Роторно-поршневой двигатель с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов и механизмом преобразования данного движения в равномерное на основе магнетизма, с функцией предохранения, и с вариантами
ROTARY-PISTON ENGINE WITH NON-UNIFORM PULSATING-ROTATIONAL MOVEMENT OF THE MAIN WORKING BODIES AND A MAGNETISM-BASED MECHANISM FOR CONVERTING THIS MOVEMENT INTO UNIFORM MOVEMENT, WITH A PROTECTION FUNCTION, AND WITH VARIANTS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к машинам или двигателям с колебательным движением рабочих органов.
Из предшествующего уровня техники известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (РЛДВС) Вигриянова, содержащий полый корпус, в котором на соосных валах расположены лопасти, делящие полость корпуса на две камеры переменного объема с впускным и выпускным клапанами, и механизмом синхронизации движения лопастей. Публикация в Википедии о двигателе Вигриянова (ru.wikipedia.org/wiki// Роторно-лопастной-двигатель Вигриянова, с последними изменениями от 29 февраля 2016).
Главным недостатком данного роторно-лопастного двигателя является невозможность создания рабочей модели этого двигателя из-за невозможности создания рабочего механизма синхронизации.
Во всех рассмотренных патентах двигателей с колебательным неравномерным движением рабочих органов и механизмами преобразования неравномерного вращательного движения подобного по технической сути не найдено. В связи с этим отсутствуют прототипы данного изобретения и аналоги технического решения.
Техническим результатом в данном изобретение является создание надежного, работоспособного роторно-поршневого двигателя с неравномерным пульсирующе-вращательным движением главных рабочих органов, с функцией предохранения, далее именуемого роторно-поршневым двигателем.
Указанный технический результат в данном роторно-поршневом двигателе, действие которого основано на принципах работы роторно-лопастного двигателя, достигается за счет замены силового механического механизма преобразования движения на механизм, использующий явление магнетизма, и действующий на бесконтактной основе, для преобразования неравномерного движения двух рабочих органов роторно-поршневого двигателя в равномерное вращение выходного роторного устройства, которым может быть: ротор, полый вал, маховик, вспомогательный рабочий орган, вспомогательное комбинированное устройство (сочетающее в себе функции маховика и вспомогательного рабочего органа), рабочий орган агрегата, базовое комбинированное устройство (сочетающее в себе функции маховика и рабочего органа агрегата).
Под рабочим органом агрегата подразумеваются рабочие органы компрессоров, насосов, вентиляторов, смесителей, генераторов, коробок передач, различных редукторов, мультипликаторов, гидродинамических машин, трансмиссий, колес и других механизмов, обладающих схожими свойствами.
При этом механизм преобразования неравномерного движения обладает и функцией предохранения. Далее данный механизм именуется механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения. Все совместимости по материалам, компонентам, способам изготовления и деталям, из которых изготовлен механизм преобразования движения на основе магнетизма, основываются на патенте RU 2708416 С1.
Данный механизм преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения (согласно патент RU 2708416 С1) - это силовой бесконтактный механизм, действующий за счет создания и прерывания эффекта магнитной передачи, преобразующий неравномерное вращательное движение от двух рабочих органов двигателя, в равномерное вращение выходного роторного устройства, и одновременно предохраняющий от повреждений при нештатных ситуациях как сам роторно-поршневой двигатель, так и выходное роторное устройство.
Данный роторно-поршневой двигатель состоит из следующих частей:
I) Корпуса, внутри которого происходит неравномерное движение (вращение) двух блоков поршней, и который является герметичной замкнутой полой емкостью в форме кольца, где неравномерно двигаясь два блока поршней делят внутреннюю часть корпуса на камеры переменного объема (камеру сжатия и камеру расширения), между которыми расположены мертвые точки. При этом в начале камеры сжатия и в конце камеры расширения расположены входной и выходной коллекторы;
II) Двух блоков двухсторонних поршней, которые неравномерно двигаются в корпусе роторно-поршневого двигателя, и каждый из которых состоит из четного количества двухсторонних поршней, которые, в свою очередь, состоят из щечек, колец различного назначения, юбок, соединительных модулей, соединяющих поршни в блоки поршней, и фиксатора, предназначенного для предотвращения движения назад блоков поршней в мертвых точках при расширении рабочих газов;
III) Выходного роторного устройства, способствующего механизму для преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения преобразовывать неравномерное движение двух блоков поршней в равномерное и принимающего это равномерное движение. Данное устройство может быть горизонтальным роторным устройством или вертикальным роторным устройством;
IV) Механизма для преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, благодаря которому происходит передача неравномерного движения от блоков поршней к выходному роторному устройству, с одновременным преобразованием (синхронизацией) этого неравномерного движения в равномерное. Данный механизм состоит из вкладок, слоя взаимодействия и магнитных накладок, если их наличие предусмотрено конструкцией двигателя.
Рассмотрим далее роторно-поршневой двигатель более подробно. I) Корпус роторно-поршневого двигателя представляет собой геометрическое тело в виде полого кольца, разделенного благодаря неравномерному движению двух блоков поршней на камеры переменного объема: камеру расширения, в конце которой расположен выпускной коллектор отработанных газов, и камеру сжатия, в начале которой расположен впускной коллектор и между этими камерами расположены мертвые точки. При этом мертвая точка, находящаяся в конце камеры расширения, располагается между двумя коллекторами.
Под мертвыми точками в данном роторно-поршневом двигателе понимают максимально удаленные от начала камер переменного объема места, где отсутствует эффект магнитной передачи между вкладками блоков поршней тех поршней, которые находятся в этих точках, и слоем взаимодействия. Для того, чтобы поршни блока поршней, находившегося в мертвых точках, начали движение, требуется внешнее воздействие.
Верхняя мертвая точка расположена между началом камеры расширения и концом камеры сжатия, а нижняя мертвая точка расположена между концом камеры расширения и началом камеры сжатия, то есть между выходным и входным коллекторами.
В зависимости от варианта преобразования движения за счет частичного или полного разрыва эффекта магнитной передачи механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, мертвые точки представляют из себя следующее:
- при частичном разрыве - это точки, в которых находятся поршни остановившегося блока поршней, и движение этих поршней, находящихся в мертвых точках, начинается за счет выталкивания их поршнями двигающегося блока поршней, который в последствии встает на их место. При этом возгорание топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания) при частичном разрыве во время преобразования (синхронизации) движения происходит в начале камеры расширения.
- при полном разрыве - это отрезок, длинна которого равна сумме длин двух двухсторонних поршней, и движение поршней блока поршней, находящихся в мертвых точках, начинается за счет возгорания топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания) и под действием давления расширяющихся газов, давящих на один или несколько поршней блока поршней, находящихся в мертвых точках. При этом возгорания топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания) происходит в верхней мертвой точке, когда поршни движущегося блока поршней сдвигают поршни неподвижного блока поршней из начала в конец мертвых точек.
При использовании блоков поршней, состоящих из 2-х двухсторонних поршней, корпус имеет одну камеру расширения и одну камеру сжатия с соответствующими коллекторами и двумя мертвыми точками, а при использовании блоков поршней, состоящих из 4-х двухсторонних поршней, корпус имеет две камеры расширения, две камеры сжатия, с соответствующими коллекторами и четыре мертвые точки. При этом эти камеры переменного объема чередуются, то есть за каждой камерой расширения следует камера сжатия. При большем количестве двухсторонних поршней в блоке поршней количество переменных камер и мертвых точек увеличивается, но при этом всегда остается четным.
Полое кольцо, что представляет из себя корпус роторно-поршневого двигателя, состоит из наружного кольца и внутреннего кольца. Эти кольца образованны вращением образующей плоской фигуры, состоящей из внутренней и внешней фигур, вокруг оси, лежащей в плоскости образующей плоской фигуры, но не проходящей через се центр. Ось, вокруг которой вращается плоская фигура, то есть ось вращения, далее именуемая центральной осью роторно- поршневого двигателя, располагается вне образующей фигуры, а центр образующей плоской фигуры называется центральной точкой.
Осью корпуса роторно-поршневого двигателя является замкнутая линия - окружность, проходящая через все центральные точки, образующиеся при вращении плоской образующей фигуры вокруг центральной оси.
Окружность с наименьшим радиусом, то есть наименьшим расстоянием от корпуса до центральной оси, является горловиной корпуса, а окружность с наибольшим радиусом, то есть наибольшим расстоянием от корпуса до центральной оси, является экватором корпуса, (https://graph.power.nstu.ru/wolchin/umm/Graphbook/bооk//001/038/01.htm, https://studfile.net/preview/3636633/page:20/)
Наружное и внутреннее кольца корпуса роторно-поршневого двигателя могут иметь следующие профили:
- выпуклый в виде окружности (открытый полый тор) или овала (частный случай эллипс);
- плоский с закругленными углами, при этом такими фигурами могут быть прямоугольник, квадрат, трапеция (супер эллипсы);
- усечено-выпуклый, такой как усеченная окружность или усеченный овал (частный случай усеченный эллипс).
Профили наружного и внутреннего кольца корпуса роторно-поршневого двигателя могут быть как одинаковыми, так и различными, и при этом возможны любые сочетания профилей наружного и внутреннего колец.
При этом профиль наружного кольца корпуса роторно-поршневого двигателя может также быть и плоской фигурой с прямыми углами: квадрат, прямоугольники и т.д.
Сторона или стороны усечения внутреннего или наружного кольца корпуса роторно-поршневого двигателя, как правило располагаются со стороны действия эффекта магнитной передачи. Это делается для увеличения площади действия эффекта магнитной передачи и уменьшения расстояния между деталями, создающими эффект магнитной передачи. Также возможно расположение стороны усечение на стороне, где отсутствует эффект магнитной передачи. Это делается для удобства расположения и крепления корпуса роторного - поршневого двигателя и навесного оборудования на нем.
II) Два блока поршней внутри корпуса роторно-поршневого двигателя совершают неравномерные вращательные движения, двигаясь поочередно. Каждый из этих блоков поршней состоит из двухсторонних поршней в количестве от двух и более (четное количество обязательно) и соединительных модулей для крепления поршней в блоки поршней. Двухсторонние поршни состоят из двух днищ (щечек), расположенных с двух сторон юбки поршня, и поршневых колец различного назначения. Профиль двухсторонних поршней со стороны днищ (щечек), как правило, совпадает с внутренним профилем фигуры корпуса, но иногда может и отличаться. Все двухсторонние поршни в роторно-поршневом двигателе собраны в два блока поршней за счет соединительных модулей двух типов. В зависимости от типа этих соединительных модулей роторно-поршневой двигатель может быть выполнены в 2-х вариантах:
1) с внутренними соединительными модулями, которые расположены внутри корпуса двигателя и могут быть выполнены в виде;
- спиц (открытый и закрытый варианты)
- шариков, размещенных в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса;
- шариков, расположенных в сепараторах, размещенных в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса;
- соединительных пальцев, размещенных в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса.
2) с внешними (магнитными) соединительными модулями, которые состоят из соединительных спиц и соединительных накладок, и располагаются с внешней части корпуса как на стороне, где отсутствует действие эффекта магнитной передачи, создаваемого механизмом преобразования движения на основе магнетизма, так и на стороне, где действует эффект магнитной передачи, создаваемый механизмом преобразования движения на основе магнетизма.
