Роторный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным машинам объемного расширения, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет создать надежный высокооборотный двигатель внутреннего сгорания с высоким КПД. Роторная компрессионная машина (например, двигатель внутреннего сгорания) содержит корпус-статор со сферической рабочей полостью и ротор. На сферическом утолщении оси ротора расположен разделительный диск с качающимися на радиальных осях лопатками, снабженный сопряженными с рабочей полостью корпуса-статора коническими элементами с прорезями для перемещения лопаток. Лопатки жестко закреплены на конических элементах. Радиальные оси разделительного диска снабжены прорезями для прохождения лопаток. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам объемного расширения, в частности к роторным четырехтактным двигателям внутреннего сгорания.

Известна роторная машина, содержащая корпус-статор со сферической рабочей полостью и ротор, состоящий из оси со сферическим утолщением и закрепленных на оси симметрично двух конических элементов с прорезями для лопаток и наклонного разделительного диска со сферическими фланцами, сопряженные как со сферическим утолщением оси, так и с внутренней полостью конических элементов, причем на диске укреплены качающиеся на радиальных осях лопатки-перегородки, сопряженные с прорезями конических элементов и перемещающиеся в них при вращении ротора. Наклон разделительного диска при этом фиксируется кольцевым ободом, установленным в кольцевой проточке корпуса (1).

Недостатком такой конструкции является укрепление наклонного диска на корпусе, что вызывает необходимость упорных подшипников диаметром, равным диаметру корпуса, а также перемещение лопаток в прорезях конических элементов, что наряду с большими площадями соприкосновения может приводить к перекосам лопаток и заклиниванию их.

Известна также машина, содержащая корпус-статор со сферической рабочей полостью и ротор, состоящий из трех частей, две из которых являются коническими элементами, расположенными под углом симметрично диску каждый на своей оси и главной оси ротора с полым сферическим утолщением и выполненным заодно с ним нормально к диаметру, снабженным радиальными осями и разрезными на них лопатками, способными при вращении поворачиваться, следуя за положением прорезей конических элементов и сопряженных с ними (2).

Недостатком этой машины, как и предыдущей, является перемещение лопаток в прорезях конических элементов, а также то, что лопатка состоит из двух частей, поворачивающихся на некоторый угол при каждом обороте диска, что, помимо потерь энергии на ускорение масс лопаток, усиливает возможность их заклинивания в результате сложного шарнирного их соединения.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков обоих машин-прототипов.

Эта задача решается тем, что оба конических элемента соединены жестко между собой неразрезными лопатками, образуя единую деталь, укрепленную на корпусе наклонно по отношению к разделительному диску, который жестко укреплен нормально к основной оси ротора на сферическом утолщении ее. Диск снабжен радиальными осями с прорезями для прохождения лопаток.

В этом случае образуются две обратно-симметричные компрессионные машины в едином корпусе, соединенные перепускным каналом для сжатой топливо-воздушной смеси, что при определенном расположении перепускных окон, лопаток и свечи зажигания (см. фиг. 2), дает возможность использования предлагаемой компрессионной машины объемного расширения в качестве четырехтактного роторного двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 1 представлен продольный разрез по A-A предлагаемого двигателя.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез по B-B фиг. 1.

Двигатель содержит корпус-статор 1 со сферической рабочей полостью. Внутри корпуса-статора установлен ротор, состоящий из разделительного диска 2, снабженного укрепленными на сферическом утолщении 3 оси 4 радиальными осями 5 с прорезями для прохождения лопаток 6, жестко укрепленного на сферическом утолщении 3 и двух конических элементов 7, сопряженных как со сферическим утолщением 3 оси 4, так и со сферической рабочей полостью корпуса статора 1. Конические элементы 7 соединены между собой жестко лопатками 6 и укреплены совместно под некоторым углом к разделительному диску 2. Корпус-статор 1 снабжен соответствующими окнами и каналами всасывания 8, выхлопа 9 и перепускным каналом 10.

Предлагаемая машина работает следующим образом.

При вращении оси 4 вместе со сферическим утолщением 3 и разделительным диском 2, лопатки 6, взаимодействуя с прорезями радиальных осей 5 диска 2, приводят во вращение конические элементы 7.

Камеры объемного расширения, образуемые смежными лопатками 6, сферической поверхностью утолщения 3, сферической поверхностью рабочей полости корпуса-статора 1, коническими поверхностями элементов 7 и боковыми поверхностями разделительного диска 2, при вращении ротора циклически изменяют свой объем.

Каждая камера правой (по фиг. 1) части машины, пройдя путь от места контакта "конус - диск", имеет внутри разрежение и при прохождении окон всасывания 8 заполняется горючей смесью (такт всасывания).

После прохождения окон всасывания в замкнутой камере происходит сжатие горючей смеси (такт сжатия) и перед местом контакта "конус - диск" полностью выдавливается в окно перепускного канала 10, попадая в аналогичную камеру левой (по фиг. 1) части машины.

Пройдя окно перепуска 10, камера становится замкнутой и в ней происходит зажигание горючей смеси с последующим расширением продуктов сгорания до максимального объема камеры (рабочий ход). Разница в давлении на смежные лопатки создает крутящий момент на оси 4.

При достижении камерой окон выхлопа 9 из камеры продукты сгорания полностью выдавливаются в атмосферу (такт выхлопа).

Эти циклические процессы протекают в такой последовательности во всех камерах машины.

Таким образом одна часть обратно симметричной машины работает как нагнетатель горючей смеси (всасывание - сжатие), вторая часть - как тепловой двигатель (рабочий ход - выхлоп), вместе обеспечивая четыре такта двигателя внутреннего сгорания для каждой пары обратно симметричных камер за один оборот двигателя.

Благодаря закреплению радиальных осей 5 прохождения лопаток 6 сквозь диск 2 на сферическом утолщении 3 оси 4 и жесткому закреплению лопаток 6 на конических элементах 1 не происходит истирания рабочей полости статора, а малый радиус масс и малая ускоряемая масса радиальных осей увеличивают долговечность и экономичность машины.

Источники информации: 1. "Роторная компрессионная машина" Патент RU 2062327 от 20 июня 1966 г.

2. "Роторный двигатель внутреннего сгорания" Патент RU 2102613 от 20 января 1998 г. (прототип).

Формула изобретения

Роторная компрессионная машина (например двигатель внутреннего сгорания), содержащая корпус-статор со сферической рабочей полостью и ротор, на сферическом утолщении оси которого расположен разделительный диск с качающимися на радиальных осях лопатками, снабженный сопряженными с рабочей полостью корпуса-статора коническими элементами с прорезями для перемещения лопаток, отличающаяся тем, что лопатки жестко закреплены на конических элементах, а радиальные оси разделительного диска снабжены прорезями для прохождения лопаток.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2