Роторный двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: в энергетике, а именно к энергетическим установкам, конкретно к конструкции роторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Сущность изобретения: роторный ДВС содержит установленные на валу 1 с зазором 2 между собой статор и ротор 2, имеющий на торцевой поверхности, обращенной к статору, расположенные по окружности впадины 4 и выступы 5, образующие рабочие камеры 6, в которых установлены с возможностью перемещения подпружиненные шиберы 14, патрубки 25 для подачи топливной системы и отвода отработавших газов из них, свечи 17 зажиганий, вставки 12, установленные в каждой камере в статора с внутренними пазами для шиберов 14. Ротор 3 размещен внутри статора и выполнен с выступами 5 и впадинами 4 no окружности на второй его торцевой стороне, образующими второй ряд рабочих камер 6, симметричных камерам первого ряда. В каждой третьей вставке, количество которых кратно четырем с каждой торцевой стороны ротора размещена свеча 17 зажигания. 8 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), которые могут найти применение в авиационной и автомобильной областях ввиду того, что они обладают повышенной удельной мощностью по сравнению с известными ДВС.

Известны роторные ДВС, содержащие ротор, размещенный в статоре, шиберные пластины, установленные на роторах с возможностью перемещения относительно него и взаимодействия с фигурной цилиндрической поверхностью статора. В статоре в местах сжатия топливо-воздушной смеси установлены свечи зажигания (1, 2).

Недостатком известных роторных ДВС является их невысокая экономичность и недостаточная надежность, обусловленная несимметричностью напряжений, возникающих на валу ротора в процессе работы ДВС, а также повышенным износом трущихся деталей двигателя из-за наличия центробежных сил,возникающих при контакте шиберных пластин с внутренней поверхностью статора.

Известен также роторный ДВС, принятый в качестве прототипа, содержащий установленные на валу с зазором между собой статор и ротор, имеющий на торцевой поверхности, обращенной к статору расположенные по окружности впадины и выступы, образующие рабочие камеры, в которых установлены с возможностью перемещения подпружиненные шиберы, патрубки для подачи топливной смеси в рабочие камеры и отвода отработавших газов из них и свечи зажигания (3).

Недостатками известного технического решения по прототипу являются относительно невысокая надежность в работе и ограниченный срок службы ввиду наличия большего количества трущихся поверхностей, в частности шибер в конструкции по прототипу одновременно контактирует с двух сторон, с одной стороны, с поверхностью рабочих камер, а с другой стороны с направляющим копиром, а также несимметричность конструктивных элементов ротора.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является разработка роторного ДВС, обладающего повышенной надежностью и большим по сравнению сроком эксплуатации, обусловленной тем, что шибера контактируют только одним торцом и расположены во вставках из высокопрочного материала с возможностью скольжения по их поверхностям.

Указанный технический результат достигается тем, что роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий установленные на валу с зазором между собой статор и ротор, имеющий на торцевой поверхности, обращенной к статору расположенные по окружности впадины и выступы, образующие рабочие камеры, в которых установлены с возможностью перемещения подпружиненные шиберы, патрубки для подачи топливной смеси в рабочие камеры и отводы отработавших газов из них и свечи зажигания, снабжен вставками, установленными в статоре и выполненными с внутренними пазами для шиберов, ротор размещен внутри статора и выполнен с выступами и впадинами по окружности на второй торцевой его стороне, образующими второй ряд рабочих камер, симметричных камерам первого ряда.

Кроме этого, в статоре общее количество вставок кратно четырем, а в каждой третьей вставке по обеим сторонам ротора размещены свечи зажигания.

Кроме этого, статор выполнен в виде двух блоков, между которыми размещен ротор, с отверстиями для подшипников, в которых установлен вал, и корпуса, расположенного между блоками с картером в нижней его части.

Кроме этого, двигатель снабжен фланцем, установленным на валу неподвижно относительно статора с торцевой его стороны, при этом во фланце и каждой первой из четырех камер ротора выполнены радиальные каналы, а внутри вала - осевой и радиальные каналы для подвода через них топливной смеси.

Кроме этого, в роторе выполнены каналы, расположенные под углом к оси его вращения, для соединения каждой четвертой его рабочей камеры через кольцевую полость, выполненную в корпусе, с патрубком отвода отработавших газов.

Кроме этого, шиберы размещены с возможностью перемещения по радиусу в наклонных к плоскости вращения ротора пазах, выполненных во вставках, а в статоре выполнены каналы для подвода охлаждающей жидкости.

Кроме этого, вставки размещены в сквозных ступенчатых радиальных пазах, выполненных в статоре для обеспечения возможности их замены, а выступы и впадины ротора выполнены в виде секторов.

На фиг. 1 общий вид роторного ДВС; на фиг. 2 сечение А-А по фиг.1; на фиг. 3 развертка роторного ДВС по окружности; на фиг. 4 вид В роторного ДВС без одного блока и корпуса.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (фиг.1 и 2) содержит установленные на валу 1 с зазором 2 между собой статор и ротор 3, имеющий на каждой торцевой поверхности, обращенной к статору, симметрично расположенные по окружности впадины 4 и выступы 5, выполненные в виде секторов и образующие рабочие камеры 6, в которых происходит процесс всасывания, сжатия, сгорания горючей смеси и выпуск газов. Статор выполнен в виде двух блоков 7 и 8, между которыми размещен ротор 3, с отверстиями для подшипников 9, в которых установлен вал 1, и корпуса 10, расположенного между блоками 7 и 8 с картером 11 в нижней его части для смазочного масла. В каждом блоке 7 и 8 установлены вставки 12 с крышками 13. Вставки 12 размещены в сквозных ступенчатых радиальных пазах, выполненных в блоках, с возможностью их замены. Вставки 12 выполнены с наклонными к плоскости вращения пазами 14, в которых установлены шиберы 15, подпружиненные посредством пружин 16, с возможностью перемещения по радиусу.

