РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ROTARY INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к роторному двигателю внутреннего сгорания.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Обычно, различные изучения и исследования проводили на роторном двигателе внутреннего сгорания такого типа, в котором давление сгорания непосредственно обеспечивает вращение головки поршня. Одним примером является так называемый циклический двигатель Ванкеля.
У циклического двигателя Ванкеля имеются обычные проблемы, когда ротор выполняет сложные движения, вращающие почти треугольный ротор, с введенным во время вращения валом эксцентрика в кожух в форме эпитрохоидной кривой и по этой причине происходит утечка топлива. В циклическом двигателе Ванкеля ротор, принимающий давление сгорания, не вращается непосредственно и, когда ротор вращается, вращаясь в кожухе, требуется введение вала эксцентрика. Вал эксцентрика эквивалентен коленчатому валу поршневого механизма. Поэтому ротор циклического двигателя Ванкеля не выполняет только круговые движения. В первоначально целевом роторном двигателе внутреннего сгорания лицевая поверхность ротора, прикрепленного к рабочему валу в цилиндре, приспособлена для приема расширяющего давления сгорания и лицевая поверхность ротора выполняет круговое движение, чтобы таким образом непосредственно обеспечивать вращение рабочего вала. Однако такой роторный двигатель внутреннего сгорания еще не был выполнен.
В патентной ссылке 1, например, раскрыт роторный двигатель, который вмещает почти треугольный ротор в подобном кокону кожухе, имеющем внутреннюю периферийную поверхность в форме трохоидной кривой.
Патентная литература 1: выложенная заявка на патент Японии №2007-298013.
Сущность изобретения
Проблемы, которые будут решены с помощью изобретения:
Имеется три главных препятствия для достижения обычного роторного двигателя внутреннего сгорания. То есть, поскольку пространство, окружающее ротор обычного роторного двигателя внутреннего сгорания имеет скважинную конструкцию отверстия, возникают следующие проблемы:
а. Трудно определить камеру сгорания в цилиндре или в некотором смысле для наружной поверхности цилиндра.
b. Невозможно создать отправную точку (исходную точку) для механического действия, которое может обеспечивать расширяющее давление сгорания к лицевой поверхности ротора на рабочем ходу.
с. Происхождение сбоя, вызванного заклиниванием на скользящей лицевой поверхности между периферийной стенкой цилиндра и наружным краем ротора.
Настоящее изобретение было выполнено в свете описанных выше проблем и имеет задачу обеспечения роторного двигателя внутреннего сгорания следующим образом:
В цилиндре, синхронизированном с вращением ротора, пространство цилиндра в радиальном направлении изолируют стопорным клапаном. Затем смешанный воздух или воздух под большим давлением и топливо инжектируют в камеру сгорания, являющуюся уплотненным слоем, образованным между лопаткой ротора и стопорным клапаном, и воспламеняют или зажигают одновременно с нагнетанием. Вращение непосредственно обеспечено расширяющим давлением сгорания, созданным сгоранием, ротору и рабочему валу, прикрепленному к ротору. Другой целью настоящего изобретения является обеспечение роторного двигателя внутреннего сгорания, способного предотвращать заклинивание, возникающее между наружным краем ротора и контактной стенкой, вводя упругое тело, такое как спиральная пружина или пружина, между множеством компонентов в каждом из основания ротора и лопатки ротора, составляющих ротор, и обеспечивая возможность регулирования расстояния в левом/правом и верхнем/нижнем направлениях ротора.
Решение проблемы:
Для достижения вышеизложенных задач в соответствии с объектом настоящего изобретения обеспечен роторный двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что содержит
цилиндр, имеющий периферийную цилиндрическую стенку, обеспеченную горизонтальной выемкой клапана на внутренней периферийной цилиндрической поверхности, левую и правую внутренние стенки цилиндра;
рабочий вал, проходящий концентрически через упомянутый цилиндр и удерживаемый с возможностью свободного вращения,
ротор, который включает в себя основание ротора, выполненное из круговой оболочки, окружающую стенку основания ротора и лопатку ротора, расположенную в радиальном направлении упомянутой окружающей стенки основания ротора, и который коаксиально установлен и жестко прикреплен к упомянутому рабочему валу,
стопорный клапан, имеющий верхний конец, нижний конец и два боковых конца и который выполняет прерывистые движения введения и возврата между наружной стороной цилиндра и пространством цилиндра, образованным внутри цилиндра, и
левую и правую боковые крышки, каждая из которых имеет одну из двух продольных выемок клапана,
при этом в пространстве цилиндра обе боковые поверхности основания ротора и обе боковые поверхности лопатки ротора находятся герметично в контакте с левой и правой внутренними стенками цилиндра, и
когда введение стопорного клапана в пространство цилиндра завершено, оба боковых конца стопорного клапана герметично удерживаются двумя продольными выемками клапана, образованными в левой и правой боковых крышках соответственно, верхний конец стопорного клапана герметично удерживается горизонтальной выемкой клапана, образованной в периферийной стенке цилиндра, и нижний конец стопорного клапана находится герметично в контакте с окружающей стенкой основания ротора, чтобы образовывать скользящую поверхность по основанию ротора, и
сразу после прохождения лопатки ротора через местоположение стопорного клапана стопорный клапан входит в пространство цилиндра, чтобы закупорить пространство цилиндра в радиальном направлении, и сжатый воздух и топливо или газовая смесь из воздуха и топлива инжектируются в закупоренное пространство,
служащее камерой сгорания и образованное между стопорным клапаном и лопаткой ротора, для воспламенения или возгорания в упомянутой камере сгорания, и
далее лопатка ротора подвергается давлению, образованному в результате сгорания инжектированного топлива или газовой смеси, чтобы непосредственно обеспечивать вращение рабочего вала, и отработавший газ выбрасывается через выхлопное отверстие, и стопорный клапан возвращается назад к наружной стороне цилиндра для подготовки к следующему ходу, чтобы завершить один рабочий ход.
Предпочтительно, окружающая стенка основания ротора выполнена в форме кулачка для предотвращения столкновений стопорного клапана с основанием ротора при введении стопорного клапана в пространство цилиндра.
Предпочтительно, стопорный клапан имеет корпус клапана, и в нижнем участке корпуса клапана расположен регулирующий клапан, и упругое тело введено между корпусом клапана и регулирующим клапаном.
Предпочтительно, основание ротора разделено так, что с левой и правой стороны основания ротора обеспечены разделенные участки, при этом между разделенными участками расположено упругое тело.
Предпочтительно, лопатка ротора включает в себя опорную пластину лопатки, прямоугольное основание в виде пластины, направленное вверх от центра плоского нижнего участка опорной пластины лопатки, боковые уплотняющие пластины, расположенные в левом и правом участках основания, верхнюю уплотняющую пластину, расположенную в верхнем участке упомянутого основания, и угловые уплотняющие пластины, расположенные в обоих углах в верхнем участке упомянутого основания в виде пластины.
Предпочтительно, стопорный клапан имеет регулирующий клапан, расположенный на нижнем конце стопорного клапана, и проходящий из нижнего конца стопорного клапана, и электромагнит, перемещающий регулирующий клапан относительно стопорного клапана.
Предпочтительно, ротор имеет N (N - целочисленное значение) лопаток, N стопорных клапанов, N впрыскивающих сопел, N свеч зажигания, и N выхлопных отверстий и для каждого вращения ротора рабочий ход выполняется N раз.
Предпочтительно, роторный двигатель дополнительно содержит подкамеру сгорания, расположенную на внешней стороне цилиндра,
два сопла для воздуха под большим давлением, установленные в подкамере сгорания обращенными друг к другу, и
топливную форсунку, прикрепленную на участке, в который упомянутые сопла инжектируют воздух под большим давлением.
Предпочтительно, множество впрыскивающих сопел обеспечено в камере сгорания между стопорным клапаном и лопаткой ротора.
Предпочтительно, роторный двигатель дополнительно содержит подающий масло насос, при этом путь подачи масла образован в рабочем валу и основании ротора, отверстие для перекачки масла проходит через центр рабочего вала и выемка для сбора масла образована на периферийной цилиндрической стенке цилиндра.
Результаты изобретения:
С вышеупомянутой конфигурацией в цилиндре, синхронизированном с вращением ротора, пространство цилиндра в радиальном направлении можно изолировать стопорным клапаном. Тогда смешанный воздух или воздух под большим давлением и топливо нагнетается/нагнетаются в камеру сгорания, являющуюся уплотненным слоем, образованным между лопаткой ротора и стопорным клапаном, и воспламеняется или зажигается одновременно с нагнетанием, и поэтому вращение можно непосредственно обеспечивать расширяющим давлением сгорания, созданным горением, на ротор и рабочий вал, прикрепленный к ротору. Заклинивание, возникающее между наружным краем ротора и контактной стенкой, можно предотвращать, вводя спиральную пружину или пружину и т.д. между множеством компонентов в каждом из основания ротора и лопатки ротора, составляющих ротор, и обеспечивая возможность регулирования расстояний в левом/правом и верхнем/нижнем направлениях ротора.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - вид с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3(а)-3(d) - схемы, показывающие состояние вращения лопатки ротора и открывания/закрывания стопорного клапана роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления.
