МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕРАВНОМЕРНОГО ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ЛОПАСТЕЙ РОТОРНО-ЛОПАСТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В РАВНОМЕРНОЕ ВРАЩЕНИЕ ВАЛА
ROTARY-VANE INTERNAL COMBUSTION ENGINE BLADES NON-UNIFORM ROTATIONAL MOVEMENT CONVERSION MECHANISM INTO SHAFT UNIFORM ROTATION

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для производства роторно-лопастных двигателей внутреннего сгорания (РЛДВС).
Из предшествующего уровня техники известен механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, SU 1320571, F16H 21/14, 30.06.1987 г., в котором использован эксцентриковый кривошипно-ползунный механизм (планетарный редуктор с сателлитом внутреннего зацепления).
Аналог имеет в своем составе вал, установленный на нем с возможностью свободного вращения эксцентрик, шестерню внешнего зацепления, взаимодействующую с ней шестерню внутреннего зацепления, установленную с возможностью вращения на эксцентрике, направляющие, размещенный в них ползун, связанный осью с шестерней внутреннего зацепления. Механизм интересен тем, что независимо от выбора любого из элементов механизма в качестве ведущего, с переменным либо пульсирующим вращением, ведомый элемент будет иметь постоянное вращение.
Используя в качестве ведущего элемента эксцентрик, имеющий неравномерное вращение, можно применить данное техническое решение для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала путем расположения на одном валу двух механизмов, развернутых относительно друг друга на 180 градусов.
Прототипом предлагаемого технического решения является механизм для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания, US 5112204 A, F01C 1/07, 12.05.1992 г., содержащий корпус с боковыми стенками, в котором с возможностью вращения установлен вал, две пары роторов с лопастями, образующих четыре камеры переменного объема, шестерни внешнего зацепления, взаимодействующие с ними шестерни внутреннего зацепления, установленные с возможностью вращения на эксцентриках и снабженные радиальными направляющими, взаимодействующими с блоками скольжения. Эксцентрики развернуты на 180 градусов относительно друг друга. Ведущими элементами являются шестерни внешнего зацепления, жестко соединенные с роторами.
Недостаток прототипа US 5112204 A, F01C 1/07, 12.05.1992 г. заключается в том, что минимальные и максимальные объемы между лопастями (положения рабочих процессов впуска, сжатия, расширения и выпуска рабочей смеси) в нем последовательно осуществляются в четырех разных положениях относительно корпуса. Это обстоятельство препятствует его практическому применению в двигателестроении.
Целью изобретения является обеспечение стабильного положения рабочих процессов (впуска, сжатия, расширения и выпуска рабочей смеси) относительно корпуса.
Указанная цель достигается тем, что в механизме, состоящем из корпуса, вала, размещенного в корпусе с возможностью вращения, двух роторов с лопастями, установленных на валу с возможностью вращения и делящих полость корпуса на четыре камеры переменного объема, двух зубчатых колес внешнего зацепления, двух эксцентриков, развернутых относительно друг друга на 180 градусов, двух зубчатых колес внутреннего зацепления, установленных на эксцентриках с возможностью свободного вращения и снабженных направляющими, взаимодействующими с блоками скольжения, стабилизация рабочих процессов достигается сообщением шестерням внутреннего зацепления дополнительного вращения вокруг эксцентриков в направлении вращения вала, для чего блоки скольжения закреплены на водилах, установленных на валу с возможностью вращения и взаимодействующих с валом посредством приводного устройства, чтобы полный оборот водил равнялся полным оборотам соответствующих лопастей.
Поясняющие изобретение чертежи не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая его выполнения.
На фигуре 1 изображен общий (изометрический) вид механизма для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала.
На фигуре 2 - общий (изометрический) вид механизма без корпуса.
На фигуре 3 - общий (изометрический) вид механизма без корпуса и редукторов.
На фигуре 4 - изометрический вид механизма без корпуса, редукторов и лопастей.
На фигуре 5 - фронтальный вид механизма.
На фигуре 6 - разрез А-А на фигуре 5.
На фигуре 7 - вид механизма сбоку.
На фигуре 8 - разрез Б-Б на фигуре 7.
На фигуре 9 - разрез В-В на фигуре 7.
На фигуре 10 - разрез Г-Г на фигуре 7.
