ул. Бутырская, д.21, а/я12.

127015, г. Москва,

Связь с автором

negrutman@mail.ru

Патенты в анимации

представлена анимация динамики взаимодействия основных деталей ротора и лопастей

Роторный двигатель по патенту ИЗ №2632635 –
технико-экономическое обоснование

Анимация, вариант 1, патента ИЗ 2632635 по независимому пункту № 3, с рабочей камерой внутри ротора.

 

Патент ИЗ 2632635 по независимому пункту № 3, с рабочей камерой внутри ротора. В сравнении с традиционным поршневым Двигателем Внутреннего Сгорания (ДВС). С использованием преимуществ, аналогичных существующим у двигателя компании Pivotal:
– В Роторном Двигателе (РД) наиболее схожим с ДВС является поршень. Он подвергается тем же механическим нагрузкам: движение происходит под высоким давлением, присутствует трение о стенки рабочей камеры, создается рабочий крутящий момент. Однако, в РД поршень непосредственно приводит в движение ротор, с которого снимается полезная нагрузка. Тогда как в ДВС нагрузка передается потребителю через шатун на коленвал.
– Ротор РД в процессе работы совершает фиксированное вращение вокруг оси относительно статичных стенок корпуса. Внутри ротора расположены рабочие камеры. Такое конструктивное решение обеспечивает хорошую герметизацию на тактах сжатия и снижение требований к смазке. Аналогичные преимущества имеет двигатель «Pivotal»: «…Результат такой необычной механики (фиксированное движение поршня), согласно заявлениям фирмы: заметно меньшие силы трения и нагрузки на детали в системе, хорошая герметизация цилиндра на такте сжатия, снижение требований к смазке…» (из описания двигателя «Pivotal» — источник http://journal.esco.co.ua/2006_8/art_05.htm)

Ожидаемые преимущества в работе РД:

  • При традиционном разогреве осуществляется и разгон РД. Инерционная сила вращения ротора обеспечивает:
    а) более стабильное вращение рабочих деталей и действие вращающего момента.
    б) простоту регулировки электрогенератора благодаря устойчивому вращению ротора (в случаях комбинированного двигателя с электроприводом).
  • Конструктивно нет зависимости между длинной шатуна и размером поршня. Преимуществом также является отсутствие мертвых точек инерции, а увеличение массы ведет к росту инерционных сил, которые активно используются РД (как указано в предыдущем пункте). Кроме того, появляется возможность использовать машину в качестве инерционного аккумулятора, обеспечивающего возобновление движения после коротких остановок.
  • Существует возможность выбора большего диапазона объемов: max/min, корректируя таким образом уровень компрессии.
  • При работе РД создается высокая центробежная сила, использующаяся для системы охлаждения. Для турбонаддува вместо выхлопных газов также можно использовать более чистую среду высокого давления без частиц нагара выхлопов, которая образуется в результате работы центробежной силы.
  • Выброс отработанной среды осуществляется по всей длине рабочей камеры, как остаточным давлением, так и под воздействием центробежной силы. В результате нет необходимости в затратах на установку распределительных клапанов, а поршень не тратит мощность на выталкивание отработанной среды.
  • Для охлаждения рабочих поверхностей открыт доступ к максимально возможным долям поверхности ротора, поршня и самой рабочей камеры.
  • В одной плоскости рабочий такт выполняют несколько рабочих камер, что увеличивает отношение единицы мощности к занимаемому объему.
  • Нет динамических ударов (таких, которые возникают при достижении верхней и нижней мертвых точек в ДВС), а значит меньше требования к используемым деталям, что способствует снижению их стоимости.
  • Ожидаемый результат – отсутствие детонации, разрушающей рабочие поверхности, и полное сгорание топлива в условиях воздействия центробежной силы. Несгоревшие частицы, имеющие большую удельную массу, выталкиваются на максимальный радиус вращения, так же, как и сам процесс горения, в результате сгорает все топливо.
  • Упрощена система зажигания:
    а) такт зажигания находится в фиксированной зависимости от количества камер и от скорости вращения.
    б) калильное воспламенение становиться положительным фактором (особенно если поступление электричества нестабильно).
    в) дополнительное воспламенение топлива происходит от разогретой поверхности.

Особенности РД
– Для борьбы с вибрациями, вызванными неравномерностью вращения, установлены «межлопастные пружины» (в анимациях не показано). Данные пружины обеспечивают стабильное вращение на эксцентричной оси, такое же, как если бы оси были отцентрированными. В конструкции РД эксцентричная ось соединяется со всей площадью поперечного сечения оси ротора и имеет большой диаметр, поскольку стык соединения двух осей должен выдерживать большие нагрузки, вызванные центробежной силой. Вокруг эксцентричной оси вращаются поршни. Данная конструкция РД также может быть улучшена добавлением второго рабочего ротора на другой конец эксцентричной оси. В таком варианте исполнения два ротора могут быть синхронизированы одним внешним валом потребителя.

