Роторный двигатель внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: двигатель содержит цилиндрический корпус с боковыми крышками, в полости которого установлен кулачковый ротор с профилированными поверхностями. Г-образные упоры со средствами их управления, радиальные и торцевые уплотнения, выполненные в виде колец, сопряженных с поверхностью ротора и установленных в кольцевых выточках корпуса. Торцевое уплотнение снабжено расположенными с двух сторон ротора двумя фиксаторами с радиальными выступами и двумя уплотнителями, выполненными в виде дисков с коническими поверхностями, установленными на роторе газополотно, имеющими диаметр, больший, чем диаметр внутренней полости корпуса, и сопряженными с внутренней поверхностью колец, имеющих конические поверхности, выполненных разрезными и с радиально расположенными пазами, сопряженными с радиальными выступами фиксаторов, которые выполнены упругими с возможностью поджатия колец к уплотнителям. Ротор выполнен с кольцевыми выступами на боковой поверхности, контактирующими с цилиндрической внешней поверхностью разрезного кольца. 3 ил.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано для увеличения его литровой мощности и снижения удельного расхода топлива.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с камерой сгорания, соосно установленный в нем кулачковый ротор и подвижные упоры, расположенные в пазах корпуса с возможностью качения и контактирования с кулачковым ротором.

Недостатком двигателя является то, что в нем не предусмотрено надежное предотвращение перетекания рабочего тела из рабочих полостей, разделенных упорами, через зазоры между боковыми крышками двигателя и торцевыми поверхностями упоров и ротора. Зазоры выполняются для компенсации тепловых деформаций корпуса и ротора и их величина зависит от теплового состояния двигателя.

Работоспособность двигателя и его выходные параметры - литровая мощность и удельный расход топлива - существенно зависят от эффективности уплотнений рабочих полостей. Утечка рабочего тела - топливовоздушной смеси и газа - приводит к снижению литровой мощности и увеличению удельного расхода топлива.

Целью изобретения является увеличение литровой мощности двигателя и снижение удельного расхода топлива за счет повышения эффективности уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что роторный двигатель внутреннего сгорания снабжен двумя расположенными с двух сторон ротора уплотнителями, каждый из которых выполнен в виде газоплотно закрепленного на торце ротора диска с конической образующей, имеющего диаметр, превышающий внутренний диаметр корпуса, разрезным кольцом с внутренним конусом, сопряженным с конической поверхностью диска, закрепленным в крышке кольцевым упругим элементом с лепестками, прижимающими разрезное кольцо к диску и удерживающими его от вращения; корпус выполнен с кольцевыми выступами на торцах, размещенными между крышкой и цилиндрической поверхностью разрезного кольца, кроме того, двигатель снабжен пластинами, упруго расположенными в пазах упоров.

На фиг. 1 изображен роторный двигатель внутреннего сгорания в момент тактов наполнения и расширения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1, боковые крышки 2, установленный соосно в корпусе 1 на опорах 3 в крышках 2 кулачковый ротор 4, камеры сгорания 5, установленные в корпусе 1, подвижные Г-образные упоры 6 и 7, расположенные в пазах 8 корпуса 1, впускные 9 и выпускные 10 каналы, Г-образные упоры 11 для разделения полостей впуска 12 и выпуска 13, использующие функцию входного клапана. Упоры 6, 7 и 11 выполнены с возможностью качания и контактирования с ротором 4 через посредство шарнирных уплотнений 14, установленных на концах этих упоров. Двигатель содержит также уплотнители, выполненные в виде дисков 15 с коническими образующими, газоплотно закрепленных на торцах ротора 4, разрезные кольца 16 с внутренней конусной поверхностью, контактирующие с коническими образующими дисков 15, и упругие элементы 17, закрепленные на крышках 2 посредством прижимов 18 и прижимающие кольца 16 к дискам 15. В пазах 19 колец 16 расположены лепестки 20 упругих элементов 17, что препятствует проворачиванию колец 16 во время работы двигателя. Разрезы 21 колец 16 находятся на выхлопной стороне двигателя и предназначены для компенсации геометрических изменений корпуса 1 и ротора 4 от теплового воздействия. Диски 15 перекрывают рабочую полость 22 двигателя благодаря тому, что они имеют диаметр, превышающий внутренний диаметр корпуса 1. Кольца 16, упираясь конусной частью в конусную часть диска 15, а цилиндрической частью в цилиндрический поясок 23, предотвращают утечку рабочего тела в радиальном направлении.

Для предотвращения перетекания рабочего тела между ротором 4 и цилиндрической поверхностью корпуса 1 в вершинах ротора 4 установлены подпружиненные пластины 24.

Для предотвращения перетекания рабочего тела из одной полости двигателя в другую между боковыми поверхностями дисков 15 и боковыми поверхностями Г-образных упоров 6, 7 и 11 в гнездах этих упоров установлены уплотнения 25, прижимающиеся посредством пружины 26 к боковым поверхностям дисков 15.

Уплотнение при работе роторного двигателя осуществляется следующим образом. При положении ротора 4, показанном на фиг. 1, в рабочей полости, ограниченной кулачком ротора 4, дисками 15 и упором 7 и включающей полость камеры сгорания 5, происходит расширение рабочего тела, здесь область высокого давления, равного 60 атм. В полости 12, ограниченной упорами 7 и 11, ротором 4 и дисками 15, осуществляется такт всасывания, здесь давление низкое, в начальный момент всасывания оно ниже атмосферного. В полости 13, ограниченной кулачком ротора 4, упором 11 и дисками 15, происходит выталкивание рабочего тела (на фиг. 1 - полость левее кулачка ротора 4), давление здесь небольшое, поскольку посредством выпускного канала полость связана с атмосферой. Пластина 24 препятствует перетеканию рабочего тела из полости, включающей камеру сгорания 5, в полость 13, а уплотнения 14 и 25 упора 7 препятствуют перетеканию рабочего тела в полость 12. Торцевые уплотнители, включающие разрезные кольца 16, упругие элементы 17 с прижимами 18, в полости расширения препятствуют вытеканию рабочего тела в атмосферу, а в другой полости - подсасыванию воздуха из атмосферы.

Зазоры с учетом температурных деформаций с предлагаемыми уплотнениями на двигателе, изготовленном из алюминиевых сплавов, обладающих высоким коэффициентом теплового расширения, дают утечки рабочего тела, не превышающие доли процента от общего весового заряда.

Формула изобретения

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндрический корпус с боковыми крышками, в полости которого установлен кулачковый ротор с профилированными поверхностями, Г-образные упоры со средствами их управления, радиальные и торцевые уплотнения, выполненные в виде колец, сопряженных с поверхностью ротора и установленных в кольцевых выточках корпуса, отличающийся тем, что торцевое уплотнение снабжено расположенными с двух сторон ротора двумя фиксаторами с радиальными выступами и двумя уплотнителями, выполненными в виде дисков с коническими поверхностями, установленными на роторе газоплотно, имеющими диаметр больший, чем диаметр внутренней полости корпуса, и сопряженными с внутренней конической поверхностью колец, имеющих конические поверхности, выполненных разрезными и с радиально расположенными пазами, сопряженными с радиальными выступами фиксаторов, которые выполнены упругими с возможностью поджатия колец к уплотнителям, ротор выполнен с кольцевыми выступами на боковой поверхности, контактирующими с цилиндрической внешней поверхностью разрезного кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3