Результат интеллектуальной деятельности: ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к лопастным двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано при создании объемных насосов и компрессоров.

Известны поршневые кривошипно-шатунные двигатели внутреннего сгорания, в которых возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Недостатком таких двигателей является высокая сложность реализации принципа двойного действия, когда рабочий цикл организуется с обеих сторон одного и того же поршня, и связанное с этим относительное снижение удельных энергетических показателей, что обусловлено необходимостью обеспечения достаточной простоты конструкции и надежной работы КШМ.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (Патент РФ №2474705 «Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания» МПК F02B 55/02 (2006.01), F01C 1/07 (2006.01)), содержащий корпус с рабочей камерой, в которой размещены лопасти, ползун, кривошипы, кинематически связанные с ползуном.

Недостатками этого двигателя являются высокая сложность, низкие технологичность, надежность и удельные энергетические показатели, обусловленные конструкцией.

Известен роторно-лопастной двигатель (Патент РФ №2436964 «Роторно-лопастный двигатель с параллелограммно-кривошипным преобразователем вращения (вариант 1-й)» МПК F01C 9/00 (2006.01), F01C 1/07 (2006.01)), содержащий корпус с рабочей камерой, в которой размещены лопастные рабочие органы, кривошипный вал.

Недостатками этого устройства, наряду со сложной конструкцией, низкими технологичностью, надежностью и удельными энергетическими показателями, является наличие ударных нагрузок в механизме при работе, обусловленное кинематической схемой.

Наиболее близким к заявляемому объекту устройством является поршневая машина с функцией охлаждения (Патент US 2017/0138359 A1 «Piston mashine with cooling function)) МПК F04C 29/12 (2006.01), F01C 9/00 (2006.01), F01C 21/06 (2006.01), F01C 21/10 (2006.01), F04C 9/00 (2006.01), F04C 29/04 (2006.01)), содержащая корпус с по крайней мере одной рабочей камерой, в которой размещен лопастной рабочий орган, выполненный заодно с хвостовиком и установленный на полуосях, кривошипный вал.

Недостатками этого устройства являются обусловленные конструкцией высокая нагруженность основных деталей, обеспечивающих преобразование движения лопастного рабочего органа во вращение кривошипного вала (в частности, кривошипно-кулисной пары), низкая надежность механизма, неравномерность циклического качательного движения рабочего органа при равномерном вращении кривошипного вала (либо, наоборот, неравномерность вращения кривошипного вала при равномерном циклическом качательном движении рабочего органа).

Технической задачей изобретения является создание лопастного двигателя новой конструкции, с механизмом преобразования качательного движения лопастей во вращение выходного вала кривошипно-ползунного типа, что позволит упростить конструкцию, обеспечить равномерность циклического качательного движения лопастей, повысить удельные энергетические показатели.

Технический результат достигается тем, что в лопастном двигателе, содержащем корпус с рабочей камерой и размещенной в ней лопастью, выполненной заодно с хвостовиком и установленной на полуосях, кривошипы, согласно изобретению, на конце хвостовика лопасти шарнирно укреплен ползун, помещенный в продольном пазу траверсы, шарнирно связанной с двумя кривошипами, выполненными в виде зубчатых колес, установленных в корпусе и кинематически связанных между собой зубчатым колесом.

Упрощение конструкции определяется уменьшением числа и снижением конструктивной и технологической сложности деталей двигателя.

Равномерность циклического качательного движения лопасти достигается конструктивным обеспечением одинаковости времени перемещения лопасти из одного крайнего положения в другое и обратно при равномерном вращении выходного вала двигателя.

Повышение удельных энергетических показателей обусловливается снижением массы и повышением удельной мощности двигателя вследствие уменьшения числа деталей и осуществления процессов рабочего цикла в обеих рабочих камерах, образуемых лопастью и корпусом.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема лопастного двигателя с кривошипно-ползунным преобразующим механизмом.

Лопастной двигатель с кривошипно-ползунным преобразующим механизмом содержит корпус 1 с рабочей камерой, в которой на полуосях 2 размещена лопасть 3, делящая рабочую камеру на два рабочих объема А и Б. На хвостовике 4 лопасти шарнирно укреплен ползун 5, помещенный в продольном пазу 6 траверсы 7. Траверса 7 шарнирно связана с кривошипами 8 и 9, выполненными в виде зубчатых колес, установленных в корпусе и кинематически связанных между собой зубчатым колесом 10.

Лопастной двигатель с кривошипно-ползунным преобразующим механизмом работает следующим образом: процессы рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания, осуществляющиеся в рабочих объемах А и Б таким образом, что одноименные процессы, например, расширение рабочего тела, происходят попеременно в каждом из объемов, заставляют лопасть 3 совершать циклическое угловое перемещение, то есть качательное движение, из одного крайнего положения (например, как показано на фиг., из левого) в другое, за счет чего ползун 5, взаимодействуя с траверсой 7 через продольный паз 6, побуждает траверсу 7, связанную шарнирно с кривошипами 8 и 9, приводить их в синфазное вращение, при этом траверса 7 совершает плоскопараллельное движение, возникающий крутящий момент может сниматься с вала любого из кривошипов, а равномерность угловой скорости вращения кривошипов обеспечивается конструктивной схемой и маховыми массами двигателя.

Таким образом, создание лопастного двигателя новой конструкции с механизмом преобразования качательного движения лопастей во вращение выходного вала кривошипно-ползунного типа позволяет упростить конструкцию, обеспечить равномерность циклического качательного движения лопастей, повысить удельные энергетические показатели.