Количество соединительных накладок равно количеству двухсторонних поршней, и каждая соединительная накладка всегда взаимодействует со своим двухсторонним поршнем и это взаимодействие происходит на бесконтактной основе, через корпус роторно-поршневого двигателя, за счет парамагнетизма, благодаря устойчивому эффекту магнитной передачи, действующему между соединительной накладкой и юбкой поршней. При расположении в юбках поршней вкладок механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, соединительные накладки взаимодействуют с вкладками так же на бесконтактной основе, за счет эффекта магнитной передачи, через корпус роторно-поршневого двигателя.
При расположении соединительных накладок на стороне, где действует механизм преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, соединительные накладки совмещают в себе функцию вкладок, заключающуюся в передаче вращения от блоков поршней к выходному роторному устройству, то есть одновременно являются соединительными накладками внешнего соединительного модуля и вкладками механизма преобразования движения на основе магнетизма.
При использовании внешнего соединительного модуля в конструкции роторно-поршневого двигателя соединительные накладки внешнего соединительного модуля и юбки двухсторонних поршней изготавливают из следующих материалов:
А) Магнитов, то есть из постоянных магнитов или электромагнитов с различным расположением магнитных полей.
А1) Магнитов с односторонним расположением магнитных полей и с ярко выраженным магнитным полюсом, то есть магнитов, имеющих два и более полюса, которые расположены определенным образом, за счет чего сила магнитного поля с одной стороны магнита намного больше, чем на других его сторонах, где она крайне мала или полностью отсутствует, то есть ее действием по отношению к максимальному магнитному полю можно пренебречь и сторона обладающая максимальным магнитным полем имеет ярко выраженный магнитный полюс; к таким магнитам относятся:
- постоянные магниты, сконфигурированные методом магнитной сборки Хальбаха, то есть магниты, где магнитное поле с одной стороны практически полностью отсутствует благодаря особому расположению элементов сборки;
- магниты, изготовленные в виде подковы, с расположением разноименных полюсов на противоположных торцах подковы;
- магниты, где полюса одного знака расположены с торца или внутри центра тела, а полюса противоположенного знака расположены на одной из поверхностей тела;
- а также и другие магниты, обладающие схожими свойствами, (по материалам сайта http://valtar.ru/Magnets4/mag_4_13.htm)
А2) Постоянных магнитов с различной конфигурацией магнитных полей, то есть магнитов, причиной возникновения магнитных полей которых является движущийся заряд.
A3) Электромагнитов, то есть магнитов, причиной возникновения магнитного поля которых является токовый заряд.
Б) Материалов, хорошо притягивающихся магнитными полями, то есть материалов, проявляющих парамагнитные свойства в магнитном поле, к которым относятся:
- парамагнетики - материалы, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля  и имеют положительную магнитную восприимчивость, то есть притягиваются магнитами, такие как вольфрам, магний и сплавы на их основе и другие материалы, обладающие схожими свойствами;
- ферромагнитные магнитомягкие материалы, то есть материалы с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, быстро намагничивающиеся и быстро теряющие магнитные свойства при снятии магнитного поля, такие как аморфные магнитные материалы, электротехнические стали, магнитомягкие ферриты, сплавы железа с никелем или железа с никелем и кобальтом и другие материалы, обладающие схожими свойствами;
- ферромагнитные магнитотвердые материалы, то есть материалы с большой магнитной проницаемостью и большой коэрцитивной силой; при этом детали механизма для преобразования движения, изготовленные из этого материала, изначально не намагничены, то есть эти детали перед сборкой не превращают в постоянный магнит.
Все соединительные накладки всех двухсторонних поршней соединяются в свои блоки поршней с помощью соответствующих соединительных спиц. Соединительные спицы могут проходить как через горловину корпуса роторно-поршневого двигателя, так и быть расположены вдоль корпуса роторно-поршневого двигателя в зависимости от конструкции двигателя.
Фиксатор в роторно-поршневом двигателе служит для предотвращения движения назад блоков поршней, которые стоят в мертвых точках и располагаются с внутренней или с наружной части корпуса роторно-поршневого двигателя в зависимости от того, какой вариант соединительных модулей принят у роторно-поршневого двигателя. При применении внутренних соединительных модулей фиксаторы располагаются во внутренней части корпуса роторно-поршневого двигателя, а при применении внешних (магнитных) соединительных модулей фиксаторы могут располагать как внутри, так и снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя. Также возможно одновременное применение обоих типов фиксаторов. При этом в качестве фиксаторов могут выступать такие устройства, как храповики, шпонки, пальцы и т.д. При расположении фиксаторов внутри корпуса роторно-поршневого двигателя фиксаторы могут действовать на поршни или на соединительные модули, а при расположении снаружи корпуса фиксаторы действуют на внешние (магнитные) соединительные модули.
III) Выходное роторное устройство способствует механизму преобразования движения на основе магнетизма с функцией преобразования преобразовывать неравномерное движение в равномерное и принимать это равномерное движение. Это происходит за счет расположения на выходном роторном устройстве слоя взаимодействия механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения. Все выходные роторные устройства в роторно-поршневом двигатели в зависимости от расположения магнитного поля, возникающего между вкладками и слоем взаимодействия в механизме преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения (параллельно или перпендикулярно центральной оси роторно-поршневых двигателей), могут быть горизонтальными или вертикальными роторными устройства, обладать корпусом или быть бескорпусными.
1) Горизонтальное роторное устройство может быть выполнено в виде:
- ротора, на котором располагается слой взаимодействия;
- полого ротора, который располагается на валу и передает равномерное движения агрегатам через вал, при этом он может быть жестко закрепленным или крепиться через обгонные или предохранительные муфты на валу.
2) Вертикальное роторное устройство может быть двух видов в соответствии с выполняемыми рабочими функциями:
- Вспомогательное роторное устройство в виде маховика или вспомогательного рабочего органа, или вспомогательного комбинированного устройства, которое выполняет функцию маховика и вспомогательного рабочего органа. Функция вспомогательного роторного устройства состоит в приеме равномерного движения от механизма преобразования неравномерного движения на основе магнетизма с функцией предохранения и передачи этого равномерного движения как через вал, на котором оно расположено, так и бесконтактным способом, за счет эффекта магнитной передачи, к другим устройствам и агрегатам с возможностью выполнения вспомогательных функций (охлаждения, предохранения и т.д.).
- Базовое роторное устройство, в виде рабочего органа агрегата или базового комбинированного устройства, которое выполняет функцию маховика и рабочего органа агрегата. Функция базового роторного устройства состоит в приеме равномерного движения от механизма преобразования неравномерного движения па основе магнетизма с функцией предохранения и выполнении основной работы агрегата с возможностью передачи равномерного движения другим устройствам или агрегатам, как через вал, так и бесконтактным способом.
Выходные роторные устройства могут иметь следующие виды конструкций крепления к основанию:
А) каркасную конструкцию, которую имеют те вертикальные роторные устройства, где крепление к основанию происходят за счет оси, на которой располагается вертикальное роторное устройство или за счет корпуса (при наличии корпуса у вертикальных роторных устройств), при этом крепления внутри корпуса могут происходить как за счет оси, так и за счет крепления внешней части вертикальных роторных устройств к корпусу или одновременно оси и корпуса;
Б) валовую конструкцию, которую имеют все горизонтальные роторные устройства и те вертикальные роторные устройства, которые располагаются на валу, при этом валовая конструкция может быть:
- жесткой валовой конструкцией, когда вертикальные роторные устройства и горизонтальные роторные устройства в виде полого ротора жестко крепятся на валу (с помощью сварки, шпонки и т.д), и при этом ротор горизонтального роторного устройства изначально имеет простую валовую конструкцию;
- валовой конструкцией с функцией предохранения, когда вертикальные роторные устройства и горизонтальные роторные устройства в виде полого ротора крепятся на валу с помощью обгонных или предохранительных муфт.
IV) Механизм преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения одновременно передает и преобразовывает неравномерное вращательное движение двух блоков поршней в равномерное вращение выходного роторного устройства. При этом этот механизм состоит из вкладок слоя взаимодействия и магнитных накладок, если они предусмотрены конструкцией.
Передача движения у механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения происходит бесконтактным способом от движущегося блока поршней через корпус роторно-поршневого двигателя и корпус выходного роторного устройства, при его наличии, на выходное роторное устройство, за счет создания устойчивого эффекта магнитной передачи между вкладками движущегося блока поршней и слоем взаимодействия, расположенном на выходном роторном устройстве, и при одновременном отсутствии эффекта магнитной передачи между вкладками блока поршней, стоящего в мертвых точках на время нахождения этого блока в них, и слоем взаимодействия, расположенном на выходном роторном устройстве.
Преобразование (синхронизация) неравномерного движения механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения может быть выполнено двумя вариантами:
А) За счет частичного разрыва эффекта магнитной передачи между слоем взаимодействия и всеми вкладками одного из блоков поршней. Это происходит благодаря смене блоков поршней, находящихся в мертвых точках, которая происходит, за счет выталкивания из мертвых точек одного блока поршней, ранее стоявшего в них, другим блоком поршней, который в это время совершает движение и встает в этих мертвые точки. При этом, как только блок поршней покинул мертвые точки между поршнями двух блоков поршней в верхней мертвой точке, в начале камеры расширения происходит возгорание топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания), и блок поршней, который переместился в начало камеры расширения, начинает движение под действием расширения рабочих газов и между вкладками этого блока поршней и слоем взаимодействия возникает устойчивый эффект магнитной передачи, благодаря которому движение от движущегося блока поршней передается выходному роторному устройству.
Б) За счет полного разрыва эффекта магнитной передачи между слоем взаимодействия и всеми вкладками всех блоков поршней в мертвых точках. Это происходит благодаря нахождению в мертвых точках одновременно всех блоков поршней, когда происходит смена движущихся блоков поршней за счет выталкивания из начала мертвых точек поршней одного блока поршней, ранее стоявшего в них, в конец мертвых точек, другими поршнями другого блока поршней, который в это время заканчивает совершать движение и встает в начало мертвых точек. При этом, как только поршни двух блоков поршней встали в начало и в конец мертвых точек, в верхней мертвой точке между поршнями происходит возгорание топливо (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания) и поршни блока поршней, которые ранее стояли в мертвых точках, под действием расширения рабочих газов начинают движение, выходя из мертвых точек. Между вкладками этих блока поршней и слоем взаимодействия возникает устойчивый эффект магнитной передачи и происходит передача движения от движущегося блока поршней к выходному роторному устройству.
При этом в обоих вариантах во время смены движущихся поршней, выходное роторное устройство со слоем взаимодействия продолжает вращаться под действием силы инерции.
Все особенности материалов и их сочетания между собой деталей механизма преобразования неравномерного движения на основе магнетизма указаны в патенте RU 2708416 С1.
Расположение и функционирование деталей механизма для преобразования движения на основе магнетизма могут быть следующими:
1) Вкладки предназначены для передачи движения от блоков поршней на выходные роторные устройства и преобразования (синхронизации) неравномерного движения (вращения) блоков поршней в равномерное движение (вращение) выходных роторных устройств. Это происходит на бесконтактной основе, за счет эффекта магнитной передачи. Количество и расположение вкладок в каждом блоке поршней одинаково, при этом количество их может быть от одной и до равного количеству двухсторонних поршней в блоке поршней, при условии, что данного количества будет достаточно, чтобы действовал механизм преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения. Вкладки могут располагаться как внутри корпуса, так и снаружи корпуса:
При расположении внутри корпуса роторно-поршневого двигателя вкладки располагаются в юбках поршней и количество вкладок в блоке поршней одна или более, в зависимости от количества поршней в блоке поршней, но при этом количество вкладок должно быть достаточным для бесперебойной работы механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения. При расположении снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя вкладки могут быть:
- отдельной деталью;
- частью соединительных накладок внешнего (магнитного) соединительного модуля, то есть совмещать в себе действие соединительных накладок внешнего (магнитного) соединительного модуля и одновременно быть вкладками механизма преобразования движения на основе магнетизма. Этот вариант возможен при использовании внешнего магнитного соединительного модуля на стороне, где действует эффект магнитной передачи механизма преобразования на основе магнетизма (расположение и используемые материалы во вкладках, согласно патенту RU 2708416 С1).
2) Слой взаимодействия предназначен для приема движения от вкладок движущегося блока поршней и преобразования (синхронизации) неравномерного движения от двух блоков в равномерное движение выходного роторного устройства. Слой взаимодействия располагается по всей длине окружности горизонтального или вертикального роторного устройства:
- у горизонтальных роторных устройств слой взаимодействия располагается по всей длине окружности ротора или пологого ротора.
- у вертикальных роторных устройств слой взаимодействия располагается по всей длине окружности вспомогательного роторного устройства или базового роторного устройства.
3) Магнитные накладки, если их наличие предусмотрено конструкцией двигателя, служат для прерывания эффекта магнитной передачи между вкладками блока или блоков поршней, расположенных в мертвых точках и слоем взаимодействия расположенном на выходном роторном устройстве.
В варианте с частичным разрывом эффекта магнитной передачи магнитные накладки располагаются между вкладками того блока поршней, который стоит в мертвых точках, и слоем взаимодействия, и количество их равно количеству вкладок в одном из блоков поршней.
В варианте с полным разрывом эффекта магнитной передачи магнитные накладки располагаются между мертвыми точками и слоем взаимодействия, (расположение, используемые материалы в магнитных накладках и их количество согласно патенту RU 2708416С1).
Магнитные накладки могут располагаться следующим образом:
- на корпусе роторно-поршневого двигателя (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя);
- на корпусе агрегата, если этот корпус предусмотрен конструкцией;
- на корпусе роторно-поршневого двигателя и корпусе агрегата, если корпус агрегата предусмотрен конструкцией (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя);
- на отдельном постаменте;
- являются частью корпуса роторно-поршневого двигателя (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя);
- являются частью корпуса агрегата, если этот корпус предусмотрен конструкцией;
- являются частью корпуса роторно-поршневого двигателя и частью корпуса агрегата, если этот корпус предусмотрен конструкцией (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя).
Все особенности изготовления материалов деталей механизма преобразования движения на основе магнетизма, материалы и их сочетаемость между собой указаны в патенте RU 2708416 С1.
Возможны 2 способа прерывания эффекта магнитной передачи:
1-й способ. С использованием магнитных накладок.
- За счет установки магнитных накладок, выполненных из диамагнетиков или магнитов, которые и разрывают магнитную передачу между вкладками тех рабочих органов, которые стоят в мертвых точках, и той частью слоя взаимодействия, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок тех рабочих органов, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест (совместимость по применению материалов во вкладках, слое взаимодействия и магнитных накладках согласно патенту RU 2708416 С1).
2-й способ. Без использования магнитных накладок.
- За счет изменения полярности электромагнитов в той части слоя взаимодействия, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок тех блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест, благодаря чему создается отталкивающая сила на основе одноименных магнитных полюсов, между вкладками тех блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, и той частью слоя взаимодействия, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок тех блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест, при обязательным условии, что вкладки изготовлены из магнитов, и магнитные полюса вкладок и магнитные полюса слоя взаимодействия, направленные друг на друга, разноименны (совместимость по применению материалов во вкладках и в слое взаимодействия согласно патенту RU 2708416 С1).
- За счет изменения полярности электромагнитов в тех вкладках блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, вследствие чего возникает отталкивающая сила на основе действия одноименных магнитных полюсов между вкладками в тех блоках поршней, которые стоят в мертвых точках, и той частью слоя взаимодействия, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок тех блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест, при обязательным условии, что слой взаимодействия изготавливают из магнитов, и магнитные полюса вкладок и магнитные полюса слоя взаимодействия, направленные друг на друга, разноименны (совместимость по применению материалов во вкладках и в слое взаимодействия согласно патенту RU 2708416 С1).
Существуют следующие виды совместимости используемых материалов для изготовления юбок поршней и вкладок, когда вкладки находятся снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя и являются отдельной деталью, так и когда вкладки и соединительные накладки является одной деталью, то есть вкладки совмещают в себе и функцию соединительных накладок.
- Эффект магнитной передачи возникает между юбками поршней и вкладками, на основе парамагнетизма, при этом юбки поршней и вкладки изготавливают из магнитов, и магнитные полюса каждой юбки поршней и соответствующей ей вкладки, направленные друг на друга, разноименны, при неизменной полярности магнитов во вкладках во время работы роторно-поршневого двигателя. Благодаря притяжению разноименных магнитных полюсов друг к другу создается устойчивый эффект магнитной передачи.
- Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма между юбками поршней, изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем, но при этом не являющихся магнитами и вкладками, изготовленными из магнитов. Благодаря силе притяжения магнитных полей вкладок создается устойчивый эффект магнитной передачи между вкладками и юбками поршней.
- Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма между юбками поршней, изготовленными из магнитов, и вкладками, изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем, но при этом не являющихся магнитами. Благодаря силе притяжения магнитных полей юбок поршней создается устойчивый эффект магнитной передачи между юбками поршней и вкладками.
Существуют следующие виды совместимости используемых материалов для изготовления соединительных накладок внешнего соединительного модуля и вкладок механизма преобразования движения на основе магнетизма, которые размещены в юбках поршней:
- Эффект магнитной передачи возникает между вкладками и соединительными накладками, на основе парамагнетизма, при этом вкладки и соединительные накладки изготавливают из магнитов, и магнитные полюса каждой вкладки и соответствующими ей соединительными накладками, которые направленны друг на друга, разноименны при неизменной полярности магнитов во вкладках во время работы роторно-поршневого двигателя. Благодаря притяжению разноименных магнитных полюсов друг к другу создается устойчивый эффект магнитной передачи.
- Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма между вкладками, изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем и соединительными накладками, изготовленными из магнитов. Благодаря силе притяжения магнитных полей соединительных накладок, между вкладками и соединительными накладками создается устойчивый эффект магнитной передачи.
- Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма, между вкладками, изготовленные из магнитов, и соединительными накладками, изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем. Благодаря силе притяжения магнитных полей вкладок создается устойчивый эффект магнитной передачи между вкладками и соединительными накладками.
Для возникновения и беспрепятственного действия эффекта магнитной передачи необходимо выполнение следующих условий:
- детали роторно-поршневого двигателя и всех устройств, механизмов и агрегатов, подверженные воздействию магнитных полей механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения и внешних соединительных модулей, при их использовании, за исключением деталей самого этого механизма и деталей внешнего соединительного модуля, изготавливают из твердых немагнитных материалов и сплавов, пара-, диа- и слабоферромагнитных материалов, не являющихся магнитами и не притягивающимися магнитами, для того, чтобы детали, изготовленные из магнитов или из ферромагнетиков, не притягивались бы к другим деталям устройства, тем самым не тормозили движение;
- корпус роторно-поршневого двигателя и корпус выходного роторного устройства при его наличии, подверженные воздействию магнитных полей, изготавливают из материалов, которым присущи минимальные потери на вихревые токи, для того, чтобы детали, изготовленные из магнитов, при движении вблизи корпуса или внутри корпуса, не возбуждали вихревые токи, тем самым не тормозили движение (согласно патенту RU 2708416 С1).
Функция предохранения в роторно-поршневых двигателях осуществляется одновременно с передачей и преобразованием движения. Это происходит за счет настройки сил взаимодействия между деталями, создающими эффект магнитной передачи как в механизме преобразования движения на основе магнетизма, гак и во внешнем соединительном модуле, при его наличии в конструкции роторно-поршневого двигателя, и этот эффект настраивается таким образом, чтобы детали, создающие этот эффект, проскальзывали друг относительно друга в случае возникновения всякого рода нештатных факторов, вызывающих резкое увеличение или резкое уменьшение скорости вращения одной из этих деталей (согласно патенту RU 2708416 С1).
Кроме того, при передаче равномерного движения через выходные роторные устройства на вал могут использоваться дополнительные устройства, выполняющие функцию предохранения, а именно: обгонные или предохранительные муфты, которые крепятся между вертикальными роторными устройствами или полым ротором и валом.
Сущность данного изобретений, его особенности и преимущества будут более понятны из описания работы единичных роторно-поршневых двигателей с блоками поршней, состоящими из 2-х и 4-х двухсторонних поршней, с ссылками на прилагаемые чертежи, где:
На Фиг. 1 - Роторно- поршневой двигатель с механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, фиг. 1.1 - вид спереди роторно-поршневого двигателя с горизонтальным роторным устройством в виде ротора (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где горизонтальное роторное устройство имеет жесткую валовую конструкцию,
фиг. 1.2 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с горизонтальным роторным устройством в виде ротора (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где горизонтальное роторное устройство имеет жесткую валовую конструкцию.
фиг. 1.3 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с горизонтальным роторным устройством в виде ротора (корпусного) со слой взаимодействия, где горизонтальное роторное устройство имеет жесткую валовую конструкцию.
фиг. 1.4 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с горизонтальным роторным устройством в виде полого ротора (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где полый ротор имеет жесткую валовую конструкцию,
фиг. 1.5 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с горизонтальным роторным устройством в виде полого ротора (корпусного), со слоем взаимодействия, где полый ротор имеет жесткую валовую конструкцию.
фиг. 1.6 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с горизонтальным роторным устройством в виде полого ротора (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где полый ротор имеет валовую конструкцию с функцией предохранения
фиг. 1.7 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с горизонтальным роторным устройством в виде полого ротора (корпусного) со слоем взаимодействия, где полый ротор имеет валовую конструкцию с функцией предохранения.
На Фиг. 2 - Роторно- поршневой двигатель с механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения.
фиг. 2.1 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде вспомогательного роторного устройства (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где вспомогательное роторное устройство имеет каркасную конструкцию (крепление на оси).
фиг. 2.2 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде вспомогательного роторного устройства (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где вспомогательное роторное устройства имеет жесткую валовую конструкцию.
фиг. 2.3 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде вспомогательного роторного устройства (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где вспомогательное роторное устройства имеет валовую конструкцию с функцией предохранения.
фиг. 2.4 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде вспомогательного роторного устройства (корпусного) со слоем слоем взаимодействия, где вспомогательное которное устройство имеет каркасную конструкцию (крепление к корпусу).
фиг. 2.5 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде вспомогательного роторного устройства (корпусного) со слоем взаимодействия, где вспомогательное роторное устройства имеет жесткую валовую конструкцию.
фиг. 2.6 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде вспомогательного роторного устройства (корпусного) со слоем взаимодействия, где вспомогательное роторное устройства имеет валовую конструкцию с функцией предохранения.
На Фиг. 3 - Роторно- поршневой двигатель с механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения.
фиг. 3.1 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде базового роторного устройства (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где базовое роторное устройство имеет каркасную конструкцию (крепление на оси).
фиг. 3.2 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде базового роторного устройства (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где базовое роторное устройства имеет жесткую валовую конструкцию.
фиг. 3.3 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде вспомогательного роторного устройства (бескорпусного) со слоем взаимодействия, где вспомогательное роторное устройства имеет валовую конструкцию с функцией предохранения.
фиг. 3.4- вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде базового роторного устройства (корпусного) со слоем взаимодействия, где базовое роторное устройство имеет каркасную конструкцию (крепление к корпусу).
фиг. 3.5 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде базового роторного устройства (корпусного) со слоем взаимодействия, где базовое роторное устройство имеет жесткую валовую конструкцию.
фиг. 3.6 - вид сбоку с 1/4 разрезом роторно-поршневого двигателя с вертикальным роторным устройством в виде базового роторного устройства (корпусного) со слоем взаимодействия, где базовое роторное устройство имеет валовую конструкцию с функцией предохранения.
На Фиг. 4 - Схемы профилей наружного и внутреннего кольца корпуса роторно-поршневого двигателя.
фиг. 4.1 - выпуклый профиль корпуса в виде овала (вертикального).
фиг. 4.2 - выпуклый профиль в виде усеченного овала (вертикального), усечение по наибольшему диаметру овала.
фиг. 4.3- выпуклый профиль в виде усеченного овала (вертикального), усечение по наименьшему диаметру овала.
фиг. 4.4 - выпуклый профиль в виде усеченного овала (вертикального), усечение по наименьшему и наибольшему диаметру овала (плоский профиль в виде прямоугольника с закругленными углами).
фиг. 4.5 - выпуклый профиль в виде овала (горизонтального).
фиг. 4.6 - выпуклый профиль в виде усеченного овала (горизонтального), усечение по наименьшему диаметру овала.
фиг. 4.7 - выпуклый профиль в виде усеченного овала (горизонтального), усечение по наибольшему диаметру овала.
фиг. 4.8 - выпуклый профиль в виде усеченного овала (горизонтального), усечение по наименьшему и наибольшему диаметру овала (плоский профиль в виде прямоугольника с закругленными углами).
На Фиг. 5 - Схемы профилей наружного и внутреннего кольца корпуса роторно-поршневого двигателя.
фиг. 5.1 - выпуклый профиль в виде окружности наружного и внутреннего кольца корпуса.
фиг. 5.2 - выпуклый профиль в виде окружности с усеченными внутренним и внешним профилями корпуса.
фиг. 5.3 - выпуклый профиль в виде окружности, усеченной с боковых сторон.
фиг. 5.4 - плоский профиль в виде квадрата с закругленными углами.
фиг. 5.5 - плоский профиль наружного кольца в виде прямоугольника (вертикального) и плоский профиль внутреннего кольца в виде прямоугольника с закругленными углами (вертикального)
фиг. 5.6 - плоский профиль наружного кольца в виде прямоугольника (горизонтального) и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде усеченного овала (горизонтального)
фиг. 5.7 - плоский профиль наружного кольца в виде прямоугольника (вертикального) и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде усеченного овала (вертикального)
фиг. 5.8 - плоский профиль наружного кольца в виде квадрата и плоский профиль внутреннего кольца в виде квадрата с закругленными углами.
фиг. 5.9 - плоский профиль наружного кольца в виде квадрата и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде окружности.
На Фиг. 6 - Схемы профилей наружного и внутреннего кольца корпуса роторно-поршневого двигателя.
фиг. 6.1 - выпуклый профиль наружного кольца в виде овала (вертикального) и выпуклой профиль внутреннего кольца в виде усеченного овала (вертикального)
фиг. 6.2 - выпуклый профиль наружного кольца в виде овала (вертикального) и плоский профиль внутреннего кольца в виде прямоугольника с закругленными углами.
фиг. 6.3 - выпуклый профиль наружного кольца в виде усеченной окружности и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде окружности.
фиг. 6.4 - выпуклый профиль наружного кольца в виде окружности и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде усеченной окружности.
фиг. 6.5 - плоский профиль наружного кольца в виде квадрата с закругленными углами и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде усеченной окружности.
фиг. 6.6 - плоский профиль наружного кольца в виде квадрата с закругленными углами и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде окружности.
фиг. 6.7 - выпуклый профиль наружного кольца в виде усеченного овала и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде окружности.
фиг. 6.8 - выпуклый профиль наружного кольца в виде усеченного окружности и выпуклый профиль внутреннего кольца в виде окружности.
На Фиг. 7 - Варианты схем разрыва эффекта магнитной передачи у механизма
преобразования движения на основе магнетизма, с функцией
предохранения
фиг. 7.1 - разрыв эффекта магнитной передачи в механизме преобразования движения на основе магнетизма, с функцией предохранения, за счет изменения полярности в слое взаимодействия, где слой взаимодействия расположен на вертикальном роторном устройстве.
фиг. 7.2 - разрыв эффекта магнитной передачи в механизме преобразования движения на основе магнетизма, с функцией предохранения, за счет изменения полярности во вкладках, где слой взаимодействия расположен на вертикальном роторном устройстве.
фиг. 7.3 - разрыв эффекта магнитной передачи в механизме преобразования движения на основе магнетизма, с функцией предохранения, за счет магнитных накладок, где слой взаимодействия расположен на вертикальном роторном устройстве.
фиг. 7.4 - разрыв эффекта магнитной передачи в механизме преобразования движения на основе магнетизма, с функцией предохранения, за счет изменения полярности в слое взаимодействия, где слой взаимодействия расположен на горизонтальном роторном устройстве.
фиг. 7.5 - разрыв эффекта магнитной передачи в механизме преобразования движения на основе магнетизма, с функцией предохранения, за счет изменения полярности во вкладках, где слой взаимодействия расположен на горизонтальном роторном устройстве.
фиг. 7.6- разрыв эффекта магнитной передачи в механизме преобразования движения на основе магнетизма, с функцией предохранения, за счет магнитных накладок, где слой взаимодействия расположен на горизонтальном роторном устройстве.
На Фиг. 8 - Схемы расположения магнитных накладок в роторно-поршневом двигателе, где слой взаимодействия расположен на вертикальном роторном устройстве (корпусном)
фиг. 8.1 - схема расположения магнитных накладок на корпусе вертикального роторного устройства.
фиг. 8.2 - схема расположения магнитных накладок на корпусе роторно-поршневого двигателя.
фиг. 8.3 - схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса вертикального роторного устройства,
фиг. 8.4 - схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса роторного - поршневого двигателя.
фиг. 8.5 - схема расположения магнитных накладок на корпусе вертикального роторного устройства и корпусе роторно-поршневого двигателя.
фиг. 8.6 - схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса роторного - поршневого двигателя и частью корпуса вертикального роторного устройства.
фиг. 8.7 - схема расположения магнитных накладок, когда они расположены на отдельном постаменте.
На Фиг. 9 - Схемы расположения магнитных накладок в роторно-поршневом двигателе, где слой взаимодействия расположен на бескорпусном вертикальном роторном устройстве.
фиг. 9.1 - схема расположения магнитных накладок на корпусе роторно-поршневого двигателя.
фиг. 9.2- схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса роторного - поршневого двигателя.
фиг. 9.3 - схема расположения магнитных накладок, когда они расположены на отдельном постаменте.
На Фиг. 10 - Схемы расположения магнитных накладок в роторно-поршневом двигателе, где слой взаимодействия расположен на горизонтальном роторном устройстве (бескорпусном).
фиг. 10.1 - схема расположения магнитных накладок на корпусе роторно-поршневого двигателя.
фиг. 10.2 - схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса роторного - поршневого двигателя,
фиг. 10.3 - схема расположения магнитных накладок, когда они расположены на отдельном постаменте.
На Фиг. 11 - Схемы расположения магнитных накладок в механизме преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, где слой взаимодействия расположен на горизонтальном роторном устройстве (корпусном).
фиг. 11.1 - схема расположения магнитных накладок на корпусе роторно-поршневого двигателя.
фиг. 11.2 - схема расположения магнитных накладок на корпусе горизонтального роторного устройства.
фиг. 11.3 - схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса роторного - поршневого двигателя.
фиг. 11.4 - схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса горизонтального роторного устройства.
фиг. 11.5 - схема расположения магнитных накладок на корпусе горизонтального роторного устройства и корпусе роторно-поршневого двигателя,
фиг. 11.6 - схема расположения магнитных накладок, когда они являются частью корпуса роторного - поршневого двигателя и частью корпуса горизонтального роторного устройства.
фиг. 11.7 - схема расположения магнитных накладок, когда они расположены на отдельном постаменте.
На Фиг. 12 - Схема расположение мертвых точек в роторно-поршневом двигателе в варианте, где преобразование движения происходит при частичном разрыве магнитной передачи, и блоки поршней состоят из двух поршней.
На Фиг. 13 - Схема расположение мертвых точек в роторно-поршневом двигателе в варианте, где преобразование движения происходит при полном разрыве магнитной передачи, и блоки поршней состоят из двух поршней.
На Фиг. 14 - Схема расположение мертвых точек в роторно-поршневом двигателе в варианте, где преобразование движения происходит при частичном разрыве магнитной передачи, и блоки поршней состоят из четырех поршней.
На Фиг. 15 - Схема расположение мертвых точек в роторно-поршневом двигателе в варианте, где преобразование движения происходит при полном разрыве магнитной передачи и блоки поршней состоят из четырех поршней.
На Фиг. 16 - Основные геометрические параметры корпуса роторно-поршневого двигателя.
На Фиг. 17 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью шариков, расположенных в сепараторах в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса.
На Фиг. 18 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью спиц (закрытый вариант).
На Фиг. 19 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью спиц (открытый вариант).
На Фиг. 20 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью соединительных пальцев, расположенных в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса.
На Фиг. 21 - Роторно-поршневой двигатель с соединением поршней в блоки поршней с помощью шариков, расположенных в замкнутых кольцевых выемках на внутренних стенках корпуса.
На Фиг. 22 - Роторно-поршневой двигатель с  разреза и с соединением поршней в блоки поршней с помощью внешних магнитных соединительных модулей, где соединительные пальцы проходят через горловину корпуса.
На Фиг. 23 - Роторно-поршневой двигатель с  разреза и с соединением поршней в блоки поршней с помощью внешних магнитных соединительных модулей, где соединительные пальцы располагаются вдоль корпуса роторно-поршневого двигателя.
На Фиг. 24 - Схемы расположения блоков поршней при работе роторно- поршневого двигателя, где блоки поршней состоят из 2-х поршней, и преобразование движения происходит при частичном разрыве магнитной передачи.
На Фиг. 25 - Схемы расположения блоков поршней при работе роторно- поршневого двигателя, где блоки поршней состоят из 4-х поршней, и преобразование движения происходит при частичном разрыве магнитной передачи.
На Фиг. 26 - Схемы расположения блоков поршней при работе роторно- поршневого двигателя, где блоки поршней состоят из 2-х поршней, и преобразование движения происходит при полном разрыве магнитной передачи.
На Фиг. 27 - Схемы расположения блоков поршней при работе роторно- поршневого двигателя, где блоки поршней состоят из 4-х поршней, и преобразование движения происходит при полном разрыве магнитной передачи.
Работа роторно-поршневых двигателей с блоками поршней, состоящих из 6-ти и более двухсторонних поршней, происходит аналогично работе вышеуказанных роторно-поршневых двигателей, с учетом соответствующих изменений по количеству поршней в блоке поршней, количеству мертвых точек и количеству коллекторов.
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.
Роторно-поршневой двигатель состоит из следующих основных деталей:
I) Корпуса 1 Фиг. 12-16, который является герметичной замкнутой полой емкостью в форме кольца, внутри которого происходит неравномерное движение (вращение), двух блоков поршней, которые делят внутреннюю часть корпуса на камеры переменного объема (камеру сжатия и камеру расширения), между которыми расположены мертвые точки. При этом в начале камеры сжатия и в конце камеры расширения расположены входной и выходной коллекторы;
II) Двух блоков двухсторонних поршней 2 и 3 Фиг. 12-15, которые неравномерно двигаются в корпусе 1, и каждый из которых состоит из четного количества двухсторонних поршней, которые в свою очередь состоят из щечек поршней 4.1, юбок поршней 4.2 Фиг. 17-23, соединительных модулей 5 и 6 Фиг. 17-23 соединяющих поршни в блоки поршней, и фиксатора 4.3 Фиг. 17-21 предназначенного для предотвращения движения назад блоков поршней в мертвых точках при расширение рабочих газов;
III) Выходного роторного устройства 7, способствующего механизму для преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения преобразовывать неравномерное движение двух блоков поршней в равномерное и принимающий это равномерное движение. Это устройство может быть горизонтальным роторным устройством 7.1 Фиг. 1 или вертикальным роторным устройством 7.2 Фиг. 2 -3;
IV) Механизма для преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения Фиг. 7-11, благодаря которому происходит передача неравномерного движения от блоков поршней 2 и 3 к выходному роторному устройству 7, с одновременным преобразованием этого неравномерного движения в равномерное. Данный механизм состоит из вкладок 8, слоя взаимодействия 9, и магнитных накладок 10, если их наличие предусмотрено конструкцией двигателя.
В конструкции роторно-поршневого двигателя могут применяться, при необходимости, такие детали как:
- вал 11 Фиг. 1-3, используемый как деталь, с помощью которой происходит крепление выходных роторных устройств к основанию, и передача движения другим агрегатам.
При этом выходное роторное устройство крепится к валу с помощью жесткого соединения 11.1 Фиг. 1-3 в виде сварки, шпоночного соединения и т.д. или с помощью обгонных или предохранительных муфт 11.2 Фиг. 2-3;
- ось 12 Фиг. 2-3, которая применяется как деталь, с помощью которой происходит крепление вертикального роторного устройства к основанию;
- блок подачи электроэнергии 13 Фиг. 1-3 применяется при использовании электромагнитов в деталях механизма преобразования движения на основе магнетизма или во внешних магнитных соединительных модулях;
- корпус выходного роторного устройства 14 Фиг. 1-3.
Для беспрепятственной работы роторно-поршневого двигателя необходимо возникновение и беспрепятственное действие эффекта магнитной передачи, для чего необходимо выполнение следующих условий:
- детали роторно-поршневого двигателя и всех устройств, и агрегатов, которые подвержены воздействию магнитных полей механизма преобразования движения па основе магнетизма с функцией предохранения и внешнего (магнитного) соединительного модуля при его наличии, за исключением деталей самого этого механизма и внешнего (магнитного) соединительного модуля, выполнены из твердых немагнитных материалов и сплавов, пара-, диа- и слабоферромагнитных материалов, нейтральных к действию магнитных полей, то есть из материалов, не являющихся магнитами и не притягивающимися магнитами, для того, чтобы детали, изготовленные из магнитов или из ферромагнетиков, не притягивались бы к другим деталям устройства, тем самым не тормозили движение;
- корпус роторно-поршневого двигателя и корпус выходного роторного устройства при его наличии, подверженные воздействию магнитных полей, изготавливают из материалов, которым присущи минимальные потери на вихревые токи, для того, чтобы детали, изготовленные из магнитов, при движении вблизи корпуса или внутри корпуса, не возбуждали вихревые токи, тем самым не тормозили движение (согласно патенту RU 2708416 С1).
I) Корпус 1 роторно-поршневого двигателя Фиг. 12-16, является герметичной замкнутой полой емкостью в форме кольца внутри которого происходит неравномерное движение (вращение) двух блоков поршней, которые делят внутреннию часть корпуса на камеры переменного объема (камеру сжатия и камеру расширения), между которыми расположены мертвые точки. При этом в начале камеры сжатия и в конце камеры расширения расположены входной и выходной коллекторы, а мертвая точка, находящаяся в конце камеры расширения, располагается между двумя коллекторами.
Под мертвыми точками в данном роторно-поршневом двигателе понимаются максимально удаленные места, от начала камер переменного объема, где отсутствует эффект магнитной передачи между вкладками блоков поршней тех, поршней, которые находятся в этих точках, и слоем взаимодействия. Для того, чтобы поршни блока поршней, находившегося в мертвых точках, начали движение, требуется внешние воздействие.
Верхняя мертвая точка расположена между началом камеры расширения и концом камеры сжатия, а нижняя мертвая точка расположена между концом камеры расширения и началом камеры сжатия, то есть между выходным и входным коллекторами Фиг. 12-15.
В зависимости от варианта преобразования движения за счет частичного или полного разрыва эффекта магнитной передачи механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, мертвые точки представляют из себя следующее:
- при частичном разрыве Фиг. 12, 14 это точки, в которых находятся поршни остановившегося блока поршней, и движение этих поршней, находящихся в мертвых точках, начинается за счет выталкивания их поршнями двигающегося блока поршней, который в последствии встает на их место. При этом возгорание топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания) при частичном разрыве во время преобразования (синхронизации) движения происходит в начале камеры расширения.
- при полном разрыве Фиг. 13, 15 это отрезок, длинна которого равна сумме длин двух двухсторонних поршней, и движение поршней блока поршней, находившихся в мертвых точках, начинается за счет возгорания топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания) и под действием давления расширяющихся газов, давящих на один или несколько поршней блока поршней, находящихся в мертвых точках. При этом возгорания топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания) происходит в верхней мертвой точке, когда поршни движущегося блока поршней сдвигают поршни неподвижного блока поршней из начала в конец мертвых точек.
При использовании блоков поршней, состоящих из 2-х двухсторонних поршней, корпус имеет одну камеру расширения и одну камеру сжатия с соответствующими коллекторами Фиг. 12, 14 и две мертвые точки (верхнюю и нижнюю), а при использовании блоков поршней, состоящих из 4-х двухсторонних поршней, корпус имеет две камеры расширения и две камеры сжатия с соответствующими коллекторами и 4-я мертвыми точками (двумя верхними и двумя нижними) Фиг. 13, 15, и при этом эти камеры чередуются между собой, то есть за каждой камерой расширения следует камера сжатия. При большем количестве двухсторонних поршней в блоке поршней количество переменных камер и мертвых точек увеличивается, но при этом всегда остается четным.
Полое кольцо, что представляет из себя корпус 1 роторно-поршневого двигателя, состоит из наружного кольца и внутреннего кольца, образованных вращением образующей плоской фигуры, состоящей из внутренней и внешней фигур, вокруг оси, лежащей в плоскости образующей плоской фигуры, но не проходящей через ее центр. Ось, вокруг которой вращается плоская фигура, то есть ось вращения, далее именуемая центральной осью роторно- поршневого двигателя, располагается вне образующей фигуры, а центр образующей плоской фигуры называется центральной точкой.
Окружность с наименьшим радиусом, то есть наименьшим расстоянием от корпуса до центральной оси, является горловиной корпуса, а окружность с наибольшим радиусом, то есть наибольшим расстоянием от корпуса до центральной оси, является экватором корпуса. . (https://graph.power.nstu.ru/wolchin/umm/Graphbook/book/001/038/01.htm, https://studfile.net/preview/3636633/page:20
Наружное и внутреннее кольца корпуса роторно- поршневого двигателя могут иметь следующие профили:
- выпуклые в виде окружности (открытый полый тор) или овала (частный случай эллипс) Фиг. 4-6;
- плоские с закругленными углами (супер эллипсы), при этом такими фигурами могут быть прямоугольник, квадрат, трапеция Фиг. 4-6;
- усечено - выпуклые, такие как усеченная окружность или усеченный овал (частный случай усеченный эллипс) Фиг. 4-6.
Профили наружного и внутреннего кольца корпуса роторно-поршневого двигателя могут быть как одинаковыми, так и различаться Фиг. 4-6. При этом профиль наружного кольца корпуса роторно-поршневого двигателя может также быть и плоской фигурой с прямыми углами: квадрат, прямоугольник и т.д.
Осью корпуса роторно-поршневого двигателя является замкнутая линия - окружность, проходящая через все центральные точки, образующиеся при вращении плоской образующей фигуры вокруг центральной оси.
Как правило сторона или стороны усечения располагаются со стороны действия эффекта магнитной передачи. Это делается для увеличения площади действия эффекта магнитной передачи и уменьшения расстояния между деталями, создающими эффект магнитной передачи, что усиливает этот эффект. Возможно и расположение стороны усечения на стороне, где отсутствует эффект магнитной передачи. Это делается для удобства расположения и крепления корпуса роторного - поршневого двигателя и навесного оборудования на нем.
II) Два блока поршней: первый блок поршней 2 и второй блок поршней 3, двигаются поочередно друг относительно друга внутри корпуса роторно-поршневого двигателя 1. Каждый из них состоит из соединительного модуля 5 (для первого блока поршней 2) и 6 (для второго блока поршней 3) для крепления поршней в свои блоки поршней, из четного количества двухсторонних поршней, каждый из которых состоит из двух днищ (щечек) 4.1, расположенных с двух сторон юбки поршня 4.2, поршневых колец различного назначения и фиксатора 4.3 в количестве от одного и до равного количеству поршней в блоке поршней, в зависимости от конструкции роторно-поршневого двигателя.
Для роторно-поршневого двигателя, где блок поршней состоит из двух двухсторонних поршней, первый блок поршней 2 состоит из двухсторонних поршней 2.1 и 2.2 и соединительного модуля 5, а второй блок поршней 3 состоит из двухсторонних поршней 3.1 и 3.2, и соединительного модуля 6 Фиг. 17-23.
Для роторно-поршневого двигателя, где блок поршней состоит из четырех двухсторонних поршней, первый блок поршней 2 состоит из двухсторонних поршней 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4 и соединительного модуля 5, а второй блок поршней 3 состоит из двухсторонних поршней 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4 и соединительного модуля 6.
Профиль двухсторонних поршней со стороны днищ (щечек), как правило, совпадает с внутренним профилем фигуры корпуса 1, но может и отличаться в зависимости от конструкции роторно-поршневого двигателя.
Соединительные модули 5 и 6 выполняются в двух вариантах: внутренние соединительные модули, которые располагаются внутри корпуса, и внешние (магнитные) соединительные модули, которые располагаются с внешней части корпуса.
Вариант 1. Внутренние соединительные модули.
Для первого блока поршней 2 состоят из:
- спиц 5.1 (открытый вариант Фиг. 19 и закрытый вариант Фиг. 18);
- шариков, находящихся в сепараторе 5.2, расположенном в замкнутой кольцевой выемке 5.3, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 17;
- шариков 5.4 расположенных в замкнутой кольцевой выемке 5.5, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 21;
- соединительных пальцев 5.6, расположенных в замкнутой кольцевой выемке 5.7, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 20.
Для второго блока поршней 3 состоят из:
- спиц 6.1 (открытый вариант Фиг. 19 и закрытый вариант Фиг. 18);
- шариков, находящихся в сепараторе 6.2, расположенном в замкнутой кольцевой выемке 6.3, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 17;
- шариков 6.4, расположенных в замкнутой кольцевой выемке 6.5, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 21;
- соединительных пальцев 6.6, расположенных в замкнутой кольцевой выемке 6.7, на внутренней стенке корпуса 1, Фиг. 20.
В варианте 1 количество двухсторонних поршней в блоке поршней не вносит значительных изменений в конструкцию внутренних соединительных модулей.
Вариант 2. Внешние (магнитные) соединительные модули состоят из соединительных спиц 5.9 и 6.9, и соединительных накладок 5.8 и 6.8 и располагаются они с внешней части корпуса, как на стороне, где отсутствует действие эффекта магнитной передачи, создаваемого механизмом преобразования движения на основе магнетизма, так и на стороне, где действует эффект магнитной передачи, создаваемый механизмом преобразования движения на основе магнетизма. Количество соединительных накладок 5.8 и 6.8 равно количеству двухсторонних поршней в блоке поршней, и соединительные накладки взаимодействуют с юбками двухсторонних поршней, а при расположении в юбках двухсторонних поршней вкладок 8 механизма преобразования движения на основе магнетизма, соединительные накладки 5.8 и 6.8 взаимодействуют с вкладками 8. Взаимодействие соединительных накладок 5.8 и 6.8 с юбками поршней 4.2 или с вкладками 8 механизма преобразования движения на основе магнетизма, происходит на бесконтактной основе, за счет эффекта магнитной передачи, через корпус роторно-поршневого двигателя. При расположении соединительных накладок 5.8 и 6.8 на стороне, где действует механизм преобразования движения на основе магнетизма, соединительные накладки 5.8 и 6.8 действуют и как вкладки 8, то есть одновременно являются соединительными накладками 5.8 и 6.8 внешнего соединительного модуля и вкладками 8 механизма преобразования движения на основе магнетизма.
- Для первого блока поршней 2, состоящего из 2-х двусторонних поршней, внешний соединительный модуль состоит из 2-х соединительных накладок 5.8 и одной соединительной спицы 5.9, которая проходит через горловину роторно-поршневого двигателя Фиг. 22, или располагается вдоль корпуса 1 Фиг. 23.
- Для первого блока поршней 2, состоящего из 4-х двусторонних поршней, внешний соединительный модуль состоит из 4-х соединительных накладок 5.8 и одной соединительной спицы 5.9, которая проходит через горловину роторно-поршневого двигателя, или располагается вдоль корпуса.
- Для второго блока поршней 3, состоящего из 2-х двусторонних поршней, внешний соединительный модуль состоит из 2-х соединительных накладок 6.8 и одной соединительной спицы 6.9, которая проходит через горловину роторно-поршневого двигателя Фиг. 22, или располагается вдоль корпуса 1 Фиг. 23.
- Для второго блока поршней 3, состоящего из 4-х двусторонних поршней, внешний соединительный модуль состоит из 4-х соединительных накладок 6.8 и одной соединительной спицы 6.9, которая проходит через горловину роторно-поршневого двигателя, или располагается вдоль корпуса 1.
Для блоков поршней, состоящих из 6-ти и более двухсторонних поршней, количество соединительных накладок 5.8 и 6.8 будет от 6-ти и более, при этом соединительных спиц 5.9 и 6.9 будет по одной штуке.
При использовании внешнего соединительного модуля в конструкции роторно-поршневого двигателя соединительные накладки 5.8 и 6.8 внешнего соединительного модуля и юбки двухсторонних поршней 4.2 изготавливают из следующих материалов:
А) Магнитов, то есть из постоянных магнитов или электромагнитов с различным расположением магнитных полей.
А1) Магнитов с односторонним расположением магнитных полей и с ярко выраженным магнитным полюсом, то есть магнитов, имеющих два и более полюса, которые расположены определенным образом, за счет чего сила магнитного поля с одной стороны магнита намного больше, чем на других его сторонах, где она крайне мала или полностью отсутствует, то есть ее действием по отношению к максимальному магнитному полю можно пренебречь и сторона обладающая максимальным магнитным полем имеет ярко выраженный магнитный полюс; к таким магнитам относятся:
- постоянные магниты, сконфигурированные методом магнитной сборки Хальбаха, то есть магниты, где магнитное поле с одной стороны практически полностью отсутствует благодаря особому расположению элементов сборки;
- магниты, изготовленные в виде подковы, с расположением разноименных полюсов на противоположных торцах подковы;
- магниты, где полюса одного знака расположены с торца или внутри центра тела, а полюса противоположенного знака расположены на одной из поверхностей тела;
- а также и другие магниты, обладающие схожими свойствами, (по материалам сайта http://valtar.ru/Magnets4/mag_4_13.htm)
А2) Постоянных магнитов с различной конфигурацией магнитных полей, то есть магнитов, причиной возникновения магнитных полей которых является движущийся заряд.
A3) Электромагнитов, то есть магнитов, причиной возникновения магнитного поля которых является токовый заряд.
Б) Материалов, хорошо притягивающихся магнитными полями, то есть материалов, проявляющих парамагнитные свойства в магнитном поле, к которым относятся:
- парамагнетики - материалы, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля  и имеют положительную магнитную восприимчивость, то есть притягиваются магнитами, такие как вольфрам, магний и сплавы на их основе и другие материалы, обладающие схожими свойствами;
- ферромагнитные магнитомягкие материалы, то есть материалы с большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, быстро намагничивающиеся и быстро теряющие магнитные свойства при снятии магнитного поля, такие как аморфные магнитные материалы, электротехнические стали, магнитомягкие ферриты, сплавы железа с никелем или железа с никелем и кобальтом и другие материалы, обладающие схожими свойствами;
- ферромагнитные магнитотвердые материалы, то есть материалы с большой магнитной проницаемостью и большой коэрцитивной силой; при этом детали механизма для преобразования движения, изготовленные из этого материала, изначально не намагничены, то есть эти детали перед сборкой не превращают в постоянный магнит.
Фиксатор 4.3 Фиг. 17-23 служит для предотвращения движения назад блоков поршней, которые стоят в мертвых точках и располагаются с внутренней или с наружной части корпуса роторно-поршневого двигателя в зависимости от того, какой вариант соединительных модулей принят у роторно-поршневого двигателя, при этом у внешнего соединительного модуля может быть внешний или внутренний, или одновременно оба типа (внешний и внутренний) фиксаторов и их количество в роторно поршневом двигателе может быть от одного и до равного количеству поршней в блоке поршней.
III) Выходное роторное устройство 7 способствует механизму преобразования движения на основе магнетизма с функцией преобразования преобразовывать неравномерное движение в равномерное и принимать это равномерное движение. Это происходит за счет расположения на выходном роторном устройстве 7 слоя взаимодействия 9 механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения. Все выходные роторные устройства 7 в роторно-поршневом двигателе в зависимости от расположения магнитного поля, возникающего между вкладками и слоем взаимодействия в механизме преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения (параллельно или перпендикулярно центральной оси роторно-поршневых двигателей), могут быть горизонтальными 7.1 или вертикальными 7.2 роторными устройства.
А) Горизонтальное роторное устройство 7.1 может быть выполнено в виде:
- ротора 7.11 Фиг. 1;
- полого ротора 7.12 Фиг. 1, который располагается на валу 11 и передает равномерное движения агрегатам через вал 11 Фиг. 1, при этом он может быть жестко закрепленным 11.1 Фиг. 1 или крепиться через обгонные или предохранительные муфты 11.2 Фиг. 1 на валу 11. При этом горизонтальное роторное устройство 7.1 может обладать корпусом 14 Фиг. 1 или быть бескорпусным Фиг. 1.
Б) Вертикальное роторное устройство 7.2 может быть двух видов в соответствии с выполняемыми рабочими функциями:
- Вспомогательное роторное устройство 7.21 Фиг. 2, в виде маховика или вспомогательного рабочего органа, или вспомогательного комбинированного устройства, которое выполняет функцию маховика и вспомогательного рабочего органа. Функция вспомогательного роторного устройства состоит в приеме равномерного движения от механизма преобразования неравномерного движения на основе магнетизма с функцией предохранения и передачи этого равномерного движения, как через вал 11, на котором оно расположено, так и бесконтактным способом, за счет эффекта магнитной передачи, к другим устройствам и агрегатам с возможностью выполнения вспомогательных функций (охлаждения, предохранения и т.д.).
- Базовое роторное устройство 7.22 Фиг. 3, в виде рабочего органа агрегата или базового комбинированного устройства, которое выполняет функцию маховика и рабочего органа агрегата. Функция базового роторного устройства состоит в приеме равномерного движения от механизма преобразования неравномерного движения на основе магнетизма с функцией предохранения и выполнении основной работы агрегата с возможностью передачи равномерного движения другим устройствам или агрегатам, как через вал 11, так и бесконтактным способом.
При этом вертикальное роторное устройство 7.2 может обладать корпусом 14 Фиг. 2-3, или быть бескорпусным Фиг. 2-3.
Выходные роторные устройства могут иметь следующие виды конструкций крепления к основанию:
А) каркасная (простая) конструкция, которую имеют те вертикальные роторные устройства 7.2, где крепление к основанию происходит за счет оси 12 Фиг. 2-3, на которой располагается вертикальное роторное устройство или за счет корпуса 14 (при наличии корпуса у вертикальных роторных устройств) Фиг. 2-3, при этом крепление внутри корпуса может происходить как за счет оси 12 Фиг. 2-3, так и за счет крепления внешней части вертикальных роторных устройств к корпусу или одновременно оси и корпуса; Б) валовую конструкцию, которую имеют все горизонтальные роторные устройства и те вертикальные роторные устройства, которые располагаются на валу 11 Фиг. 1-3, и при этом валовая конструкция может быть:
- жесткой валовой конструкцией, когда вертикальные роторные устройства 7.2 и горизонтальные роторные устройства, в виде полого ротора 7.12 жестко крепятся па валу (с помощью сварки, шпонки и т.д), и при этом ротор 7.11 горизонтального роторного устройства изначально имеет простую валовую конструкцию Фиг. 1-3;
- валовой конструкцией с функцией предохранения, когда вертикальные роторные устройства 7.2 и горизонтальные роторные устройства, в виде полого ротора 7.12, крепятся на валу 11 с помощью обгонных или предохранительных муфт 11.2 Фиг. 1-3.
IV) Механизм преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения одновременно передает и преобразовывает неравномерное вращательное движение двух блоков поршней 2 и 3 в равномерное вращение выходного роторного устройства 7. При этом этот механизм состоит из вкладок 8 слоя взаимодействия 9 и магнитных накладок 10, если они предусмотрены конструкцией.
Передача движения происходит бесконтактным способом от движущегося блока поршней 2 или 3 через корпус роторно-поршневого двигателя и корпус выходного роторного устройства, при его наличии, на выходное роторное устройство 7, за счет создания устойчивого эффекта магнитной передачи между вкладками 8 движущегося блока поршней и слоем взаимодействия 9, расположенном на выходном роторном устройстве 7, и при одновременном отсутствии эффекта магнитной передачи между вкладками 8 блока поршней, стоящего в мертвых точках на время нахождения поршней этого блока в них и слоем взаимодействия 9, расположенном на выходном роторном устройстве 7.
Преобразование (синхронизация) неравномерного движения механизмом преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения может быть выполнено двумя вариантами:
А) За счет частичного разрыва эффекта магнитной передачи между слоем взаимодействия 9 и всеми вкладками 8 одного из блоков поршней. Это происходит благодаря выталкиванию из мертвых точек одного блока поршней, ранее стоявшего в них, другим блоком поршней, который в это время совершает движение и оказывается в этих мертвых точках, то есть постоянному нахождению поршней одного из блоков поршней в мертвых точках. При этом, как только блок поршней покинул мертвые точки, в начале камеры расширения, происходит возгорание топлива (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания), и блок поршней, который переместился в начало камеры расширения, начинает движение под действием давления рабочих газов, и между вкладками этого блока поршней и слоем взаимодействия возникает устойчивый эффект магнитной передачи, благодаря которому движение от движущегося блока поршней передается выходному роторному устройству Фиг. 12,14. Б) За счет полного разрыва эффекта магнитной передачи между слоем взаимодействия 9 и вкладками 8 всех блоков поршней в мертвых точках. Это происходит благодаря нахождению в мертвых точках одновременно всех блоков поршней, когда происходит смена движущихся блоков поршней за счет выталкивания из начала мертвых точек поршней одного блока поршней, ранее стоявшего в них, в конец мертвых точек, другими поршнями другого блока поршней, который в это время заканчивает совершать движение и встает в начало мертвых точек. При этом, как только поршни двух блоков поршней встали в начало и в конец мертвых точек, в верхней мертвой точке между поршнями происходит возгорание топливо (под действием сжатия или при помощи свечи зажигания), и поршни блока поршней, которые ранее стояли в мертвых точках под действием давления рабочих газов начинают движение и выходят из мертвых точек. Между вкладками этого блока поршней и слоем взаимодействия возникает устойчивый эффект магнитной передачи и происходит передача движения от движущегося блока поршней к выходному роторному устройству. При этом в обоих вариантах во время смены движущихся блоков поршней выходное роторное устройство со слоем взаимодействия продолжает вращаться под действием силы инерции Фиг. 13, 15.
Расположение и функционирование деталей механизма для преобразования движения на основе магнетизма могут быть следующими:
1) Вкладки 8 предназначены для передачи и преобразования движения от блоков поршней 2 и 3 к слою взаимодействия 9, на бесконтактной основе, за счет эффекта магнитной передачи. Количество и расположение вкладок 8 в каждом блоке поршней 2 и 3 одинаково, при этом количество их может быть от одной и до равного количеству двухсторонних поршней в блоке поршней, при условии, что данного количества будет достаточно, чтобы действовал механизм преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения. Вкладки 8 могут располагаться как внутри корпуса, так и снаружи корпуса:
А) При расположении внутри корпуса роторно-поршневого двигателя вкладки 8 располагаются в юбках поршней 4.2:
- для блоков поршней, состоящих из 2-х двухсторонних поршней, количество вкладок 8 в каждом блоке поршней может быть одна или две.
- для блоков поршней, состоящих из 4-х двухсторонних поршней, количество вкладок 8 в каждом блоке поршней может быть одна, две. три или четыре.
При большем количестве поршней в блоке поршней количество вкладок 8 равно от одного и до соответствующего количеству поршней в блоке поршней. Б) При расположении снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя вкладки 8 могут быть:
- отдельной деталью;
- частью соединительных накладок 5.8 и 6.8. то есть совмещать в себе действие соединительных накладок 5.8 и 6.8 соединительного модуля, и одновременно быть вкладками 8 механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения. Этот вариант возможен при использовании внешнего (магнитного) соединительного модуля на стороне, где действует эффект магнитной передачи механизма преобразования на основе магнетизма с функцией предохранения (расположение и используемые материалы во вкладках, согласно патенту RU 2708416 С1).
Существуют следующие виды совместимости используемых материалов для изготовления вкладок 8, размещенных снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя и юбок поршней 4.2, включая и случаи, когда соединительные накладки 5.8 и 6.8 совмещают в себе функцию вкладок 8:
A) Эффект магнитной передачи возникает между юбками поршней 4.2 и вкладками 8, расположенными снаружи корпуса, на основе парамагнетизма, при этом юбки поршней 4.2 и вкладки 8 изготавливают из магнитов и магнитный полюс каждой юбки поршней 4.2 и магнитный полюс соответствующей ей вкладки 8, которые направленны друг на друга, разноименны, при неизменной полярности магнитов во вкладках во время работы роторно
- поршневого двигателя. Благодаря притяжению разноименных магнитных полюсов друг к другу создается устойчивый эффект магнитной передачи.
Б) Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма между юбками поршней 4.2, расположенными в двухсторонних поршнях и изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем, но при этом не являющихся магнитом, и вкладками 8, расположенными снаружи корпуса и изготовленными из магнитов. Благодаря силе притяжения магнитных полей вкладок 8 создается устойчивый эффект магнитной передачи между вкладками 8 и юбками поршней 4.2.
B) Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма между юбками поршней 4.2, расположенными в двухсторонних поршнях и изготовленными из магнитов, и вкладками 8, расположенными снаружи корпуса 1 и изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем, но при этом не являются магнитом. Благодаря силе притяжения магнитных полей юбок поршней 4.2 создается устойчивый эффект магнитной передачи между юбками поршней 4.2 и вкладками 8.
Существуют следующие виды совместимости материалов, используемых для изготовления соединительных накладок 5.8 и 6.8 внешних (магнитных) соединительных модулей 5 и 6 и вкладок 8 механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения, которые расположены в юбке поршней 4.2:
А) Эффект магнитной передачи возникает между вкладками 8 и соединительными накладками 5.8 и 6.8, на основе парамагнетизма. При этом вкладки 8 и соединительные накладки 5.8 и 6.8 изготавливают из магнитов, и магнитные полюса каждой вкладки 8 и соответствующими ей соединительными накладками 5.8 и 6.8, которые направлены друг на друга, разноименны при неизменной полярности магнитов во вкладках во время работы роторно-поршневого двигателя. Благодаря притяжению разноименных магнитных полюсов друг к другу создается устойчивый эффект магнитной передачи.
Б) Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма между вкладками 8, изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем и соединительными накладками 5.8 и 6.8, изготовленными из магнитов. Благодаря силе притяжения магнитных полей соединительных накладок 5.8 и 6.8, между вкладками 8 и соединительными накладками 5.8 и 6.8 создается устойчивый эффект магнитной передачи.
В) Эффект магнитной передачи возникает на основе парамагнетизма между вкладками 8, изготовленными из магнитов, и соединительными накладками 5.8 и 6.8. изготовленными из материалов, хорошо притягивающихся магнитным полем. Благодаря силе притяжения магнитных полей вкладок 8 создается устойчивый эффект магнитной передачи между вкладками 8 и соединительными накладками 5.8 и 6.8.
Все варианты применяется во всех случаях, за исключением, когда невозможно создание рабочего роторно-поршневого двигателя по тем или иным техническим и конструктивным причинам.
2) Слой взаимодействия 9 предназначен для приема движения от вкладок 8 движущегося блока поршней 2 или 3 и помощи в преобразовании неравномерного движения от этих блоков в равномерное движение выходного роторного устройства 7. Слой взаимодействия 9 располагается по всей длине окружности выходного роторного устройства 7, которое может быть выполнен в виде горизонтального роторного устройства 7.1 или вертикального роторного устройства 7.2:
А) Горизонтальное роторное устройство 7.1 может быть ротором 7.11, или полым ротором 7.12, который располагается на валу 11 Фиг. 1;
Б) Вертикальное роторное устройства 7.2 в зависимости от выполняемых рабочих функций может быть вспомогательным роторным устройством 7.21 Фиг. 2 или базовым роторным устройством 7.22 Фиг. З.
3) Магнитные накладки 10, если их наличие предусмотрено конструкцией роторно-поршневого двигателя, служат для прерывания эффекта магнитной передачи между вкладками 8 одного или двух блоков поршней, когда они находятся в мертвых точках, и слоем взаимодействия 9. Магнитные накладки 10 располагаются между вкладками 8 блока поршней, стоящего в мертвых точках и слоем взаимодействия 9, и их количество равно количеству вкладок 8 в одном из блоков поршней Фиг 8-11. Расположение, используемые материалы в магнитных накладках и их количество согласно патенту RU 2708416 С1.
Магнитные накладки могут располагаться следующим образом:
- на корпусе роторно-поршневого двигателя (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя) Фиг. 8-11;
- на корпусе агрегата, если этот корпус предусмотрен конструкцией Фиг. 8, 11;
- на корпусе роторно-поршневого двигателя и корпусе агрегата, если корпус агрегата предусмотрен конструкцией (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя) Фиг. 8,11;
- на отдельном постаменте Фиг. 8-11;
- являются частью корпуса роторно-поршневого двигателя (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя) Фиг. 8-11;
- являются частью корпуса агрегата, если этот корпус предусмотрен конструкцией Фиг. 8,11;
- являются частью корпуса роторно-поршневого двигателя и частью корпуса агрегата, если этот корпус предусмотрен конструкцией (за исключением, когда вкладки расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя) Фиг. 8,11. Возможны 2 способа прерывания эффекта магнитной передачи:
1-й способ. С использованием магнитных накладок 10 (патент RU 2708416 О) Прерывание эффекта магнитной передачи происходит за счет установки магнитных
накладок 10, выполненных из диамагнетиков или магнитов, которые и разрывают магнитную передачу, между вкладками 8 в тех блоках поршней, которые стоят в мертвых точках, и той частью слоя взаимодействия 9, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок 8 в тех блоках поршней, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест Фиг. 7, фиг. 7.3, фиг. 7.6 (совместимость по применению материалов во вкладках, слое взаимодействия и магнитных накладках согласно патенту RU 2708416 С1).
2-й способ. Без использования магнитных накладок (патент RU 2708416 С1): Прерывание эффекта магнитной передачи происходит за счет смены полярности в
электромагнитах в той части слоя взаимодействия 9, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок 8 в тех блоках поршней, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест, благодаря чему создается отталкивающая сила на основе одноименных магнитных полюсов между вкладками 8 того блока поршней, который стоит в мертвых точках, и той частью слоя взаимодействия 9, которая находится напротив мест расположения вкладок 8 в тех блоках поршней, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест при обязательным условии, что вкладки изготовлены из магнитов, и магнитные полюса вкладок и магнитные полюса слоя взаимодействия, направленные друг на друга, разноименны Фиг. 7, фиг. 7.1, фиг. 7.4 (совместимость по применению материалов во вкладках, слое взаимодействия и магнитных накладках согласно патенту RU 2708416 С1);
Прерывание эффекта магнитной передачи происходит за счет смены полярности в электромагнитах во вкладках 8 тех блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, благодаря чему создается отталкивающая сила на основе одноименных магнитных полюсов, между вкладками 8 того блока поршней, который стоит в мертвых точках, и той частью слоя взаимодействия 9, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок 8 тех блоков поршней, которые стоят в мертвых точках, на время прохождения этих мест при обязательным условии, что вкладки изготовлены из магнитов, и магнитные полюса вкладок и магнитные полюса слоя взаимодействия, направленные друг на друга, разноименны Фиг. 7, фиг. 7.2, фиг. 7.5 (совместимость по применению материалов во вкладках, слое взаимодействия и магнитных накладках согласно патенту RU 2708416 С1). Все варианты применяется во всех случаях, за исключением, когда невозможно создания рабочего роторно-поршневого двигателя по тем или иным техническим и конструктивным причинам.
