри. Шибер / 7 / розташований в спеціальній порожнині на внутрішній поверхні передньої кришки / 5 /, що дозволяє йому перебувати на площині роз'єму передня кришка - корпус, фактично між бічною поверхнею ротора і передньої кришкою. Переміщаючись щодо центру осі /7.1/ / здійснює коливальний рух з невеликою амплітудою /, шибер змінює робочу довжину всмоктуючого колектора / 6 / в його кінцевій частині, регулюючи тим самим кут тривалості такту всмоктування. Шибер / 8 / має схожу конструкцію, аналогічний принцип розміщення і дії. Його відмінність полягає в тому, що пластина має Г-подібну форму / це пов'язано з тим, що випускний колектор / 2 / розташований у вертикальній площині верхньої частини корпусу / 1 //. Причому його верхня відігнута під кутом 90 ^o робоча частина має кривизну радіуса R1, вимірювану від центру осі /8.1/ і рівну кривизні внутрішньої поверхні корпусу / 1 / в тому місці, де починається випускний колектор / 2 /, початкову кромку якого утворює і своїм переміщенням регулює шибер / 8 /.

Вузол зміни робочого об'єму двигуна включає деталі / 9, 10, 11 /.

Корпус є основною і найбільшою деталлю двигуна. Його овальна в плані форма зумовлена ​​внутрішньою робочою порожниною утвореної двома напівсферами, які формують робочі такти двигуна.

Форма півсфер може бути різною і залежить від характеристик, які необхідно отримати від кожного конкретного двигуна.

Друга півсфера, в якій проходять такти робочого ходу і випуску, плавно переходить в випускний колектор, і є частиною корпусу.

Всмоктування робочої суміші відбувається в першій півсфері і здійснюється через всмоктуючий колектор, виконаний в передній кришці двигуна. У передній частині корпусу двигуна - в робочій порожнині розташовується робочий орган-ротор з радіально розташованими робочими пластинами. У задній частині корпусу за ротором розташований одноступінчатий шестерний редуктор - шестерні / 12, 15 /, що дозволяє під час роботи безперервно передавати основний потік крутного моменту на вихідний вал двигуна / 14 / незалежно від вертикальних переміщень ротора і осі ротора / 13 / при зміні робочого об'єму двигуна. При цьому робочий об'єм двигуна збільшується, якщо провідна шестерня / 12 /, розташована на осі ротора / 13 /, переміщується за годинниковою стрілкою по траєкторії з радіусом R, рівним відстані між віссю ротора і вихідним валом двигуна / 14 /, обкативая ведену шестерню / 15 /, розташовану на вихідному валу двигуна по діаметру її ділильної окружності /фіг.3/. Відповідну траєкторію переміщення задає вузол зміни робочого об'єму двигуна, бічні суміжні боку втулок / 9 і 10 / якого оброблені з кривизною відповідних радіусів.

Це ж пристрій, при відповідному підборі діаметрів шестерень редуктора, витримує постійної ступінь стиснення при зміні робочого об'єму двигуна. Так як при переміщенні осі ведучої шестерні за годинниковою стрілкою від положення, що відповідає мінімальному робочому об'єму / при збігу горизонтальних осей шестерень / 12 / і / 15 / /, до максимального, по траєкторії радіуса R, вона робить не тільки вертикальне, але і горизонтальне переміщення , збільшуючи тим самим обсяг камери згоряння в момент максимального стиснення.

Основний робочий орган двигуна - ротор має круглу форму і рівномірно обертається навколо своєї осі, за рахунок чого досягається гарна врівноваженість двигуна. При цьому ротор, який має відносно великий діаметр, використовується не тільки як робочий орган і відцентровий нагнітач, а частково виконує функцію маховика.

Всмоктування, стиск робочої суміші, робочий хід і випуск відпрацьованих газів відбувається за рахунок обкатування робочими пластинами, радіально розташованими в роторі, внутрішніх поверхонь півсфер робочої порожнини корпусу.