В каждой третьей вставке 12, количество которых кратно четырем, с каждой торцевой стороны ротора 3 размещена свеча зажигания 17.

Двигатель с обеих сторон выполнен с фланцами 18 и 19, установленными на валу неподвижно относительно блоков 7 и 8 статора, при этом во фланце 18 и каждой первой из четырех рабочих камер 6 ротора 3 выполнены радиальные каналы 20, а внутри вала 1 осевой 21 и радиальные 22 каналы для подвода через них топливной смеси в рабочие камеры 6.

Система отвода отработавших газов выполнена в виде каналов 23 в роторе 3, расположенных под углом к оси его вращения, для сообщения каждой четвертой его рабочей камеры 6 через кольцевую полость 24, выполненную в корпусе 10, с патрубком 25 отвода отработавших газов.

Предлагаемый роторный двигатель работает следующим образом. На двух торцевых поверхностях ротора 3, взаимодействующих с шиберами 15, согласно предлагаемому изобретению имеются по восемь рабочих камер 6.

При запуске двигателя в соответствующей камере, образованной двумя симметрично расположенными шиберами 15 и поверхностями блоков 7 и 8 и ротора 3, поочередно при прохождении участка впадины с отверстием подачи горючей смеси происходит процесс всасывания, т.е. подача смеси в разряженную полость через отверстие фланца 18, отверстия 21 и 22, вала 1, соединенные с полостью ротора 3. Затем после участка впадины следует участок выступа и в каждой последующей камере 6 при дальнейшей раскрутке ротора 3 происходит процесс сжатия. После участка выступа, где смесь сжата между соседними шиберами, следует участок впадины, когда один из шиберов 14 опускается во впадину, а другой еще находится на выступе, происходит воспламенение топливной смеси свечей 17, возникает импульс энергии от горения топлива, создающий крутящий момент на роторе 3, т. е. осуществляется процесс, аналогичный работе четырехцилиндровому поршневому ДВС. Пройдя участок впадины на роторе 3, шибер 15 поднимается по наклонной стене, на которой находится отверстие выхлопа, на каждой стороне имеются по два отверстия 26, через которые отработанный газ попадает сначала во внутреннюю полость ротора 3, затем через отверстие в кольцевую полость 24 корпуса 10, далее через патрубок выхлопа 25 в выхлопную систему (не показана).

Применение роторного ДВС предлагаемой конструкции позволяет увеличить удельную мощность по сравнению с классическим ДВС, разгрузку вала ротора от изгибающих сил, симметричное расположение рабочих камер обеспечивает повышение срока службы вращающихся деталей двигателя при одновременном обеспечении равномерности вращения.

Формула изобретения

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий установленные на валу с зазором между собой статор и ротор, имеющий на торцевой поверхности, обращенной к статору, расположенные по окружности впадины и выступы, образующие рабочие камеры, в которых установлены с возможностью перемещения подпружиненные шиберы, патрубки для подачи топливной смеси в рабочие камеры и отвода отработавших газов из них и свечи зажигания, отличающийся тем, что он снабжен вставками, установленными в статоре и выполненными с внутренними пазами для шиберов, ротор размещен внутри статора и выполнен с выступами и впадинами по окружности на второй его торцевой стороне, образующими второй ряд рабочих камер, симметричных камерам первого ряда.

2. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что в статоре общее количество вставок кратно четырем, а в каждой третьей вставке по обеим сторонам ротора размещены свечи зажигания.

3. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что статор выполнен в виде двух блоков, между которыми размещен ротор, с отверстиями для подшипников, в которых установлен вал, и корпуса, расположенного между блоками с картером в нижней его части.

4. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что он снабжен фланцем, установленным на валу неподвижно относительно статора с торцевой его стороны, при этом во фланце и каждой первой из четырех камер ротора выполнены радиальные каналы, а внутри вала осевой и радиальные каналы для подвода через них топливной смеси.

5. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.2, отличающийся тем, что в роторе выполнены каналы, расположенные под углом к оси его вращения, для соединения каждой четвертой его рабочей камеры через кольцевую полость, выполненную в корпусе, с патрубком отвода отработавших газов.

6. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что шиберы размещены с возможностью перемещения по радиусу в наклонных к плоскости вращения ротора пазах, выполненных во вставках.

7. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что в статоре выполнены каналы для подвода охлаждающей жидкости.

8. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что вставки размещены в сквозных ступенчатых радиальных пазах, выполненных в статоре для обеспечения возможности их замены.

9. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что выступы и впадины ротора выполнены в виде секторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Другие изменения, связанные с зарегистрированными изобретениями

Изменения:Датой досрочного прекращения действия патента № 2063527 (см. публикацию в БИПМ № 35 за 2002 г. на стр.529) является 22.09.2003 г.

Номер и год публикации бюллетеня: 35-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2006        БИ: 10/2006

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.09.2010

Дата публикации: 27.12.2011

---