Функция предохранения в механизме преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения осуществляется одновременно с передачей и преобразованием движения. Это происходит за счет настройки сил взаимодействия между деталями, создающими эффект магнитной передачи, а именно: между вкладками 8 и слоем взаимодействия 9, между юбками поршней 4.2 и вкладками 8, когда вкладки 8 расположены снаружи корпуса роторно-поршневого двигателя. Этот эффект настраивается таким образом, чтобы эти детали проскальзывали друг относительно друга в случае возникновения всякого рода нештатных факторов, вызывающих резкое увеличение или резкое уменьшение скорости вращения одной из этих деталей (согласно патенту RU 2708416 С1).
Кроме того, при передаче равномерного движения через выходные роторные устройства 7 на вал 11 другим агрегатам могут использоваться дополнительные устройства, выполняющие функцию предохранения - обгонные или предохранительные муфты 11.2, которые крепятся между выходным роторным устройствам 7 и валом 11.
Для более четкого представления изобретения рассмотрим принцип работы роторно -поршневого двигателя в зависимости от расположения блоков поршней в процессе их вращательно-колебательного движения (движения), с указанием на чертежи Фиг. 24-27.
При этом принцип работы всех роторно-поршневых двигателей с различными механизмами преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения одинаковый, независимо от типа, технических и конструктивных параметров роторно -поршневого двигателя.
Перед началом работы у всех роторно-поршневых двигателей механизм преобразования движения на основе магнетизма настраивается таким образом, чтобы сила взаимодействия между слоем взаимодействия 9 и вкладками 8 создавала, с одной стороны, устойчивый эффект магнитной передачи, а с другой стороны, в случае перегрузки, проявляющейся в виде резкого торможение или увеличения скорости вращения выходного роторного устройства 7 (со слоем взаимодействия 9) или блоков поршней 2 и 3 (с вкладками 8, которые располагаются как внутри, так и снаружи корпуса), вызывала проскальзывание слоя взаимодействия 9 или вкладок 8 друг относительно друга, тем самым предохраняя от повреждений при нештатных ситуаций как сам роторно-поршневой двигатель, так и выходное роторное устройство 7 и агрегаты, которым передается движение.
Таким образом, механизм для преобразования движения на основе магнетизма выполняет функцию предохранения. Кроме того, дополнительная функция предохранения возможна, когда вертикальные роторные устройства или полый вал горизонтального роторного устройства имеют валовую конструкцию с функцией предохранения, когда крепление к основанию производится за счет использования в этой конструкции обгонных или предохранительных муфт 11.2.
После настройки механизма для преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения роторно-поршневой двигатель запускается в работу.
В варианте преобразования движения за счет частичного прерывания эффекта магнитной передачи воспламенение рабочей смеси происходит в начале камеры расширения (для блоков поршней, состоящих из 2-х двухсторонних поршней Фиг. 24, фиг. 24.1) или в начале двух камер расширения (для блоков поршней, состоящих из 4-х двухсторонних поршней Фиг. 25, фиг. 25.1) корпуса 1, с помощью свечи зажигания или при помощи сжатия;
В варианте преобразования движения за счет полного прерывания эффекта магнитной передачи воспламенение рабочей смеси происходит в одной верхней мертвой точке (для блоков поршней, состоящих из 2-х двухсторонних поршней Фиг. 26, фиг. 26.1), или в двух верхних мертвых точках (для блоков поршней, состоящих из 4-х двухсторонних поршней Фиг. 27, фиг. 27.1) корпуса 1, с помощью свечи зажигания или при помощи сжатия.
Блок поршней 2, вместе с вкладками 8, находящимися, как внутри корпуса 1, так и снаружи корпуса 1 (как отдельная деталь или как часть соединительного модуля 5), начинает вращаться под действием расширения рабочих газов, давящих на поршень 2.1 Фиг. 24, фиг. 24.2, Фиг. 26, фиг. 26.2 или одновременно на поршни 2.1 и 2.3 Фиг. 25, фиг. 25.2, Фиг. 27, фиг. 27.2. Это происходит благодаря соединительному модулю 5 (внешнему или внутреннему), который соединяет поршни 2.1, 2.2 или 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 в блок поршней 2. Между слоем взаимодействия 9, находящимся на выходном роторном устройстве 7 и вкладками 8 блока поршней 2 после начало движения, возникает устойчивый эффект магнитной передачи за счет притяжения этих деталей друг к другу на основе парамагнетизма (согласно патенту, RU 2708416 С1). Благодаря этому эффекту вращение блока поршней 2 передается выходному роторному устройству 7 бесконтактным способом, и при этом второй блок поршней 3 стоит в мертвых точках. Это происходит за счет фиксатора 4.3, который удерживает блок поршней 3 в мертвых точках, и разрыва эффекта магнитной передачи между блоком поршней 3 и вращающимся слоем взаимодействия 9 Фиг. 24, фиг. 24.1-фиг. 24.3, Фиг. 25, фиг. 25.1-фиг. 25. 2, Фиг. 26, фиг. 26.1-фиг. 26 3, Фиг. 27, фиг. 27.1-фиг. 27.4.
Способ разрыва эффекта магнитной передачи зависит от варианта применяемого механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения в роторно- поршневом двигателе (согласно патенту RU 2708416 С1), а именно: При использовании магнитных накладок Фиг. 8-11, разрыв происходит на основе диамагнетизма, за счет магнитных накладок 10, которые прерывают эффект магнитной передачи между вкладками 8 блока поршней 3 и слоем взаимодействия 9, пока блок поршней 3 стоит в мертвых точках. Без применения магнитных накладок Фиг. 8-11:
- разрыв происходит за счет изменения полярности в электромагнитах вкладок 8 блока поршней 3, во время остановки в мертвых точках, в результате чего создается отталкивающая сила между одноименными магнитными полюсами вкладок 8 второго блока поршней 3 и той частью слоя взаимодействия 9, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок 8 второго блока поршней 3, на время прохождения этих мест.
- разрыв происходит за счет изменения полярности в электромагнитах в слое взаимодействия 9, который при вращении находится напротив вкладок 8 второго блока поршней 3, в результате чего создается отталкивающая сила между одноименными магнитными полюсами вкладок 8 второго блока поршней 3 и той частью слоя взаимодействия 9, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок 8 второго блока поршней 3, на время прохождения этих мест.
Достигнув границы камеры расширения и сжав до нужного давления рабочую смесь в камере сжатия, поршни первого блока поршней 2, перемещаясь, встают в мертвые точки.
При частичном разрыве эффекта магнитной передачи поршни первого блока поршней 2 сдвигают с мертвых точек поршни второго блока поршней 3, ранее стоявшие в этих точках, и встают на их места Фиг. 24, фиг. 24.3 - фиг. 24. 4, Фиг. 25, фиг. 25.2-фиг. 25. 3.
При полном разрыве эффекта магнитной передачи поршни первого блока поршней 2 сдвигают с начала в конец мертвых точек поршни блока поршней 3 и встают в начало мертвых точек Фиг. 26, фиг. 27.3, Фиг. 27, фиг. 27.3-фиг. 27.4.
Одновременно с этим происходит разрыв магнитной передачи между вкладками 8 блока поршней 2 и той частью слоя взаимодействия 9, которая, вращаясь, находится напротив мест расположения вкладок 8 блока поршней 2, на время прохождения этих мест, и этот разрыв (эффекта магнитной передачи) происходит в зависимости от варианта применяемого механизма преобразования движения на основе магнетизма с функцией предохранения в роторно- поршневом двигателе (согласно патенту, RU 2708416 С1):
При использовании магнитных накладок Фиг. 8-11 разрыв происходит на основе диамагнетизма, за счет магнитных накладок 10, которые прерывают эффект магнитной передачи между вкладками 8 блока поршней 2 и слоем взаимодействия 9, пока блок поршней 2 стоит в мертвых точках.
Без применения магнитных накладок Фиг. 8-11:
- разрыв происходит за счет изменения полярности в электромагнитах вкладок 8, которые расположены в первом блоке поршней 2, на время остановки в мертвых точках,
в результате чего создается отталкивающая сила между одноименными магнитными полюсами вкладок 8 первого блока поршней 2 и той частью слоя взаимодействия 9, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок 8 первого блока поршней 2, на время прохождения этих мест.
- разрыв происходит за счет изменения полярности в электромагнитах в слое взаимодействия 9, который при вращении находится напротив вкладок 8 первого блока поршней 2, в результате чего создается отталкивающая сила между одноименными магнитными полюсами вкладок 8 первого блока поршней 2 и той частью слоя взаимодействия 9, которая при вращении находится напротив мест расположения вкладок 8 первого блока поршней 3, на время прохождения этих мест.
При этом выходное роторное устройство 7, во время смены вращения блоков поршней 2 на блок поршней 3 продолжает вращаться благодаря инерции.
В варианте, где преобразование происходит за счет частичного разрыва магнитной передачи, после того, как поршни блока поршней 2 сдвинули поршни блока поршней 3 с мертвых точек и встали на их место, рабочая смесь, находящаяся между поршнями 2.1 и
3.2 или между 2.1 и 3.2, 2.3 и 3.4, раннее поступившая через впускные коллекторы и сжатая до нужного давления, воспламеняется. Воспламенение происходит в начале камеры расширения на границе с верхней мертвой точкой и при этом поршни 2.1 или 2.1 и
2.3 находится в начале камеры расширения, а поршней 3.2 или 3.2 и 3.4 находится в верхней мертвой точке Фиг. 24, фиг. 24.4, Фиг. 25, фиг. 25.3.
В варианте, где преобразование происходит за счет полного разрыва магнитной передачи, после того, как поршни блока поршней 2 встали на место (в конец мертвых точек) поршней блока поршней 3 и рабочая смесь, находящаяся между поршнями 2.1 и 3.2 или между 2.1 и 3.2, 2.3 и 3.4, раннее поступившая через впускные коллекторы и сжатая до нужного давления, воспламеняется. При воспламенении рабочей смеси поршни 2.1 или 2.1 и 2.3 находятся в начале верхних мертвых точек, а поршни 3.2 или 3.2 и 3.4 находятся в конце верхних мертвых точек Фиг. 26, фиг. 26.3, Фиг. 27, фиг. 27.4.
После воспламенения рабочей смеси блок поршней 3 вместе с вкладками 8, находящимися внутри поршней 3.1, 3.2 Фиг. 24, фиг. 24.5, фиг. 24.6, Фиг. 26, фиг. 26.4, фиг. 26.5 или 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 Фиг. 25, фиг. 25.4, фиг. 25.5, Фиг. 27, фиг. 27.5. фиг. 27.6 или в других частях блока поршней 3, начинает вращаться под действием расширения рабочих газов, давящих на поршни 3.1, или 3.1 и 3.3, и между вкладками 8 блока поршней 3 и слоем взаимодействия 9 возникает устойчивый эффект магнитной передачи, и вращение блока поршней 3 передается выходному роторному устройству 7 бесконтактным способом благодаря устойчивому эффекту магнитной передачи. При этом блок поршней 2 стоит в мертвых точках благодаря фиксатору 4.3, который удерживает блок поршней 2 от движения назад под действием расширения газов. Одновременно с движением блока поршней 3 весь рабочий цикл повторяется снова.