ДВУХРОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ "МАРГ-ТИМ"

Область техники, к которой относится полезная модель
Описываемая полезная модель относится к области двигателестроения.
Полезная модель является конструкцией двигателя роторного типа внешнего сгорания.
Уровень техники
Представленная полезная модель двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ» в совокупности преобразует энергию сгоревшего топлива в крутящий момент вращения вала, представлена на Фиг.1. В рабочую секцию двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ» входит: два поршня роторного двигателя, два прямых вала, камера внешнего сгорания, корпус, две одинаковые шестерни и четыре опорных подшипника.
Данная полезная модель выполняет аналогичные функции, которые выполняются четырехтактным двигателем внутреннего сгорания и Роторно-поршневым двигателем Ванкеля.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания преобразует энергию сгоревшего топлива посредствам кривошипно-шатунного механизма в крутящий момент вращения коленчатого вала. Среди преимуществ роторного двигателя, в целом, над четырехтактным двигателем можно выделить: низкий уровень вибраций, отсутствие возвратно-поступательных движений, высокая удельная мощность (КПД), относительно не большие массогабаритные параметры, меньшее число используемых деталей.
Роторно-поршневой двигатель Ванкеля (источник информации интернет-сайт: http://ru.wikipedia.org) позволяет передавать энергию сгоревшего топлива непосредственно в крутящий момент вала, с которым входит в зацепление поршень. Сама модель роторного двигателя позволяет исключить возвратно поступательные движения, которые присущи четырехтактным двигателям и тем самым, избавиться от ряда недостатков четырехтактных двигателей.
Представленная полезная модель отличается от Роторного двигателя Ванкеля наличием двух поршней и двух валов, а также принципом взаимодействия поршней между собой, однако выполняет те же функции преобразования энергии сгоревшего топлива.
В двухроторном двигателе внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ» поршни вращаются в противоположенном направлении относительно друг друга (Фиг.1), отсутствует момент сжатия горючей смеси, отсутствует трение между поршнями и стенками секции, функцию принудительного сжигания топлива выполняет «камера принудительного сжигания», которая расположена снаружи рабочей секции («плазменный сжигатель»). Представленная Полезная модель отличается от роторного двигателя Ванкеля более простым исполнением.
В качестве наиболее близкого аналога полезной модели в принципе взаимодействия «рабочих тел» (поршней) можно назвать объемную зубчатую машину (авторы Оглобин М.П., Рево В.Д., Стасевич М.Н., Шальянов В.И., авторское свидетельство SU 340788 A1, F04C 17/12, 1972(1)).
Раскрытие полезной модели.
В результате применения данной полезной модели и соответственно всех ее признаков в совокупности, достигается определенный технический результат, который за счет энергии сгоревшего топлива создает крутящий момент валов, на которых жестко закреплены поршни, обеспечивающие работу двигателя, основанного на принципе взаимодействия двух поршней. Данный принцип является основополагающим в данном типе двигателей.
Поршень двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ» имеет форму, схожую с поршнем роторного двигателя (патент №133203 от 10.10.2013 г.. соавторы Казанцев П.К., Чурсин Д.И.), которая получена путем соединения трех сегментов кругов разного диаметра. В представленной полезной модели применяется поршень более сложной конфигурации, это объяснимо необходимостью выполнения проходных каналов. Поршень данной полезной модели, так же может быть выполнен из материалов с очень низкой теплопроводностью, например керамика либо тугоплавкие сплавы.
Поршень данной полезной модели получен путем видоизменения геометрических параметров овальной шестерни. Для получения контура овальной-центройды лежащей в основе овальной шестерни используются расчеты, приведенные в книге «Счетчики и расходомеры жидкости с овальными шестернями» (авторы Киясбейли А.Ш., Лифшиц Л.М. - М.: Машиностроение, 1983, стр.49 - 61). В данном типе двигателя внешнего сгорания возможно применение поршней основанных на различных типах овальных-центройд описанных в приведенной книге.
Поверх контура овальной-центройды относительно центра вращения был нанесен круг. Диаметр круга равен сумме размеров Rmin+Rmax, где Rmin - расстояние от центра вращения овальной-центройды до точки поверхности удаленной на минимальное расстояние, a Rmax - расстояние от центра вращения овальной-центройды до точки поверхности удаленной на максимальное расстояние (Фиг.2). Контур поршня данной полезной модели сочетает в себе половину овальной-центройды и половину крута заданного радиуса. Полукруг соединяется с половиной овальной-центройды в точках пересечения кругом овальной-центройды (точки a, b, c, d). Соединение полукруга с половиной овальной-центройдой возможны: точка «a» и точка «c», либо точка «b» и точка «d». Выбор точек зависит от наклона поршней (влево, вправо).
Камера принудительного сжигания представляет собой полый цилиндр в котором размещены электроды. В момент впрыска топлива между электродами создается «сетка» из электрических дуг. Топливо, пролетая сквозь электрическую сетку, сгорает максимально быстро, что мгновенно повышает давление в камере принудительного сжигания.
Для того, чтобы энергия сгоревшего топлива из камеры принудительного сжигания попала в камеру высокого давления в поршне данной полезной модели выполнены проходные каналы. Проходные каналы поршня «А» отличаются от проходных каналов поршня «Б» местом их изготовления (Фиг.3). На Фиг.3 схематично показано место их расположения в поршнях, а так же расположение поршней друг относительно друга в базовой точке.