Фиг.4 - представление в разобранном виде в перспективе ротора роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом осуществления.
Фиг.5(а)-5(с) - схемы, показывающие один пример способа подгонки глубины резания или подобного способа.
Фиг.6(а) и 6(b) - схемы, показывающие другие примеры способа подгонки глубины резания или подобного способа.
Фиг.7(а) и 7(b) - схемы, показывающие конфигурацию, в которой к уплотняющей пластине прикреплено плечо.
Фиг.8 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Фиг.9 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Фиг.10 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с третьим вариантом осуществления.
Фиг.11 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с третьим вариантом осуществления.
Фиг.12 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
Фиг.13 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
Фиг.14 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с пятым вариантом осуществления.
Фиг.15 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с шестым вариантом осуществления.
Фиг.16 - схема с частичным поперечным разрезом роторного двигателя внутреннего сгорания в соответствии с шестым вариантом осуществления.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
В дальнейшем подходящие варианты осуществления роторного двигателя внутреннего сгорания настоящего изобретения описаны со ссылкой на чертежи. Роторный двигатель внутреннего сгорания настоящего изобретения не ограничен описанными ниже вариантами осуществления, но может быть изменен и модифицирован в случае необходимости, не выходя при этом за рамки сути и объема изобретения.
Во-первых, взаимное позиционное расположение среди частей и терминология варианта осуществления роторного двигателя внутреннего сгорания настоящего изобретения объяснены и определены следующим образом.
(a) В каждом из чертежей, как правило, предполагается, что рабочий вал роторного двигателя внутреннего сгорания установлен в горизонтальном положении. В дальнейшем его части или компоненты описаны со ссылкой на каждый из чертежей.
(b) В цилиндре, чтобы определить относительное расположение ротора, его направление центра вала рассматривают как нижнее положение, а его направление периферийной внутренней стенки рассматривают как верхнее положение. Это применено к любому углу вращения.
(с) В отношении возвратно-поступательного движения роторного двигателя внутреннего сгорания, в то время как ротор вращается, направление, в котором определенный участок проходит под горизонтальной выемкой клапана стопорного клапана и продвигается вперед, определено как направление вперед.
(а) "Уплотненный слой" является пространством, которое образовано между вращающимся ротором и стопорным клапаном, в то время как стопорный клапан отсекает периферийное пространство цилиндра. Уплотненный слой и камера сгорания являются одним и тем же, и камеру сгорания называют уплотненным слоем прежде, чем воздух и топливо будут введены туда.
(e) "Расстояние предотвращения заклинивания" относится к расстоянию, которое может предотвращать заклинивание вследствие увеличения расстояния, возникающего из-за теплоты сгорания и скольжения.
(f) "Один рабочий ход" относится к ряду работ, включающих в себя образование уплотненного слоя между стопорным клапаном и вращающимся ротором в цилиндре, нагнетание топлива или воздуха и т.д. в уплотненный слой, обеспечение вращения ротора и рабочего вала расширяющим давлением сгорания, созданным воспламенением или зажиганием, выхлопом отработавшего газа и возвращением стопорного клапана к наружной стороне цилиндра для перехода к следующему такту.
(g) "Рабочий угол" является углом, определенным между стопорным клапаном и ротором, с центром вала в качестве контрольной точки, когда роторный двигатель внутреннего сгорания приведен в действие.
(h) "Рабочее расстояние" относится к расстоянию между лопаткой ротора и стопорным клапаном, возникающим во время окончания одного рабочего хода, и к расстоянию дуги окружности, которая будет измерена при использовании среднего положения высоты лопатки ротора.
(i) "Тангенциальный угол" является углом, образованным между периферийной стенкой и левой/правой боковыми стенками.
В дальнейшем каждый вариант осуществления описан на основании вышеупомянутого определения.
Первый вариант осуществления
Фиг.1 является видом в поперечном разрезе роторного двигателя 601 внутреннего сгорания первого варианта осуществления настоящего изобретения, взятого по линии а-а фиг.2. Фиг.2 является видом в поперечном разрезе роторного двигателя 601 внутреннего сгорания, взятом по линии b-b фиг.1. Фиг.3(а)-3(d) показывают состояние вращения лопатки 20 ротора и открывание/закрывание стопорного клапана 31 роторного двигателя 601 внутреннего сгорания. Фиг.4 является представлением в разобранном виде в перспективе ротора 10 роторного двигателя 601 внутреннего сгорания.
Как показано на фиг.1 и 2, в роторном двигателе 601 внутреннего сгорания варианта осуществления рабочий вал 3 проходит концентрически через цилиндр 1 и ротор 10 прикреплен к рабочему валу 3. Таким образом, в центре ротора 10 обеспечен открытый участок, через который проходит рабочий вал 3, посредством чего ротор 10 и рабочий вал 3 прикреплены друг к другу. Ротор 10 создан из основания 11 ротора, состоящего из круговой оболочки и лопатки 20 ротора, установленных в радиальном направлении окружающей стенки 13 основания ротора. Основание ротора 11 и лопатка 20 ротора образованы за одно целое. Втулки 15 вала, расположенные в центре круга каждой из боковых крышек 2, расположенных на левой/правой торцевых поверхностях цилиндра 1, приспособлены, чтобы удерживать соответственно рабочий вал 3. Подшипники 17 обеспечены в промежутке между втулками 15 вала и рабочим валом 3, чтобы сделать плавным вращение рабочего вала 3. В пространстве 8 цилиндра все участки, включающие в себя и боковые поверхности основания 11 ротора, и внешние краевые участки лопатки 20 ротора, находятся герметично в контакте с левой и правой боковыми внутренними стенками 5 и периферийной стенкой 4 цилиндра. Это состояние контакта поддерживается при любом угле вращения ротора 10, вызванном вращением рабочего вала 3.
Стопорный клапан 31 механически соединен с клапанным поршневым механизмом 61 через крепежный стержень 43 клапана. Стопорный клапан 31 выполняет прерывистые движения введения и возврата между внешней стороной цилиндра 1 и пространством 8 цилиндра движущей силой клапанного поршневого механизма 61. Во время этого возврата стопорный клапан 31 вмещен в кожухе 45. В вышеупомянутой конфигурации, когда введение стопорного клапана 31 в пространство 8 цилиндра завершено, оба конца стопорного клапана 31 герметично удерживаются двумя продольными выемками 40 клапана, образованными на левой/правой боковых крышках 2.
Верхний участок стопорного клапана 31 герметично удерживается горизонтальной выемкой 41 клапана, образованной на периферийной стенке 4 цилиндра. Нижняя торцевая поверхность стопорного клапана 31 находится герметично в контакте с окружающей стенкой 13 основания ротора, таким образом определяя скользящую поверхность основания 11 ротора. Кроме того, поскольку расстояние возвратно-поступательного движения стопорного клапана 31 короче по сравнению с расстоянием вращения ротора 10, соответствующая скоростная характеристика является в достаточной мере гарантированной (так же, как и в других вариантах осуществления).
В действии роторного двигателя 601 внутреннего сгорания, сразу после того как лопатка 20 ротора проходит через местоположение стопорного клапана 31, клапанный поршневой механизм 61 вводит стопорный клапан 31 в пространство 8 цилиндра и пространство 8 цилиндра изолируется в направлении радиуса (см. фиг.3 (а)). С этой целью сжатый смешанный воздух или сжатый воздух и топливо нагнетаются в уплотненный слой 9, который служит камерой 9 сгорания, образованной между стопорным клапаном 31 и лопаткой 20 ротора и в камере 9 сгорания сжатый смешанный воздух или сжатый воздух и топливо воспламеняется/воспламеняются или зажигается/зажигаются свечой 7 зажигания. Кроме того, переключение воспламенения или зажигания свечой 7 зажигания сконфигурировано для управления коммутационным указателем 50. С такой конфигурацией расширяющее давление сгорания вызывает сжатие лопатки 20 ротора стопорным клапаном 31 в качестве отправной точки для механического действия, таким образом непосредственно обеспечивая вращение рабочего вала 3 (см. фиг.3(b) и фиг.3(с)). Затем отработавший газ выходит через выхлопное отверстие 42, образованное в соответствующем местоположении боковой внутренней стенки 5 или периферийной стенки 4 цилиндра, имеющейся на месте, где вращение ротора 10 почти завершается (см. фиг.3(d)), и для подготовки к следующему такту стопорный клапан 31 возвращается назад клапанным поршневым механизмом 61 к наружной стороне цилиндра 1, таким образом завершая один рабочий ход. Таким образом, одной из особенностей роторного двигателя 601 внутреннего сгорания является то, что камера 9 сгорания образована в пространстве 8 цилиндра и расширяющее давление сгорания обеспечивает вращение непосредственно ротора 10 и рабочего вала 3 со стопорным клапаном 31, являющимся отправной точкой для механического действия. Кроме того, на выхлопном отверстии 42 обеспечена соединительная пластина 29, чтобы движение лопатки 20 ротора делать плавным.
Как показано на фиг.1, в соответствии с настоящим вариантом осуществления во время введения стопорного клапана 31 в пространство 8 цилиндра, для предотвращения серьезных повреждений от взаимных помех, таких как фреттинг-коррозия и/или соударение, возникающих между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора, и чтобы облегчать плавное начало скольжения между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора, роторный двигатель 601 внутреннего сгорания имеет следующие конфигурации.
То есть радиальное расстояние уменьшается на расстояние Н предотвращения столкновений в круговой угловой области W вращения основания 11 ротора, до некоторой степени синхронизированного с введением стопорного клапана 31 в пространство 8 цилиндра так, чтобы окружающая стенка 13 основания ротора стала подобной кулачку формы. Кроме того, стопорный клапан 31, описанный на фиг.1, имеет конструкцию, использующую так называемое "продольное введение", с помощью которой стопорный клапан 31 вводят и вытягивают из периферийного пространства цилиндра 1 в радиальном направлении и стопорный клапан 31, когда возвращается к наружной стороне цилиндра 1, поднимается в вертикальном направлении, в результате такая проблема в случае введения стопорного клапана 31, как описано выше, не возникает. Поэтому в течение времени, пока стопорный клапан 31 возвращается назад туда, нет необходимости образовывать окружающую стенку 13 основания ротора в подобную кулачку форму. Таким образом, синхронизированный стопорный клапан 31 вводят в пространство 8 цилиндра, сокращая радиальное расстояние основания 11 ротора так, что основание 11 ротора имеет подобную кулачку форму, удар и взаимные помехи между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора можно предотвращать, таким образом обеспечивая возможность плавного начала скольжения между стопорным клапаном 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора.
С другой стороны, как показано на фиг.1 и 2, настоящий вариант осуществления имеет следующую конструкцию, чтобы предотвращать заклинивание от перегрева, возникающее между стопорным клапаном 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора. То есть, обеспечивая регулирующий клапан 33 под корпусом клапана 32 в стопорном клапане 31 и вводя упругое тело, такое как спиральная пружина 35а (можно использовать пластинчатую пружину) между корпусом 32 клапана и регулирующим клапаном 33, регулируют расстояние между корпусом 32 клапана и регулирующим клапаном 33. С помощью вышеописанной конфигурации расстояние теплового расширения, возникающего во время работы стопорного клапана 31, поглощается и это обеспечивает возможность предотвращения заклинивания между ними. Кроме того, герметичность между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 31 и скользящей лицевой поверхностью окружающей стенки 13 основания ротора усиливается воздействием спиральной пружины 35а или подобной пружины.
Хотя чертежи упрощены на фиг.1 и 2, зазор между корпусом 32 клапана и регулирующим клапаном 33 заполняют (устраняют) способом подгонки глубины резания, способом подгонки соединения вполунахлест или способом наложения, чтобы поддерживать герметичность между участками впереди и сзади стопорного клапана 31. Кроме того, примеры способа подгонки глубины резания, способа подгонки соединения вполунахлест или подобного способа показаны на фиг.5(а)-5(с). Таким образом, обеспечивая регулирующий клапан 33 под стопорным клапаном 31 для обеспечения возможности регулирования расстояния вверх/вниз использованием упругого тела, такого как спиральная пружина 35а, обеспечивают возможность предотвращения заклинивания между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора и достижения надлежащего скольжения между ними.
Кроме того, как показано на фиг.2 и 4, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, чтобы предотвращать заклинивание от перегрева, возникающее и между боковыми концами основания 11 ротора, и левой/правой боковыми внутренними стенками 5, и поддерживать надлежащий контакт между ними, основание 11 ротора разделяют на множество участков в левом и правом направлении. Таким образом, разделенные основания 12 ротора обеспечены на левой и правой сторонах основания 11 ротора. Затем среди разделенных участков обеспечены надлежащие интервалы, используемые для регулирования расстояния теплового расширения основания 11 ротора, а левое/правое расстояние выполняют регулируемым, используя упругое тело и т.д., такое как спиральная пружина 35с или подобная пружина. Вместо спиральной пружины 35с можно использовать пластинчатую пружину. Герметичность между участками впереди и сзади ротора 10 поддерживают способом подгонки глубины резания, способом наложения или подобным способом. Кроме того, примеры способа подгонки глубины резания, способа подгонки соединения вполунахлест или подобного способа показаны на фиг.6(а) и 6(b). Выбирая конфигурации, как описано выше, заклинивание между основанием 11 ротора и боковой внутренней стенкой 5 можно предотвращать и между ними можно поддерживать надлежащий контакт. Отверстие штифта 38а каждого из боковых оснований 12 ротора является плавающим отверстием относительно штифта 38а, прикрепленного к основанию 11 ротора. Выбирая конфигурации, как описано выше, можно выполнять надлежащее скольжение между левой/правой поверхностями ротора 10 и контактными стенками.
Как показано на фиг.1, 2 и 4, в настоящем варианте осуществления лопатку 20 ротора образуют за одно целое с основанием 11 ротора. Однако из-за конфигурации, в которой эти два компонента отличаются по форме и назначению друг от друга, каждая из них имеет свои собственные индивидуальные размеры, чтобы предотвращать заклинивание. То есть верхний участок опорной пластины 21 лопатки и ее обе боковые торцевые поверхности образуют так, чтобы они имели интервалы для расстояния предотвращения заклинивания относительно периферийной стенки 4 цилиндра и каждой из левой/правой боковых внутренних стенок 5. Заднюю поверхность опорной пластины 21 лопатки образуют так, чтобы она была плоской и имела прямоугольное основание 25, направленное от нижнего центра плоского участка опорной пластины 21 лопатки к верхнему участку. Боковые уплотняющие пластины 22 располагают в левом/правом участках основания 25. На верхнем участке основания 25 располагают верхнюю уплотняющую пластину 23. На обоих тангенциальных угловых участках в верхнем направлении основания 25 располагают угловые уплотняющие пластины 24. Каждая из уплотняющих пластин 22-24 находится в тесном контакте с наружными стенками, чтобы заполнять участок расстояния предотвращения заклинивания, расположенный между каждым внешним концом опорной пластины 21 лопатки и каждой наружной стенкой. Надлежащий интервал обеспечен между внутренней лицевой поверхностью каждой из вышеупомянутых уплотняющих пластин 22-24 и основанием 25, и интервал регулируют использованием спиральных пружин 34 и 35b, или пластинчатой пружины, или подобных пружин. С этой целью каждую из уплотняющих пластин 22-24 выталкивают с помощью давления по существу, чтобы обеспечивать контакт между периферийной стенкой 4 цилиндра и боковыми внутренними стенками 5, причем наружными стенками относительно каждой из уплотняющих пластин 22-24.
Соединением между уплотняющих пластин 22-24 взаимным использованием способа подгонки соединения вполунахлест или подобного способа, показанных на фиг.5(а)-5(с) выше, поддерживают герметичность между участками впереди и сзади лопатки 20 ротора. Компоненты, такие как каждая из описанных выше уплотняющих пластин, устойчиво удерживаются использованием нажимной пластины 27. Таким образом, в состоянии, в котором основание 25 и каждая из уплотняющих пластин 22-24 размещены между опорной пластиной 21 лопатки и нажимной пластиной 27, посредством спиральных пружин 35d и шайб 36 к гайкам 37 прикрепляют штифты 38b. Кроме того, хотя не показано, само собой разумеется, что маленькую пружину, которая находится в контакте с основанием 25, можно располагать под углом 45 в углу на стороне основания 25 угловой уплотняющей пластины 24.
Выбирая конфигурации, как приведены выше, расстояния в направлениях вверх/вниз и влево/вправо лопатки 20 ротора регулируют использованием спиральных пружин 34 и 35b и т.д. в области между уплотняющими пластинами 22-24 лопатки 20 ротора и основания 25, чтобы предотвращать заклинивание между лопаткой 20 ротора и периферийной стенкой 4 цилиндра и/или боковыми внутренними стенками 5, причем наружными стенками лопатки 20 ротора и для получения превосходного скольжения между ними, в то время как между участками впереди и сзади ротора 10 поддерживается герметичность.
Чтобы предотвращать препятствие вращению ротора 10, вызванное помехой, включающей в себя, например, понижение или зацепление каждой из уплотняющих пластин 22-24 в продольную выемку 40 клапана или с ней, горизонтальную выемку 41 клапана, выхлопное отверстие 42 и неиллюстрированную выемку маслосборника и т.д., которое может произойти во время вращения ротора 10, используют следующую конфигурацию. То есть, как показано на фиг.7(а) и 7(b), каждая из уплотняющих пластин, проходящих через каждую из выемок или отверстий, описанных выше, обеспечена стержнем, названным плечом 28, имеющим соответствующую длину такую, чтобы каждая из выемок или отверстий были соединены стержнем. Более конкретно, на фиг.7(а) показана одна конфигурация, в которой верхняя уплотняющая пластина 23 обеспечена плечом 28, а на фиг.7(b) показана другая конфигурация, в которой угловая уплотняющая пластина 24 обеспечена плечом 28. На других чертежах в некоторых случаях иллюстрация плеча 28 упрощена (опущена). Подобно этому, обеспечивая уплотняющие пластины 22-24 лопатки 20 ротора соединительным плечом 28, чтобы соединять выемки и отверстия и т.д., помеху между выемками или отверстиями и уплотняющими пластинами можно предотвращать.
Как описано выше, роторный двигатель 601 внутреннего сгорания первого варианта осуществления настоящего изобретения включает в себя цилиндр 1, имеющий периферийную стенку 4 цилиндра, обеспеченную горизонтальной выемкой 41 клапана, образованной на внутренней периферийной лицевой поверхности, рабочий вал 3, проходящий концентрически через цилиндр 1 и поддерживаемый, чтобы свободно вращаться, ротор 10, прикрепленный к рабочему валу 3, состоящий из основания 11 ротора, состоящего из круговой оболочки и лопатки 20 ротора, установленных в радиальном направлении окружающей стенки 13 основания ротора, боковых крышек 40, имеющих стопорный клапан 31, чтобы выполнять прерывистое движение введения и возврата между наружной частью цилиндра 1 и пространством 8 цилиндра, и продольных выемок 40 клапана. В пространстве 8 цилиндра в цилиндре 1 и боковые лицевые поверхности основания 11 ротора, и все внешние краевые участки лопатки 20 ротора находятся герметично в контакте с левой/правой стенками и, когда введение стопорного клапана 31 в пространство 8 цилиндра завершено, обе стороны стопорного клапана 31 герметично удерживаются двумя продольными выемками 40 клапана, расположенными на левой/правой боковых крышках 2, и дополнительно верхний участок стопорного клапана 31 герметично удерживается горизонтальной выемкой 41 клапана на периферийной стенке 4 цилиндра. Нижняя лицевая поверхность стопорного клапана 31 находится герметично в контакте с окружающей стенкой 13 основания ротора, чтобы образовывать скользящую лицевую поверхность основания 11 ротора, и, сразу после того как лопатка ротора проходит через местоположение стопорного клапана 31, стопорный клапан 31 входит в пространство 8 цилиндра, чтобы закупорить пространство 8 цилиндра в радиальном направлении, и сжатый смешанный воздух или сжатый воздух и топливо нагнетается в уплотненный слой, служащий топливной камерой 9, образованной между стопорным клапаном 31 и лопаткой 20 ротора. Воздух и топливо воспламеняются или зажигаются в топливной камере 9, и расширяющее давление сгорания, созданное воспламенением, нажимает на лопатку 20 ротора с давлением, со стопорным клапаном 31 в качестве отправной точки для механического действия, чтобы непосредственно обеспечивать вращение рабочего вала 3, а отработавший газ выбрасывается через выхлопное отверстие 42, и затем стопорный клапан 31 возвращается назад к наружной части цилиндра 1 для подготовки следующего хода, и один рабочий ход теперь завершен.
Кроме того, роторный двигатель 601 внутреннего сгорания первого варианта осуществления настоящего изобретения отличается тем, что до некоторой степени синхронизирован с введением стопорного клапана 31 в пространство цилиндра 8, радиальное расстояние в угловой области W вращения основания 11 ротора сокращается на расстояние Н предотвращения столкновений так, что окружающая стенка 13 основания ротора имеет подобную кулачку форму.
Кроме того, роторный двигатель 601 внутреннего сгорания первого варианта осуществления настоящего изобретения отличается тем, что стопорный клапан 31 имеет корпус 32 клапана и регулирующий клапан 33, расположенный в нижнем участке корпуса 32 клапана, и вводят упругое тело между корпусом 32 клапана и регулирующим клапаном 33 для регулировки расстояния между ними, и зазор между корпусом 32 клапана и регулирующим клапаном 33 заполняют каким-либо из способа подгонки глубины резания, способа подгонки соединения вполунахлест или способа наложения компонентов, составляющих корпус 32 клапана и регулирующий клапан 33, чтобы обеспечивать возможность регулировки расстояния вверх/вниз.
Кроме того, роторный двигатель 601 внутреннего сгорания первого варианта осуществления настоящего изобретения отличается тем, что основание 11 ротора разделяют на множество участков в левом/правом направлении, и среди разделенных участков обеспечивают соответствующий интервал, и среди разделенных участков используют упругое тело и т.д., чтобы делать левое/правое расстояние регулируемым, и герметичность между участками впереди и сзади ротора 10 поддерживают способом подгонки глубины резания, или способом наложения компонентов, или подобным способом, составляющих основание 11 ротора, который обеспечивает возможность регулировки левого/правого расстояния.
Кроме того, роторный двигатель 601 внутреннего сгорания первого варианта осуществления настоящего изобретения отличается тем, что лопатка 20 ротора включает в себя опорную пластину 21 лопатки, прямоугольное основание 25, продолжающееся вверх от нижнего центра плоского участка лопатки 21 ротора, боковые уплотняющие пластины 22, расположенные в левом и правом участках основания 25, верхнюю уплотняющую пластину 23, расположенную в верхнем участке основания 25, и угловые уплотняющие пластины 24, расположенные в тангенциальных угловых участках в верхнем участке основания 25. Верхний участок и обе боковые торцевые поверхности опорной пластины 21 лопатки образуют, чтобы они имели интервалы для расстояния предотвращения заклинивания. Каждая из боковой уплотняющей пластины 22, верхней уплотняющей пластины 23 и угловой уплотняющей пластины 24 заполняет участок, соответствующий расстоянию предотвращения заклинивания между каждым внешним концом опорной пластины 21 лопатки и каждой наружной стенкой, и находится герметично в контакте с наружными стенками. Между каждой из внутренних боковых торцевых поверхностей боковой уплотняющей пластины 22, верхней уплотняющей пластиной 23 и угловой уплотняющей пластиной 24 и основанием 25 обеспечен соответствующий интервал, и эти интервалы можно регулировать, используя упругое тело, и на каждую из уплотняющих пластин 22-24 нажимают соответственно с давлением, чтобы обеспечивать контакт между каждой из уплотняющих пластин 22-24 и наружными стенками 4 и 5. Герметичность между участками впереди и сзади лопатки 20 ротора поддерживается соединением, использующим любой из способа подгонки глубины резания, способа подгонки соединения вполунахлест и способа наложения, использующего компоненты для боковой уплотняющей пластины 22, верхней уплотняющей пластины 23 и угловой уплотняющей пластины 24.
Кроме того, роторный двигатель 601 внутреннего сгорания первого варианта осуществления настоящего изобретения отличается тем, что каждое из отверстий и каждая из выемок соединены по меньшей мере любой из уплотняющих пластин 22-24 использованием плеча 28, имеющего предварительно определенную длину.
Поэтому в первом варианте осуществления настоящего изобретения можно достигнуть следующих результатов. То есть синхронизированное с вращением ротора 10 пространство 8 цилиндра изолируется стопорным клапаном 31 в радиальном направлении и воздух под большим давлением и топливо нагнетаются в уплотненный слой, который служит камерой 9 сгорания, образованной лопаткой 20 ротора и стопорным клапаном 31, и это расширяющее давление сгорания непосредственно обеспечивает вращение ротора 10 и рабочего вала 3 со стопорным клапаном 31 в качестве отправной точки для механического действия. Кроме того, конструирование так называемого роторного двигателя 601 внутреннего сгорания, который приводят в действие вращением ротора 10, показывает следующий результат. То есть в случае роторного двигателя внутреннего сгорания, поскольку ни вращательный механизм, такой как кривошип, ни вал эксцентрика и т.д. не используют и двигатель приводит в действие круговое вращение ротора, движения машины можно упростить, приводя к уменьшению потери механической энергии. Как признак роторного двигателя внутреннего сгорания, воздух высокой компрессии, топливо, и т.п. подаются от специализированного механизма и поэтому рабочий ход в цилиндре сокращается только до хода расширения топлива, таким образом предотвращая утечку топлива во время действий двигателя. Кроме того, роторный двигатель внутреннего сгорания можно выполнять простым по его конструкции и маленьким по его размеру и поэтому можно достигнуть сокращения стоимости производства и потери механической энергии, уменьшения объема и веса. Направление вращения ротора такое, которое не вызывает потери веса из-за инерции. Из-за уменьшенного звука удара или звука трения во время работы двигателя можно поддерживать тишину. Роторный двигатель внутреннего сгорания из-за его формы обеспечивает возможность использовать множество типов топлива, включающих в себя не только бензин или светлый нефтепродукт, но также и природный газ, органическое смешанное топливо, тяжелую нефть, водородный газ и т.п. Двигатель внутреннего сгорания широко применим во множестве масштабов, включая мелкие и крупные масштабы.
Настоящее изобретение отличается тем, что окружающее пространство в цилиндре 1 изолировано и уплотнено стопорным клапаном 31 в радиальном направлении. Конкретно, чтобы предотвращать удар и серьезные повреждения от взаимной помехи между стопорным клапаном 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора во время введения стопорного клапана 31 в пространство цилиндра, синхронизированного с введением стопорного клапана 31, радиальное расстояние основания 11 ротора сокращается до имеющей подобной кулачку формы так, чтобы избегать удара и помехи между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 31 и окружающей стенкой 13 основания ротора, таким образом достигая взаимного плавного начала скольжения.
Кроме того, прикрепляя регулирующий клапан 33 под стопорным клапаном 31 и используя упругое тело, спиральную пружину и т.д., сделана возможной регулировка верхнего и нижнего расстояния между корпусом 32 клапана и регулирующим клапаном 33, в результате заклинивание между нижней торцевой поверхностью клапана и окружающей стенкой 13 основания ротора предотвращено, и между ними можно достигать надлежащего скольжения.
Для предотвращения заклинивания от перегрева между ротором 10 и периферийной стенкой 4 цилиндра и боковыми внутренними стенками 5, входящими в соприкосновение с каждой из левой/правой боковых лицевых поверхностей основания 11 ротора, ротор 10 разделяют на множество участков в левом и правом направлении, и расстояние в левом и правом направлении регулируют, используя пружину или подобное устройство, расположенное в зазоре между разделенными участками и скользя между каждой из левой/правой боковых лицевых поверхностей ротора 10, описанных выше, и контактные стенки выполняют надлежащими.
Кроме того, регулируя расстояния вверх/вниз и влево/вправо лопатки 20 ротора использованием спиральной пружины или подобной пружины между уплотняющими пластинами 22-24 лопатки 20 ротора и основания 25, заклинивание между лопаткой 20 ротора и наружными стенками предотвращают и получают превосходное скольжение между лопаткой 20 ротора и наружными стенками, кроме того, поддерживая герметичность между участками впереди и сзади ротора 10.
Обеспечивая соединительное плечо 28 к уплотняющим пластинам 22-24 лопатки 20 ротора, выемки и/или отверстия соединяют и взаимную помеху между выемками и/или отверстиями и уплотняющими пластинами 22-24 можно предотвращать.
Второй вариант осуществления
Фиг.8 представляет вид в поперечном разрезе роторного двигателя 602 внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, взятом по линии с-с фиг.9. Фиг.9 представляет вид в поперечном разрезе роторного двигателя 602 внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, взятом по линии е-е фиг.8.
Как показано на фиг.8 и 9, в роторном двигателе 602 внутреннего сгорания второго варианта осуществления рабочий вал 103 проходит концентрически через цилиндр 101 и ротор 110 прикреплен к рабочему валу 103. Ротор 110 включает в себя лопатку 120 ротора, которая расположена в радиальном направлении основания 111 ротора, состоящего из круговой оболочки и периферийной стенки 113 основания ротора. Основание 111 ротора и лопатка 120 ротора образованы за одно целое. Втулки 115 вала, расположенные в центре круга каждой из боковых крышек 2, прикрепленных к левой/правой торцевым поверхностям цилиндра 101, удерживают рабочий вал 103. Подшипники 117 обеспечены между втулками 115 вала и рабочим валом 103, чтобы делать вращение рабочего вала 103 плавным. Стопорный клапан 131 механически присоединен посредством нажимного стержня 144 клапана к клапанному поршневому механизму 161. Регулирующий клапан 133 обеспечен под корпусом 132 клапана стопорного клапана 131. Плоская втулка 158 вала обеспечена, чтобы выравнивать работу стопорного клапана 131 нажимным стержнем 144 клапана. Стопорный клапан 131 выполняет прерывистые движения введения и возврата между наружной стороной цилиндра 101 и пространством 108 цилиндра использованием движущей силы клапанного поршневого механизма 161. Стопорный клапан 131, после возвращения, размещен в кожухе. Верхний участок стопорного клапана 131 герметично удерживается горизонтальной выемкой клапана, образованной в периферийной стенке 104 цилиндра, а нижняя торцевая поверхность стопорного клапана 131 находится герметично в контакте с окружающей стенкой 113 основания ротора, описанной выше, чтобы образовывать скользящую лицевую поверхность основания 111 ротора.
Когда роторный двигатель 602 внутреннего сгорания приведен в действие, лопатка 120 ротора проходит через местоположение стопорного клапана 131 и затем сразу стопорный клапан 131 вводится клапанным поршневым механизмом 161 в пространство 108 цилиндра, чтобы закупорить пространство 108 цилиндра в радиальном направлении. С этой целью сжатый смешанный воздух, подаваемый от механизма 147 подачи сжатого смешанного воздуха, или сжатый воздух и топливо нагнетаются впрыскивающим соплом 106, обращенным к пространству 108 цилиндра, в уплотненный слой, служащий камерой 109 сгорания, образованной между стопорным клапаном 131 и лопаткой 120 ротора, для воспламенения или зажигания свечой 107 зажигания в камере 109 сгорания. Расширяющее давление сгорания нажимает на лопатку 120 ротора со стопорным клапаном 131 в качестве отправной точки для механического действия, чтобы непосредственно обеспечивать вращение рабочего вала 103. Затем отработавший газ выбрасывается через выхлопное отверстие 142, образованное в пространстве, где вращение ротора почти заканчивается, и для подготовки к следующему такту стопорный клапан 131 возвращается назад клапанным поршневым механизмом 161 к наружной стороне цилиндра 101, таким образом завершая один рабочий ход. Во втором варианте осуществления камера 109 сгорания образована в пространстве 108 цилиндра и расширяющее давление сгорания, созданное в камере 109 сгорания, непосредственно обеспечивает вращение ротора 110 и рабочего вала 103 со стопорным клапаном 131 в качестве отправной точки для механического действия.
С другой стороны тыльная поверхность опорной пластины 121 лопатки образована плоской и имеет прямоугольное основание 125, продолжающееся вверх от нижнего центра плоского участка опорной пластины 121 лопатки. Боковые уплотняющие пластины 22 расположены в левом/правом участках основания 125. На верхнем участке основания 125 расположена верхняя уплотняющая пластина 123. На обоих тангенциальных угловых участках в верхнем направлении основания 125 расположены угловые уплотняющие пластины 124. Каждая из уплотняющих пластин 122-124 находится в тесном контакте с каждой наружной стенкой, чтобы заполнять участок расстояния предотвращения заклинивания, установленный между каждым внешним концом опорной пластины 121 лопатки и каждой наружной стенкой. Между внутренней торцевой поверхностью каждой из вышеупомянутых уплотняющих пластин 122-124 и основанием 125 обеспечен надлежащий интервал, и интервал регулируется использованием спиральных пружин 135b и т.д. В то же время каждую из уплотняющих пластин 122-124 выталкивают давлением, чтобы по существу обеспечивать взаимный контакт между каждой из уплотняющих пластин 122-124 и периферийной стенкой 104 цилиндра. В состоянии, когда основание 125 и каждая из уплотняющих пластин 122-124 зажата между опорной пластиной 121 лопатки и нажимной пластиной 127, штифты 138b прикреплены к гайкам 137.
Затем, конкретно, во втором варианте осуществления во время введения стопорного клапана 131 в пространство 108 цилиндра и возвращения назад к наружной стороне цилиндра 101 для предотвращения контактной помехи, такой как фреттинг и/или столкновение, возникающей между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 131 и окружающей стенкой 113 основания ротора, роторный двигатель внутреннего сгорания имеет следующие конфигурации. То есть на верхнем конце стопорного клапана 131 установлен подъемный электромагнит 151. Два полюса подъемного электромагнита 151 продолжаются вдоль левой/правой боковых поверхностей стопорного клапана 131 так, что его нижняя торцевая поверхность становится расположенной в стороне от левого/правого верхних участков регулирующего клапана 133 на расстояние h исключения столкновений. Переключение потоков для подъемного электромагнита 151 выполняется коммутационным указателем 150, электронным управлением или подобным способом. Электроэнергия подается на катушку 153 электромагнита с помощью электрода 154 от монтажной схемы 155.
Выбирая конфигурации, как описано выше, во время введения стопорного клапана 131 в пространство 108 цилиндра, поддерживая состояние, в котором регулирующий клапан 133 поднимается на расстояние h исключения столкновений с помощью прикладывания электроэнергии к подъемному электромагниту 151, то есть в то время как поддерживается расстояние между регулирующим клапаном 133 и окружающей стенкой 113 основания ротора, стопорный клапан 131 входит в пространство 108 цилиндра. Затем, будучи синхронизированной с завершением введения стопорного клапана 131, подача электроэнергии к подъемному электромагниту 151 останавливается. Когда регулирующий клапан 133 снижения из-за прекращения подачи электроэнергии, подавая электроэнергию, через монтажную схему 160 к всасывающему электромагниту 156, расположенному в нижних участках продольных выемок клапана, нижняя торцевая поверхность регулирующего клапана 133 всасывается напряжением всасывающего электромагнита 156, чтобы ускорить снижение регулирующего клапана 133. Скольжение между нижней торцевой поверхностью стопорного клапана 133 и окружающей стенкой 113 основания ротора устойчиво поддерживается. Кроме того, во время возвращения стопорного клапана 131 к наружной стороне цилиндра 101 подача электроэнергии к всасывающему электромагниту 156 прекращается и в то же время электроэнергия подается подъемному электромагниту 151 и регулирующий клапан 133 поднимается на расстояние h исключения столкновений во время возвращения стопорного клапана 131 к наружной стороне цилиндра 101. Переключение потоков к всасывающему электромагниту 156 осуществляется коммутационным указателем 150, электронным управлением или подобным способом.
Как описано выше, роторный двигатель 602 внутреннего сгорания второго варианта осуществления включает в себя подъемный электромагнит 151, расположенный на верхнем участке стопорного клапана 131, и всасывающий электромагнит 156, расположенный на нижних участках продольных выемок клапана. Два полюса подъемного электромагнита 151 продолжаются вдоль левой/правой боковых поверхностей стопорного клапана 131 так, что его нижние торцевые поверхности устанавливаются в положение в стороне от левого/правого верхних участков регулирующего клапана 133 на расстояние h исключения столкновений. Во время введения стопорного клапана 131 в пространство 108 цилиндра, в то время как поддерживается состояние, в котором регулирующий клапан 133 поднят на расстояние h исключения столкновений, с помощью подачи электроэнергии подъемному электромагниту 151 стопорный клапан 131 входит в пространство 108 цилиндра, и синхронизированно с завершением введения стопорного клапана 131, подача электроэнергии к подъемному электромагниту 151 останавливается, чтобы обеспечивать возможность стопорному клапану 133 опускаться. В то же время с помощью прикладывания электроэнергии к всасывающему электромагниту 156, нижний конец регулирующего клапана 133 всасывается напряжением всасывающего электромагнита 156 и снижение регулирующего клапана 133 ускоряется, и поддерживается устойчивое скольжение между нижней торцевой поверхностью регулирующего клапана 133 и окружающей стенкой 113 основания ротора. Во время возвращения стопорного клапана 131 к наружной стороне цилиндра 101, с помощью прекращения подачи электроэнергии к всасывающему электромагниту 156 и в то же время подавая электроэнергию к подъемному электромагниту 151, чтобы поднять регулирующий клапан 133 на расстояние h исключения столкновений, стопорный клапан 131 возвращают назад к наружной стороне цилиндра 101.
Поэтому в соответствии со вторым вариантом осуществления регулирующий клапан 133 можно перемещать вверх и вниз относительно корпуса 132 клапана стопорного клапана 131, используя два электромагнита 151 и 156. Когда стопорный клапан 131 введен в цилиндр 101 или возвратился назад из цилиндра 101, с помощью использования подъемного электромагнита 151 регулирующий клапан 133 поднят и во время завершения введения, подавая электроэнергию к всасывающему электромагниту 156, расположенному в нижних участках продольных выемок клапана, регулирующий клапан 133 опускают, что заставляет нижнюю торцевую поверхность регулирующего клапана 133 и окружающую стенку 113 основания ротора начинать скользить плавно и быстро. Таким образом, во время введения или возвращения стопорного клапана 131 в цилиндр 101 или из него помеху между регулирующим клапаном 133 и окружающей стенкой 113 основания ротора можно устранить.
Кроме того, способ введения стопорного клапана 131 в цилиндр 101, показанный на фиг.8 и 9, упоминается как так называемое "горизонтальное введение", в котором стопорный клапан 131 вводят и отводят в направлении, ортогональном к направлению радиуса цилиндра 101. Однако, способ введения стопорного клапана 131 имеет многообразие, например является также возможным способ, при котором вводят дугообразный клапан, в то время как клапан вращается. Электромагнит назван для удобства объяснения, и название не имеет никакого отношения к своей природе. Переключение потоков подъемного электромагнита 151 и всасывающего электромагнита 156 выполняется коммутирующим указателем 150, электронным управлением или подобным способом.
Третий вариант осуществления
Фиг.10 представляет схему с частичным поперечным разрезом роторного двигателя 603 внутреннего сгорания в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг.11 представляет схему с частичным поперечным разрезом, показывающую улучшенный пример роторного двигателя внутреннего сгорания.
Как показано на фиг.10, роторный двигатель 603 внутреннего сгорания имеет два стопорных клапана 231а и 231b, подлежащие управлению клапанным поршневым механизмом 261. Дополнительно, в цилиндре 201 ротор 210 имеет две лопатки 220а и 220b ротора и обеспечен всеми компонентами, требуемыми для выполнения одного рабочего хода на каждое полувращение ротора 210, в котором рабочий ход включает в себя действия стопорного клапана 231а и 231b, всасывающих сопел 206а и 206b, свечей зажигания 207а и 207b, выхлопных отверстий 242а и 242b и т.п. Для каждого полувращения ротора 210 два рабочих хода завершаются. Кроме того, сжатый смешанный воздух подается от механизма 247 подачи сжатого смешанного воздуха.
Как показано на фиг.11, роторный двигатель 603 внутреннего сгорания оснащен тремя стопорными клапанами 231а, 231b и 231с, управляемыми клапанным поршневым механизмом 261. В цилиндре 201 ротор 210 имеет три лопатки 220а-220с ротора и обеспечен всеми компонентами, требуемыми для выполнения одного рабочего хода на каждую одну третью часть вращения ротора 210, в котором рабочий ход включает в себя действия стопорного клапана 231а-231с, всасывающих сопел 206а-206с, свечей 207а-207с зажигания, выхлопных отверстий 242а-242с и т.п. Для каждой одной третьей части вращения ротора 210 три рабочих хода завершаются. Кроме того, сжатый смешанный воздух подается от механизма 247 подачи сжатого смешанного воздуха.
Таким образом, одной из характеристик роторного двигателя внутреннего сгорания третьего варианта осуществления является то, что ротор 210 имеет Х (X=1, 2, …) деталей лопаток ротора и для каждой одной Х-й части вращения ротора 210 Х рабочих ходов завершается. Кроме того, в третьем варианте осуществления настоящего изобретения верхний участок стопорных клапанов 231 (231а, 231b, …) герметично удерживается горизонтальными выемками клапана, образованными в периферийной стенке 204 цилиндра, а нижние торцевые поверхности стопорных клапанов 231 (231а, 231b, …) герметично удерживаются окружающей стенкой 213 основания ротора, чтобы образовывать скользящие лицевые поверхности основания ротора, образованного за одно целое с боковым основанием ротора.
Работа одного такта эквивалентна работе одного цилиндра поршневого двигателя с кривошипно-шатунным механизмом и поэтому большое количество работ, одновременно выполняемых в одном цилиндре, способствует уменьшению объема в двигателе внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания обеспечивает возможность конструировать его так, чтобы рабочее расстояние соответствовало расстоянию сгорания в зависимости от различия типа и качества топлив.
Как описано выше, роторный двигатель внутреннего сгорания третьего варианта осуществления отличается тем, что ротор 210 имеет Х (X=1, 2, 3…) деталей лопаток (220а, 220b, …) ротора и имеются все компоненты, требуемые для выполнения одного рабочего хода на каждую одну Х-ю часть вращения ротора 210, в котором рабочий ход включает в себя действия стопорных клапанов 231а, 231b, …, впрыскивающих сопел 206а, 206b, …, свечей 207а, 207b, … зажигания, выхлопных отверстий 242а, 242b, … и т.п. и для каждой одной N-й части вращения ротора 210 N рабочих ходов завершается.
Поэтому в соответствии с третьим вариантом осуществления в цилиндре 201 ротор 210 имеет множество лопаток 220 ротора. Угол, полученный делением одного угла вращения ротора 210, то есть 360, на количество лопаток 220 ротора, определяют как один рабочий угол, с одним рабочим углом, рабочий ход, имеющий такое же количество лопаток 220 ротора, завершается. Это обеспечивает возможность эффективно использовать объем цилиндра 201, а также установка рабочего расстояния является подходящей для расстояния сгорания топлив.