Предлагаемый механизм содержит корпус (1), в котором с возможностью вращения установлен общий вал (2). На валу (2) жестко закреплены зубчатые колеса внешнего зацепления (3, 4) и с возможностью свободного вращения установлены роторы с лопастями (5, 6), одновременно выполняющие роль боковых стенок корпуса и делящие полость корпуса на четыре камеры переменного объема. В исходном конструктивном исполнении ротор с лопастью (5) расположен под углом 90 градусов относительно ротора с лопастью (6). В роторах (либо на роторах) с лопастями (5, 6) с эксцентриситетом относительно продольной оси вала (2) выполнены эксцентрики, развернутые на угол 180 градусов относительно друг друга. В эксцентриках (либо на эксцентриках) с возможностью свободного вращения размещены шатуны (7, 8) в виде колец. В шатунах (7, 8) установлены зубчатые колеса внутреннего зацепления (9, 10), взаимодействующие с зубчатыми колесами внешнего зацепления (3, 4) и образующие зубчатые механизмы. Шатуны (7, 8) снабжены радиальными направляющими (11, 12). При этом детали (7), (9), (11) и (8), (10), (12) могут быть выполнены как одно целое. Зубчатые механизмы снабжены водилами, на которых с возможностью вращения установлены блоки скольжения (13, 14), которые взаимодействуют с радиальными направляющими (11, 12) шатунов (7, 8). На общем валу (2) размещены редукторы (15, 16), взаимодействующие с водилами.
Механизм работает следующим образом: при вращении роторов с лопастями (5, 6) вокруг вала (2) зубчатые колеса внешнего зацепления (3, 4) удерживаются в постоянном зацеплении с зубчатыми колесами внутреннего зацепления (9, 10) эксцентриками. Одновременно с этим роторы с лопастями (5, 6) и эксцентриками вращаются относительно шатунов (7, 8) с зубчатыми колесами внутреннего зацепления (9, 10), а зубчатые колеса внутреннего зацепления (9, 10) обкатываются вокруг колес внешнего зацепления (3, 4) и сообщают им и валу (2) вращательное движение в сторону, противоположную вращению лопастей (5, 6). Водила через блоки скольжения (13, 14) и радиальные направляющие (11, 12) шатунов (7, 8) передают дополнительное вращательное движение от вала (2) через редукторы (15, 16) шатунам (7, 8) и зубчатым колесам внутреннего зацепления (9, 10) вокруг эксцентриков по направлению вращения вала (2).
Вращательное движение роторов с лопастями (7, 8) при расширении рабочих газов (переходе от минимального к максимальному объему между роторами с лопастями) происходит за счет разницы в усилиях, возникающих в зацеплениях механизмов. В частности, на иллюстрирующих изобретение чертежах ротор с лопастью (5) показан в середине рабочего хода, имеет в данном положении максимальную скорость движения, а усилие, передаваемое им на вал (2) через зубчатое зацепление между шестернями (3) и (9), направлено в направлении вращения вала и имеет максимальное значение. Ротор с лопастью (6) в указанном положении имеет минимальную скорость движения (является опорным), а усилие, передаваемое им на вал (2) через зубчатое зацепление между шестернями (4) и (10) и направленное в противоположном относительно вращения вала (2) направлении, минимально. В конце рабочего хода функции роторов с лопастями меняются. За один оборот роторов с лопастями (5, 6) относительно корпуса (1) происходит четыре полных четырехтактных цикла работы РЛДВС. Количество оборотов вала (2) по отношению к оборотам роторов с лопастями (5, 6) зависит от передаточного отношения шестерен внутреннего зацепления (9, 10) и шестерен внешнего зацепления (3, 4). Так, при их соотношении, равном двум (изображено на иллюстрирующих изобретение чертежах), вал (2) совершит три оборота при одном обороте роторов с лопастями (5, 6). Для создания минимального и максимального объемов между роторами с лопастями (5, 6) в одном месте относительно корпуса при указанных параметрах необходимо через редукторы (15, 16) повернуть шатуны (7, 8) и зубчатые колеса (9, 10) по направлению вращения вала (2) на один оборот. При соотношении параметров зацепления, равном трем, вал (2) совершит пять оборотов при одном обороте роторов с лопастями (5, 6), а шатуны (7, 8) и зубчатые колеса (9, 10) повернутся на один оборот.
Возможно создание и иных конфигураций соотношений параметров зацепления шестерен внутреннего зацепления (9, 10) и шестерен внешнего зацепления (3, 4) механизма.
Радиальные направляющие также могут быть выполнены на водиле редуктора, а блок скольжения выполнен на шатуне, как в механизме для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, SU 1320571, F16H 21/14, 30.06.1987 г.