– Большой диаметр эксцентричной оси позволяет снизить массу вращающихся лопастей, а также использовать внутреннюю часть оси для охлаждения. Кроме того, такой диаметр дает пространство для установки внутри «витых пружин» в качестве стабилизатора вращения.

Анимация, вариант 2, патента ИЗ 2632635 по независимому пункту № 3, большой диаметр эксцентричной оси с внутренним охлаждением. 

 

Завышенные ожидания автора

Современный рынок машин и механизмов огромен, поэтому экономический эффект РД хотя бы в 10-20% – колоссальный.

РД в развитии и ожидаемые завышенные характеристики:

  1. Упрощенная эксплуатация РД (ремонт и замена деталей): поршневая система легко доступна, достаточно снять боковую крышку корпуса; лопасти имеют хорошие эксплуатационные условия охлаждения и смазки, а для получения прямого доступа к замене лопастей достаточно снять ротор с осью.
  2. Повышенная надежность:
    Каждый поршень обеспечивает независимый ход полного рабочего такта (используя инерционное вращение деталей). Такое конструктивное решение позволяет ротору продолжать движение при повреждении остальных поршней. Кроме того, в случаях детонации и образования сколов – под воздействием центробежной силы все осколки выталкиваются на максимальный радиус рабочей камеры (не мешая рабочему такту), а далее выбрасываются через открытый сектор (имеющий достаточно большое сечение).
    В результате РД является отказоустойчивой системой, способной предоставлять полезную мощность даже при частичных повреждениях. Такой уровень надежности позволяет применять РД в машинах с повышенными требованиями, обеспечивая движение машины пусть и на очень малых скоростях, а также, в динамично развивающейся отрасли беспилотных летательных аппаратов.
  3. Более устойчивое движение поршня:
    Точное позиционирование поршня в рабочей камере (уменьшение трения) обеспечивается поршневой юбкой, выполняющей роль «направляющей каретки».
  4. Продолжительный период актуальности патента:
    Продолжительность обеспечена публикациями признаков, попадающих в объем притязаний патента и позволяющих модифицировать РД без дополнительных лицензий. Публикация признаков также преграждает конкурентам патентование других модификаций.
  5. Использование опубликованных признаков для выбора более эффективной модели: предполагаю, что важным существенным признаком может оказаться вариант с измененной формой камеры двигателя. Отличительной особенностью такой камеры будет являться несовпадение линии движения поршня с линией радиуса вращения ротора. Два возможных варианта, из заявки на изобретение № 2015149961, приоритет от 23.11.2015, публикация ФИПС, Бюл. № 15, от 26.05.2017, представлены на фигурах в качестве примера: (где: 1-корпус, 3-ротор, 9-рабочая камера, 13-поршень).

 

 

 

Анимации раскрывающие другие существенные признаки 

(в том числе не запатентованные, но раскрытые в публикациях заявок на изобретения)

 

Анимация, вариант 3, патента на изобретение № 2636595, «Роторно-лопастной двигатель (варианты)»
Обеспечивается чередование рабочих камер – двигателя и/или охлаждения (или насоса, или компрессора, или смазки).

 

 

Анимация, вариант 4, патента на изобретение № 2632635
Поршневой вал расположен на лопасти со смещением, от середины лопасти что обеспечивает для внутренней секции герметизацию в секторе рабочего такта

 

 

Анимация, вариант 5, патента на изобретение № 2632635
Добавлена роторная щека, по заявке на изобретение № 2017140240 с приоритетом от 20.11.2017.  Обеспечивает герметизацию рабочей внутренней секции независимо от количества лопастей и от сектора окружности, занимаемого каждой рабочей камерой. Рабочий такт в качестве: или гидро- пневмо- Двигателя; или Насоса; или Компрессора

 

 

Анимация, вариант 6, патента на изобретение № 2626187,  «РОТОРНАЯ МАШИНА (варианты)»
Вариант с 8 лопастями, показаны возможности охлаждения, а также, вращение внешней стенки рабочей камеры

(может быть приемлемо при работе в качестве: или гидро- пневмо- Двигателя; или Насоса; или Компрессора)

 

 

Анимация, вариант 7, патента на изобретение № 2626187
Рабочий такт в качестве: или гидро- пневмо- Двигателя; или Насоса; или Компрессора

 

 

Анимация, вариант 8, патента на изобретение № 2626187
Рабочий такт с реверсом в качестве: или Движителя; или гидро- пневмо- Двигателя; или Насоса; или Компрессора
(синхронизация двух роторов –  внешний общий вал (ось) (в анимации не показано))

 

 

Анимация, вариант 9, патента на изобретение № 2626187,  «РОТОРНАЯ МАШИНА (варианты)»
Вариант с 4 лопастями, динамика работы в качестве Двигателя Внутреннего  Сгорания

 

 

 

Анимация, вариант 10, патента на Полезную Модель №154633, «Роторное устройство»