Четвертый вариант осуществления
Фиг.12 является видом с частичным поперечным разрезом, показывающим роторный двигатель 604 внутреннего сгорания четвертого варианта осуществления настоящего изобретения. Фиг.13 является также видом с частичным поперечным разрезом, показывающим подробно конфигурации компонентов вокруг подкамеры 351 сгорания четвертого варианта осуществления.
Как показано на фиг.12 и 13, в роторном двигателе 604 внутреннего сгорания рабочий вал 303 проходит концентрически через цилиндр 301, а ротор 310 прикреплен к рабочему валу 303. Ротор 310 включает в себя основание 311 ротора, состоящее из круговой оболочки и лопатки 320 ротора, расположенной в радиальном направлении окружающей стенки 313 основания ротора. Основание 311 ротора и лопатка 320 ротора образованы за одно целое. Верхний участок стопорного клапана 331, приводимый в действие клапанным поршневым механизмом 361, герметично удерживается горизонтальной выемкой клапана, образованной в периферийной стенке 304 цилиндра, а нижняя торцевая поверхность стопорного клапана 331 находится герметично в контакте с окружающей стенкой 313 основания ротора, чтобы образовывать скользящую лицевую поверхность основания 311 ротора. Лопатка 320 ротора имеет основание 325. Основание 325 обеспечено боковыми уплотняющими пластинами 322 на его левом/правом участках и верхней уплотняющей пластиной 323 в его верхнем участке, и с угловыми уплотняющими пластинами 324 в тангенциальном угловом участке в верхнем участке. В частичном участке уплотняющей пластины 323 также обеспечен стержень, названной плечом 328, как описано в первом варианте осуществления.
В четвертом варианте осуществления роторный двигатель 604 внутреннего сгорания имеет подкамеру 351 сгорания, расположенную на внешней стороне цилиндра 301 в направлении наружу стопорного клапана 331, и два сопла 352 для воздуха под большим давлением в подкамере 351 сгорания таким способом, что они обращены друг другу. Дополнительно, топливная форсунка 353 прикреплена таким способом, чтобы указывать участок, в который инжектируют сопла 352 для воздуха под большим давлением. Во время работы роторного двигателя 604 внутреннего сгорания воздух под большим давлением, подаваемый от механизма 348 подачи воздуха под большим давлением, инжектируется из двух сопел 352 для воздуха под большим давлением. Будучи синхронизированным с инжекцией, топливо, подаваемое от механизма 349 подачи топлива, входит из топливной форсунки 353. Воздух и топливо, введенное из этих трех сопел 352-353, смешиваются и взбалтываются там, приводя к естественному возгоранию. Струя огня достигает пространства 308 цилиндра через соединительный канал 354 и в камере 309 сгорания, образованной между стопорным клапаном 331 и ротором 310, нажимает на лопатку 320 ротора с давлением, со стопорным клапаном 331 в качестве отправной точки для механического действия, чтобы обеспечивать вращение рабочего вала 303. Затем отработавший газ выбрасывается через выхлопное отверстие 342 в соответствующем положении, имеющемся на месте, в котором вращение ротора 310 почти завершается и для подготовки к следующему ходу стопорный клапан 331 возвращается назад клапанным поршневым механизмом 361 к наружной части цилиндра 301, таким образом завершая один рабочий ход. Чтобы обеспечивать возможность плавного прохождения лопатки 320 ротора, на выхлопном отверстии 342 образована соединительная пластина 329. Настоящий вариант осуществления основан на охлаждении воды и поэтому во внешней оболочке 359 обеспечен водяной канал 358 для обеспечения возможности прохода охлаждающей воды. Ссылочной позицией 326 обозначено ребро для крепежного механизма.
Как объяснено выше, роторный двигатель 604 внутреннего сгорания четвертого варианта осуществления включают в себя цилиндр 301, который имеет периферийную стенку 304 цилиндра, имеющую горизонтальную выемку клапана на его внутренней периферийной лицевой поверхности, рабочий вал 303, концентрически проходящий через цилиндр 301 и свободно вращающийся, ротор 310, имеющий основание 311 ротора, состоящее из круговой оболочки и лопатки 320 ротора, расположенных в радиальном направлении окружающей стенки 313 основания ротора и прикрепленных к рабочей валу 303, стопорный клапан 331, чтобы выполнять прерывистые движения введения и возврата между наружной частью цилиндра 301 и пространством 308 цилиндра, подкамеру 351 сгорания, расположенную снаружи цилиндра 301 и в направлении наружу стопорного клапана 331, два сопла 352 для воздуха под большим давлением, установленные в подкамере 351 сгорания встречным способом, и топливную форсунку 353, прикрепленную, чтобы указывать участок, в который инжектирует сопло 352 для воздуха под большим давлением. В пространстве 308 цилиндра в цилиндре 301 все участки находятся герметично в контакте с левой и правой боковыми внутренними стенками 5 и периферийной стенкой 304 цилиндра, которые являются и боковыми поверхностями основания 311 ротора, и внешними краевыми участками лопатки 320 ротора. После завершения введения стопорного клапана 331 в пространство 308 цилиндра обе стороны стопорного клапана 331 герметично удерживаются двумя продольными выемками клапана, образованными в левой и правой боковых крышках, а верхний торцевой участок стопорного клапана 331 герметично удерживается горизонтальной выемкой клапана в периферийной стенке 304 цилиндра, и, дополнительно, нижняя торцевая поверхность стопорного клапана 331 находится герметично в контакте с окружающей стенкой 313 основания ротора, чтобы образовывать скользящую поверхность основания 311 ротора, и в подкамере 351 сгорания воздух, инжектированный от двух сопел 352 для воздуха под большим давлением, расположенных встречным способом, и топливо, инжектированное от топливной форсунки 353, смешиваются и взбалтываются и затем воспламеняются.
Поэтому в четвертом варианте осуществления в подкамере 351 сгорания, воздух, инжектированный от двух сопел 352 для воздуха под большим давлением, расположенных встречным способом, и топливо, инжектированное от топливной форсунки 353, смешиваются и взбалтываются, приводя к воспламенению. При выполнении инжекции воздуха и инжекции топлива одновременно в подкамере 351 сгорания, воздух и топливо смешиваются и взбалтываются, что обеспечивает горение. Даже в случае использования нефти медленного горения топливо воспламеняется и зажигается в подкамере 351 сгорания и струя огня входит в уплотненный слой в цилиндре 301 и поэтому типы свойств топлива, которые можно использовать в этом роторном двигателе 604 внутреннего сгорания, можно расширять, например, даже до медленно воспламеняемой нефти.
Пятый вариант осуществления
Фиг.14 представляет частичный поперечный разрез роторного двигателя 605 внутреннего сгорания пятого варианта осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.14, роторный двигатель 605 внутреннего сгорания отличается тем, что, обеспечивая множество впрыскивающих сопел 406а и 406b способом, подлежащим размещению их должным образом в рабочем углу, подходящего соответствующего перемещения ротора 410 относительно стопорного клапана 431 и лицевой поверхности пространства 408 цилиндра, и вводя от каждого из впрыскивающих сопел 406а и 406b воздух под большим давлением, топливо и смешанный воздух в топливную камеру 409, являющуюся уплотненным слоем, образованным между стопорным клапаном 431 и лопаткой 420 ротора, во время работы, можно осуществлять обеспечение горения и рабочую силу можно увеличивать.
В действии роторного двигателя 605 внутреннего сгорания, когда лопатка 420 ротора проходит через местоположение стопорного клапана 431, клапанный поршневой механизм 461 сразу вводит стопорный клапан 431 в пространство 408 цилиндра, и пространство в радиальном направлении пространства 408 цилиндра изолируется. Затем уплотненный слой, образованный между стопорным клапаном 431 и лопаткой 420 ротора, используют в качестве камеры 409 сгорания, и от впрыскивающих сопел 406а и 406b, обращенных к пространству 408 цилиндра, инжектируется сжатый смешанный воздух или сжатый воздух и топливо, подлежащие воспламенению или сжиганию свечой 407 зажигания в топливной камере 409. Таким образом, созданное расширяющее давление сгорания нажимает на лопатку 420 ротора, чтобы непосредственно обеспечивать вращение рабочего вала 403, со стопорным клапаном 431 в качестве отправной точки для механического действия. Затем отработавший газ выбрасывается через выхлопное отверстие 442, образованное на месте, на котором вращение ротора почти завершается, и для подготовки к следующему ходу клапанный поршневой механизм 461 возвращает стопорный клапан 431 назад к наружной стороне цилиндра 401, таким образом завершая один рабочий ход. Кроме того, на выхлопном отверстии 442 образована соединительная пластина 429 так, чтобы лопатка 420 ротора могла проходить через него плавно.