У першій півсфері протікають такти всмоктування і стиснення робочої суміші. При цьому паливна суміш подається через отвір в передній кришці /5.1/ і потрапляє в порожнину направляючої втулки / 11 /, звідки відсмоктується обертовим ротором, попутно охолоджуючи і змащуючи підшипниковий вузол, робочі пластини і сам ротор. І тільки після цього під надлишковим тиском нагнітається в усмоктувальний колектор.

Після проходження стислій робочої суміші повз свічок запалювання / 16 / відбувається її займання, а далі в другій півсфері - розширення, робочий хід і випуск. Для забезпечення кращого займання стислій робочої суміші, а й оптимального протікання процесу горіння і отримання мінімальних показників токсичності вихлопних газів, вся поверхня другої півсфери, включаючи випускний колектор, покрита шаром каталізатора. Таким чином, весь процес горіння протікає в активному середовищі каталізатора. При цьому енергія розширюються газів впливає на робочу пластину, створюючи через неї крутний момент, що прикладається до ротора. Після проходження пластиною початковій кромки випускного колектора, утвореної спеціальним шибером, що регулює початок такту випуску, відпрацьовані гази починають прориватися через колектор в зону вихлопу, продовжуючи таким чином впливати на робочу пластину до кінця такту випуску, але вже за принципом газотурбінного двигуна.

Передня кришка є найбільш складною і разом з тим несе деталлю двигуна. У ній розташовані отвір для впуску, що всмоктує колектор, шибери механізму регулювання тривалості тактів всмоктування і випуску, а й вузол зміни робочого об'єму двигуна. Передня частина осі ротора / 13 /, розташована в підшипниковому вузлі, виконує функції несучого елемента ротора і передає крутний момент лише для приводу допоміжних агрегатів / помпа, генератор, закріплений зовні на передній кришці / і обертається в двох підшипниках кочення / 17 / розташованих в рухомий втулки / 9 / вузла зміни робочого об'єму двигуна. Рухома втулка / 9 / в свою чергу за допомогою двох ексцентриків / 10 / разом з підшипниковий вузлом, валом і ротором може переміщатися в певних межах всередині направляючої втулки / 11 /, тим самим змінюючи в заданих межах обсяг, що заповнюється свіжою паливною сумішшю / зміна робочого об'єму двигуна /. Разом з вузлом зміни робочого об'єму двигуна вся конструкція утворює один загальний і компактний блок: передня кришка - ротор. Для забезпечення необхідної компресії, а й поділу робочих сегментів ротора, що знаходяться в різних робочих тактах, необхідно надійне ущільнення між ними, що забезпечує робочими пластинами спеціальної форми.

Основне зусилля ущільнення створюється за рахунок відцентрової сили, що діє на пластини і виникає при обертанні ротора з робочими оборотами. При обертанні ротора зі швидкістю, що не забезпечує створення необхідної відцентрової сили, наприклад при запуску двигуна, необхідне зусилля ущільнення створюється плоскою спіральної пружиною, що повторює траєкторію руху робочих пластин і вставляється всередину ротора. При цьому для запобігання від провертання один кінець пружини закріплений за передню кришку корпусу, а другий вільний. Завдяки чому пружина постійно знаходиться в робочому стані і, поступово розсовуючи, компенсує знос робочих пластин.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Роторний двигун внутрішнього згоряння, що містить корпус з випускним колектором, круглий ротор, по периметру якого в радіальних пазах встановлені робочі пластини, що відрізняється тим, що він забезпечений шестерним редуктором, вузлом зміни робочого об'єму і передньої кришкою, в якій виконаний всмоктуючий колектор і встановлені пластинчасті шибери механізму регулювання тривалості фаз всмоктування і випуску.

2. Двигун по п.1, що відрізняється тим, що корпус містить першу і другу півсфери, при цьому поверхня корпусу з боку другої півсфери, включаючи випускний колектор, покрита шаром каталізатора.

3. Двигун по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що в порожнині ротора встановлено напрямна втулка вузла зміни робочого об'єму двигуна, яка з'єднана з отвором для подачі робочої суміші, виконаному в кришці, а порожнину ротора повідомлена з усмоктувальним колектором, який, в свою чергу , повідомлений з першої півсферою корпусу.

Версія для друку
Дата публікації 14.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів