Мой сайт ГлавнаяРегистрацияВход Четверг
21.03.2019
13:34
Приветствую Вас Гость | RSS
Меню сайта
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
 Роторно-поршневая машина 

*   *   *

I. РП ДВС "Ставр" (вариант с гильзовым газораспределением)


 

II. РП Компрессор "Ставр" (вариант с золотниковым газораспределением)



Корпус компрессора подвижен (ротор), опорные валы неподвижны (статор). Весь механизм размещается внутри вала привода (ветро-, электро-, механический), который жёстко связан с корпусом компрессора. Газораспределение осуществляется в осевом направлении через валы-золотники, на обоих внешних гранях валов устанавливаются штуцера для подсоединения трубопроводов.
По сравнению с поршневым компрессором равной производительности более компактен, лёгок, менее шумен. Отсутствуют шариковые клапана.

 


РОТОРНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА (СТАВРОПОЛЬСКАЯ)

Изобретение относится к области автомобилестроения, а также энергетического машиностроения.

Существует поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), т.н. двигатель Отто, в котором возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма. Существует также воздушный насос (компрессор), работающий по аналогичной схеме, но с обратным направлением работы. Недостатки данной схемы заключаются в больших линейных ускорениях и перегрузках поршневой группы, неравномерном износе деталей, невозможности полной балансировки подвижных частей механизма. Проблематично создание быстроходных двигателей на дизельном топливе.

Известен роторно-поршневой двигатель О. Меркера с радиальным расположением цилиндров, образующих единый блок-ротор, выполненный в виде многолучевой звезды и установленный на выходном валу, каждый поршень которого контактирует посредством ролика с профильной беговой дорожкой силового кольца, охватывающего ротор. Недостатком его являются значительные радиальные силы, действующие на поршни со стороны силового кольца и приводящие к быстрому износу деталей. Существует радиально-поршневой гидравлический мотор, работающий по схеме, аналогичной вышеописанной (двигатель О. Меркера). Недостатки те же плюс малая частота вращения выходного вала.

Известен роторно-лопастной двигатель (РЛД) с рабочими органами в виде лопастей, догоняющих одна другую в кольцевой камере и образующих при этом переменные объёмы, используемые для организации рабочего процесса по 4-х тактному циклу. Недостатками схемы являются сложности синхронизации движения лопастей посредством надёжного механизма и как следствие этого практическая невозможность работы двигателя под нагрузкой в паре с механической трансмиссией. Кроме того, пульсирующее вращение лопастей мало чем отличается от возвратно-поступательного перемещения поршня в тронковом двигателе в части действия знакопеременных сил на всю поршневую группу.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является роторно-поршневой двигатель Ф.Ванкеля, в котором выходной вал приводится через экцентриситетное вращение трёхгранного ротора в рабочей полости эпитрохоидной формы. Недостатком машины является низкая степень сжатия рабочего тела (как следствие, низкий КПД), ускоренный износ деталей вследствие действия радиальных сил, высокий расход масла. Проблематичность обратного направления работы (в режиме движения а/м накатом), т.е. работы в режиме компрессора.

Целью изобретения является повышение КПД машины посредством отказа от возвратно-поступательного движения в приводе выходного вала (поршня), более высокой степени сжатия рабочего тела, уменьшение её габаритов и массы.

Поставленная цель достигается тем, что рабочая камера имеет форму равносторонней призмы, поперечное сечение которой представляет собой пересечение трёх окружностей, центры которых лежат в вершинах равностороннего треугольника, а радиусы одинаковы и больше стороны треугольника на некоторую величину, ротор-поршень имеет в поперечном сечении форму линзы с длиной продольной оси, равной расстоянию между центрами окружностей, образующих сечение камеры плюс некоторую величину и осью вращения, проходящей через центр линзы, выходной вал (валы) расположен (-ы) в торцевой плоскости (плоскостях) камеры с возможностью вращения в корпусе и соединён с осью ротора-поршня посредством скользящего вкладыша, расположенного в теле вала эксцентрично и с возможностью вращения в плоскости вращения ротора, ось вращения ротора эксцентрично связана со скользящим вкладышем, причём ротор совершает шаговые перемещения внутри камеры корпуса с попеременной опорой одного из рёбер в одной из вершин камеры, центр сечения (линзы) ротора описывает псевдоциклоидную кривую внутри камеры, а некоторая величина – это радиус окружности фаски на рёбрах поршня, при этом скользящий вкладыш, вращаясь в теле маховика, приводит вал также во вращательное движение.

На фиг. 1 изображена схема роторно-поршневого двигателя (поперечный разрез).
На фиг. 2 – связь между валом и ротором выполнена в виде планетарного редуктора (вариант исполнения).
На фиг. 3 изображена псевдо- (квази-)циклоидная кривая, описываемая осью ротора-поршня (далее – ротора) за один оборот выходного вала.

РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (СТАВР) (далее – РПДС) (вариант 1) содержит корпус 1 с рабочей камерой 2, распределительными каналами 3, в котором с возможностью вращения установлен выходной (входной) вал 4, жёстко связанный с маховиком 5, в теле которого эксцентрично размещён скользящий вкладыш 6, в теле которого, в свою очередь, эксцентрично установлена ось 7 вращения ротора-поршня 8, устройства подачи топлива и его воспламенения (фиг.1).
Вариант 2. Выходной (входной) вал 4 жёстко связан с коронной шестерней 9, скользящий вкладыш 6 связан с сателлитом 10, установленным с возможностью вращения на оси вкладыша, полость в корпусе 1 имеет зубчатый венец 11, все три зубчатых элемента представляют собой редуктор с промежуточным телом вращения (планетарный), маховик 5 установлен с возможностью свободного вращения на входном (выходном) валу 4 (фиг.2).