Как объяснено выше, роторный двигатель 605 внутреннего сгорания пятого варианта осуществления настоящего изобретения отличается тем, что множество впрыскивающих сопел 406а и 406b обеспечено способом, подлежащим размещению их в рабочем углу, соответствующим подходящим перемещением ротора 410 относительно стопорного клапана 431, и обращено к пространству 408 цилиндра и от каждого из впрыскивающих сопел 406а и 406b, каждый из воздуха под большим давлением, топлива и смешанного воздуха инжектируется в топливную камеру 409, являющуюся уплотненным слоем, образованным между стопорным клапаном 431 и лопаткой 420 ротора, во время работы.
Поэтому в соответствии с пятым вариантом осуществления, обеспечивая множество впрыскивающих сопел 406а и 406b в соответствующем месте, в котором рабочий угол для стопорного клапана 431 изменен, и дополнительно вводя воздух, топливо или подобное вещество от впрыскивающих сопел 406а и 406b во время одного рабочего хода, движущую силу и силу сгорания можно усиливать. Во вторую очередь, можно использовать выхлопной газ как вторичное топливо. Кроме того, показан пример, в котором обеспечены два впрыскивающих сопла, однако настоящее изобретение не ограничено этим и можно обеспечивать больше впрыскивающих сопел.
Шестой вариант осуществления
Фиг.15 и 16 представляют схемы частичного поперечного разреза роторного двигателя 606 внутреннего сгорания шестого варианта осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.15 и 16, рабочий вал 503 проходит концентрически через цилиндр 501 и ротор 510 прикреплен к рабочему валу 503. Ротор 510 сконструирован из основания 511 ротора, состоящего из круговой оболочки и лопатки 520 ротора, расположенных в радиальном направлении окружающей стенки 513 основания ротора.
Основание 511 ротора и лопатка 520 ротора образованы за одно целое. Верхний участок стопорного клапана 531 герметично удерживается горизонтальной выемкой клапана, образованной в периферийной стенке 504 цилиндра, а нижняя торцевая поверхность стопорного клапана 531 находится герметично в контакте с окружающей стенкой 513 основания ротора, которая описана выше, для образования скользящей лицевой поверхности основания 511 ротора. Приведением в действие стопорного клапана 531 управляет клапанный поршневой механизм 561. Для выполнения одного рабочего хода обеспечены все требуемые компоненты, такие как впрыскивающее сопло 506, свеча 507 зажигания и выхлопное отверстие 542. В примере на выхлопном отверстии 542 образована соединительная пластина 528 так, чтобы лопатка 520 ротора могла проходить через него плавно.
В роторном двигателе 606 внутреннего сгорания шестого варианта осуществления смазочное масло, требуемое в пространстве между ротором 510 и внутренними стенками 504 и/или 505 цилиндра, подают, выбирая конфигурацию двигателя 606 следующим образом. То есть каждое из отверстий 551 для перекачки масла проходит через центр вала рабочего вала 503, продолжающегося от обоих левого/правого концов к его центру, и, когда проходит по линии боковой внутренней стенки 505 цилиндра, изменяет угол в радиальном направлении. Каждый из левого/правого отверстий 551 для перекачки масла, сразу выходя с поверхности вала, соединяется с выемками 552 для перекачки масла, образованными на левой/правой боковых поверхностях основания 511 ротора. Левая/правая выемки 552 для перекачки масла открыты в окружающей стенке 513 основания ротора в положении спереди основания лопатки 520 ротора и заделаны.
Во время работы роторного двигателя 606 внутреннего сгорания смазочное масло, подаваемое от подающего масло насоса 550, при входе в выемки 552 для перекачки масла смазывает обе стороны основания 511 ротора и при выходе из выемок 552 для перекачки масла в окружающую стенку 513 основания ротора также смазывает уплотняющие пластины 522-524, прикрепленные к левой/правой сторонам лопатки 520 ротора, центробежной силой вращения ротора 510. Избыточное смазочное масло остается в основании периферийной стенки 503 цилиндра, чтобы обеспечивать смазывание уплотняющих пластин 523-524 на верхней поверхности лопатки 520 ротора. Избыточное смазочное масло падает из-за вытеснения ротором 510 в собирающую масло выемку 553, образованную в периферийной стенке 504 цилиндра, и далее входит в собирающее масло отверстие 554, и циркулирует для повторного использования. Избыточное смазочное масло после циркуляции собирается собирающим масло механизмом 557.
Как описано выше, роторный двигатель 606 внутреннего сгорания шестого варианта осуществления включает в себя отверстия 551 для перекачки масла и выемки 552 для перекачки масла, сконфигурированные, чтобы перекачивать смазочное масло, подаваемое от подающего масло насоса 550, собирающие масло выемки 553, чтобы собирать избыточное смазочное масло, и собирающее масло отверстие 554, чтобы обеспечивать возможность циркуляции собранного масла для повторного использования. Отверстия 551 для перекачки масла проходят через центр вала рабочего вала 503, и продолжаются от обоих левого/правого концов к центру, и, когда проходят по линии боковой внутренней стенки 505 цилиндра, изменяют угол в радиальном направлении, и левое/правое отверстия 551 для перекачки масла, сразу после выхода на поверхность вала, соединены с углублениями 552 для перекачки масла, образованными на левой/правой боковых поверхностях основания 511 ротора, и левая/правая выемки 552 для перекачки масла открыты в окружающей стенке 513 основания ротора в положении спереди основания лопатки 520 ротора, и затем заделаны. Во время работы роторного двигателя 606 внутреннего сгорания смазочное масло, подаваемое от подающего масло насоса 550, при входе в выемки 552 для перекачки масла смазывает обе стороны основания 511 ротора и при выходе из выемок 552 для перекачки масла на окружающую стенку 513 основания ротора также смазывает левую/правую стороны лопатки 520 ротора центробежной силой вращения ротора 510, а избыточное смазочное масло остается в основании периферийной стенки 504 цилиндра, чтобы обеспечивать смазку верхней стороны лопатки 520 ротора, и избыточное смазочное масло падает из-за вытеснения ротором 510 в собирающее масло углубление 553, образованное в периферийной стенке 504 цилиндра, и далее входит в собирающее масло отверстие 554 и циркулирует для повторного использования.
Поэтому в соответствии с шестым вариантом осуществления относительно подачи масла к внутренним стенкам 504 и 505 цилиндра 501, соприкасающимся с внешним краем ротора 510, отверстия 551 для перекачки масла, проходящие через рабочий вал 503, проходят в радиальном направлении и входят в выемки 552 для перекачки масла, чтобы смазывать обе стороны ротора 510, и далее смазочное масло, вытекающее из выемок 552 для перекачки масла центробежной силой вращающегося ротора 510, также смазывает внешний край ротора 510, то есть уплотнения ротора и его контактные стенки. Избыточное смазочное масло вводит в собирающую масло выемку 553 и циркулирует для повторного использования и поэтому смазочное масло подается во все участки таким способом, чтобы ограничивать потери. Кроме того, смазочное средство смазочного масла, которое показано в шестом варианте осуществления, является одним из примеров, и в конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания можно использовать другие различные способы смазывания.
Промышленная применимость
Роторный двигатель внутреннего сгорания, описанный в каждом из вышеупомянутых вариантов осуществления, имеет форму, чтобы использовать множество типов топлива, таких как бензин, дизельное топливо, природный газ, органическое смешанное топливо, тяжелое дизельное топливо или водородный газ. Двигатель внутреннего сгорания изобретения широко применим во множестве масштабов, включая мелкие и крупные масштабы.
Список ссылочных позиций
1: Цилиндр, 2: Боковая крышка, 3: Рабочий вал, 4: Периферийная стенка цилиндра, 5: Боковая внутренняя стенка, 6: Впрыскивающее сопло, 7: Свеча зажигания, 8: Пространство цилиндра, 9: Камера сгорания, 10: Ротор, 11: Основание ротора, 12: Боковое основание ротора, 13: Окружающая стенка основания ротора, 15: Втулка вала, 17: Подшипник, 20: Лопатка ротора, 21: Опорная пластина лопатки, 22: Боковая уплотняющая пластина, 23: Верхняя уплотняющая пластина, 24: Угловая уплотняющая пластина, 25: Основание, 26: Ребро, 27: Нажимная пластина, 28: Лыжа, 31: Стопорный клапан, 32: Корпус клапана, 33: Регулирующий клапан, 34, 35а-35d: Спиральная пружина, 37: Болт, 38а и 38b: Штифт, 39а и 39b: Плавающее отверстие, 40: Продольная выемка клапана, 41: Горизонтальная выемка клапана, 42: Выхлопное отверстие, 50: Коммутационный указатель, 61: Клапанный поршневой механизм, 151: Подъемный электромагнит, 156: Всасывающий электромагнит.