Для прохождения энергии сгоревшего топлива из камеры принудительного сжигания в проходные каналы поршней, в боковой стенке рабочей секции так же выполнены проходные каналы (Фиг.4). Каналы в поршнях и в боковой стенке рабочей секции выполнены таким образом, что энергия сгоревшего топлива попадает в них только при прохождении отверстия в поршне соответствующего отверстия в боковой стенке рабочей секции. Все оставшееся время проходные каналы боковой стенки рабочей секции закрыты поверхностью поршней (Фиг.5).
В секции поршни находятся в базовой точке положении №1 (Фиг.6). Энергия сгоревшего топлива, находясь в камере высокого давления, создает избыточное давление на лопасти поршней, что придает им круговое вращение. Движение поршней под давлением до положения №2 (Фиг.7) называется рабочим ходом.
От положения №2 до положения №3 (Фиг.8) происходит выхлоп отработанных газов. От положения №3 поршень проходит положения №1, №2, №3 и до положения №1 происходит продув полости от отработанных газов до начала нового цикла. Продув секции осуществляется при подаче воздуха в проходные каналы для подачи и продувки воздуха, расположенные так же в боковой стенке рабочей секции (Фиг.4).
Валы, на которых закреплены поршни за пределами рабочей секции, находятся в зацеплении между собой одинаковыми шестернями.
Рабочий объем двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ» обуславливается объемом камеры принудительного сжигания и объемом камеры высокого давления.
Признаки двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ»:
1. Двухроторный двигатель внешнего сгорания, содержащий рабочую секцию с камерой высокого давления и двумя поршнями, выполненными в форме объединяющей половину овальной центроиды и половину окружности, и установленными с возможностью вращения в противоположенные стороны, и камеру принудительного сжигания топлива, при этом камера принудительного сжигания топлива расположена с наружной стороны рабочей секции, поршни закреплены на двух валах, расположенных параллельно друг другу, при этом в поршнях выполнены проходные каналы для прохождения сгоревшего топлива и для продува рабочей секции, а в боковой стенке рабочей секции так же выполнены проходные каналы для прохождения сгоревшего топлива и для продува рабочей секции.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что корпус рабочей секции выполнен в виде двух цилиндрических расточек с центрами расположенными на прямой, и совпадающими с центрами вращения поршней.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждый вал закреплен на двух опорных подшипниках.
4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что валы связанны между собой двумя одинаковыми шестернями.
5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен с возможностью осуществления функции клапана при подаче сгоревшего топлива в камеру высокого давления и при осуществлении продува секции.
Краткое описание чертежей.
На Фиг.1 представлен внешний вид рабочей секции (правый наклон поршня). На Фиг.2 представлено построение геометрической формы поршня двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ». На Фиг.3 представлена схема размещения проходных каналов в поршнях двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ». На Фиг.4 представлен внешний вид боковой стенки рабочей секции двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ». На Фиг.5 представлена схема размещения проходных каналов боковой стенки рабочей секции вместе с поршнями (начало рабочего хода). На Фиг.6 представлено расположение поршней в «базовой точке» (Положение №1). На Фиг.7 представлено расположение поршней в Положении №2. На Фиг.8 представлено расположение поршней в Положении №3.
Осуществление полезной модели.
В результате оценки возможности работы двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ», основанного на описываемом принципе, получен вывод о том, что технический результат работы двигателя достижим и подтверждается это нижеследующим.
Данная конструкция двигателя позволяет исключить кривошипно-шатунный механизма при передаче энергии сгоревшего топлива непосредственно валам, на которых закреплены поршни. Поршни вращаются вместе с валами по оси вращения.
Двухроторный двигатель внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ» может состоять из нескольких секций соединенных между собой последовательно через валы. Признаки двухроторного двигателя внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ»;
1. Двухроторный двигатель внешнего сгорания, содержащий рабочую секцию с камерой высокого давления и двумя поршнями, выполненными в форме объединяющей половину овальной центроиды и половину окружности, и установленными с возможностью вращения в противоположенные стороны, и камеру принудительного сжигания топлива, при этом камера принудительного сжигания топлива расположена с наружной стороны рабочей секции, поршни закреплены на двух валах, расположенных параллельно друг другу, при этом в поршнях выполнены проходные каналы для прохождения сгоревшего топлива и для продува рабочей секции, а в боковой стенке рабочей секции так же выполнены проходные каналы для прохождения сгоревшего топлива и для продува рабочей секции.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что корпус рабочей секции выполнен в виде двух цилиндрических расточек с центрами расположенными на прямой, и совпадающими с центрами вращения поршней.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждый вал закреплен на двух опорных подшипниках.
4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что валы связанны между собой двумя одинаковыми шестернями.
5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен с возможностью осуществления функции клапана при подаче сгоревшего топлива в камеру высокого давления и при осуществлении продува секции.
Данная полезная модель применима во всех областях, где применяются двигатели внутреннего сгорания.
Применяемый двигатель внутреннего сгорания может быть заменен на двухроторный двигатель внешнего сгорания «МАРГ-ТИМ».
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент №133203 от 10.10.2013 г. (соавторы Казанцев П.К., Чурсин Д.И.);
2. Киясбейли А.Ш., Лифшиц Л.М. «Счетчики и расходомеры жидкости с овальными шестернями». М.: Машиностроение, 1983. 144 с;
3. Оглобин М.П., Рево В.Д., Стасевич М.Н., Шальянов В.И., авторское свидетельство SU 340788 A1, F04C 17/12, 1972 (1);
4. «Роторно-поршневой двигатель Ванкеля» - интернет-сайт: http://ru.wikipedia.org.