Работает РПМС следующим образом. Через окна впускных клапанов в полость над ротором (поршнем) 8 нагнетается рабочее тело (газ, жидкость) (фиг.1). Изображённое на схеме положение ротора соответствует верхней мёртвой точке (ВМТ). Исходя из того, что изначально валу 4 и маховику 5 был дан импульс определённого направления (в случае с двигателем), давление рабочего тела заставляет перемещаться одно из плеч ротора с опорой на второе. При этом в том же направлении перемещается ось 7 ротора 8, приводя во вращение скользящий вкладыш 6. Ротор 8 совершает вращение третьего порядка вокруг оси 7, которая совершает вращение второго порядка вокруг центра скользящего вкладыша 6, совершающего вращение первого порядка вокруг центра маховика 5. Траектория движения центра ротора за один оборот в данном случае не совпадает с дельтоидой, и её длина несколько больше этой гипоциклоиды (фиг.3), вследствие этого её можно наименовать квазициклоидой или псевдоциклоидой. Один такт работы РПМК соответствует одному шагу ротора, т.е. его перемещению до следующей ВМТ или одной трети оборота вала. Одновременно машина позволяет осуществлять два противоположных рабочих такта – один происходит над поршнем, другой под ним.

Возможен также вариант исполнения РПМС с зубчатым зацеплением вращающихся элементов (фиг. 2). Шестерня 10 играет роль сателлита в планетарной передаче между стационарным зубчатым колесом 11 и коронной шестерней 9 и при работе катится по венцу корпуса, приводя во вращение центральную шестерню, соединённую с валом.

При использовании машины в качестве РПД возможно осуществление её работы как по 2-тактному, так и по 4-тактному циклам.

Конструктивные особенности: за два оборота выходного вала осуществляется три рабочих цикла (в 4-тактном ДВС). Для сравнения: двигатель Ф. Ванкеля за то же число оборотов вала совершает два рабочих цикла, двигатель Отто - один цикл. Следствием чего является возможность снижения минимально устойчивых оборотов выходного вала, что вкупе с широким диапазоном оборотов может представлять интерес для малой авиации, т.к. не требует дополнительной редукции оборотов вала двигателя перед винтом. К другим достоинствам можно отнести высокую плотностью компоновки (отношение рабочего объёма к объёму двигателя), отсутствие радиальных и инерционных сил в поршневой группе и приводе выходного (входного) вала, максимальные обороты выходного вала значительно превышают аналогичные параметры традиционной схемы, механизм полностью сбалансирован, т.к. не содержит эксцентриковых элементов, имеет простую форму камеры и ротора. Не содержит шестерней в синхронизирущем механизме, камеры сгорания герметичны (главные недостатки большинства схем роторно-лопастного двигателя РЛД). Возможно использование совместно с механической трансмиссией. В отличие от роторно-волнового двигателя (РВД) имеет более простую форму ротора и камеры сгорания и более простой механизм передачи крутящего момента на выходной вал. Форма камеры сгорания позволяет разрабатывать одноступенчатый ДВС с высокой степенью сжатия, работающий на дизельном топливе (в отличие от РПД Ванкеля).

Предлагаемая схема совмещает достоинства кривошипно-шатунного механизма, при котором протекание рабочего процесса наиболее оптимально (остановка поршня в ВМТ и сгорание топливо-воздушной смеси в постоянном объёме) и роторного механизма, в котором отсутствует возвратно-поступательное перемещение поршня. В экономичном режиме в течение одного рабочего хода осуществляется непосредственно рабочее действие газов (от ВМТ к НМТ) и дорасширение отработавших газов (от НМТ к ВМТ) перед их удалением из рабочей полости. Наименование ВМТ и НМТ условно, т.к. в этих точках при равномерном вращении выходного вала есть замедление движения поршня-ротора, но нет перекладки (смены вектора угловой скорости на противоположный) в его движении.
Аналогично пневматическому двигателю Ги Негрэ (
Motor Development International), в котором для концентрации энергии сжатого воздуха перед тактом расширения запроектирована остановка поршня в верхней мёртвой точке, в предлагаемом устройстве эта остановка осуществляется естественным образом (по синусоидальной функции) в середине рабочего хода при равномерном вращении выходного вала, что также даёт более эффективный режим работы, чем в расширительных машинах линейного действия.

Интерактивная 3D-модель компрессора. Используйте мышь, чтобы вращать и масштабировать модель

 

 

Анимация разборки

*  *  *


Ссылки по теме:
Плюсы и минусы автомобилей на сжатом воздухе (Интернетиздание "Популярная механика")
Пневмодвигатель Анджело Ди Пьетро (Conceptcars - энергоэффективные автомобили)
Японские автопроизводители вместе разработают новое поколение ДВС (Интернетиздание «За рулём»)
Автопроизводители намерены и дальше выжимать соки из ДВС (Интернетиздание «За рулём»)
Мировой автопром на пороге больших перемен (Deutsche Welle)
Третье пришествие: газомоторное топливо вернулось всерьез и надолго (Журнал «Газпром»)
Новое применение для "Ванкелей" (журнал "ДВИГАТЕЛЬ")

Вход на сайт
Поиск
Календарь
«  Март 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Друзья сайта

Copyright MyCorp © 2019Сайт управляется системой uCoz