Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторно-лопастных двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД двигателя без усложнения его конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, в котором находится эксцентрично ротор с лопастями. Лопасти закреплены на валу подвижно и проходят через отверстия пальцев, установленных в роторе. Камера сгорания снабжена элементом зажигания и патрубком подачи сжатого воздуха с клапаном, установленным в углублении патрубка. При этом соотношение площади рабочей части лопасти к площади камеры равно 1: 4, а углубление патрубка подачи сжатого воздуха выполнено с возможностью перепуска газов с одной стороны лопасти на другую ее сторону. Указанное соотношение является оптимальным для получения высокого КПД рабочего процесса двигателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения и может использоваться в автомобильной промышленности, на тепловых и атомных электростанциях, атомоходах.

Известны роторно-лопастные двигатели. Они содержат корпус с боковыми крышками, в котором находится ротор с лопастями, оси ротора и лопастей смещены. Лопасти закреплены на валу подвижно и пропущены через пальцы, которые находятся в отверстиях в роторе. Камера сгорания находится между ротором и корпусом (см. пат. США 4024840, 3989011, 4403511).

Наиболее близким техническим решением является упомянутый выше роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, описанный в пат. США 4024840.

В известном двигателе соотношение площади рабочей части лопасти к площади камеры сгорания имеет значение 1:20 и более, то есть давление сгораемого топлива используется впустую, давя в основном на стенки камеры. Этот недостаток снижает КПД двигателя. Задача изобретения - повышение КПД двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в известном роторно-лопастном двигателе рабочая часть лопасти находится рядом с эпицентром горения газов, а соотношение площади рабочей части к площади камеры сгорания равно 1:4.

На фиг. 1 представлен вид двигателя в разрезе; на фиг.2 - вид сбоку; на фиг. 3 - камера сгорания; на фиг.4 сверху вниз показаны ротор, лопасть, палец, через который пропущена лопасть.

Роторно-лопастной двигатель содержит камеру сгорания 1, ротор 2, пальцы 3, через которые пропущены лопасти 4, шестерни 5, вал отбора мощности 6, наружную часть камеры 7, боковые крышки 8, закрывающие камеру, удлинение камеры 9, подшипник лопасти 10, подшипник ротора 11, сверление для установки пальцев 12, пояса жесткости 13, шестерня вала отбора мощности 14, прорези в пальцах 15, основание лопасти 16, крепежное кольцо лопасти 17, вал 18, на котором крепятся лопасти, клапан 19, углубление для установки клапана 20, свеча зажигания 21, углубление для установки свечи 22, компрессорная камера 23, вентиляционные отверстия в крышках ротора 24, вентилятор 25, масляный бак 26, масляный насос 27, патрубок подачи топлива 28, патрубок подачи воздуха 29, ресивер 30.

Ротор имеет полую цилиндрическую форму со сверлениями 12 для установки пальцев (см. фиг.4). По периметру он имеет два пояса жесткости 13, которые плотно прилегают к нижней части камеры сгорания, препятствуя выходу горящих газов за пределы камеры сгорания. Ротор установлен на двух подшипниках 10, надежно укрепленных в крышках камеры 8. На роторе на одной из торцевых сторон укреплена шестерня 5, ее диаметр равен диаметру ротора. Эта шестерня передает вращательное движениe на шестерню 14 вала 6, выходящего за пределы камеры двигателя. Пальцы 3 выполняют роль подвижных уплотнителей между лопастью 4 и ротором 2. Пальцы имеют цилиндрическую форму с прорезями 15 посредине для прохождения лопастей 4. Лопасти 4 представляют собой плоскую конструкцию, состоящую из двух составляющих: непосредственно лопасть и основание лопасти 16, которое служит для крепления лопасти на оси посредством крепежных колец 17. Лопасти 4 вращаются на валу 18 вместе с ним, но при каждом обороте вала лопасти меняют угол между собой, для этого на валу они закреплены подвижно. Лопасть 4, проходя через камеру сгорания 1, передает силу на ротор 2. Одна из лопастей всегда находится под давлением газов, поэтому мертвых точек двигатель не имеет. Длина лопастей в 1,5 раза больше радиуса ротора, а смещение осей ротора и лопастей таково, что лопасти, вращаясь, не покидают прорези пальцев. В обеих крышках двигателя 8 в верхней части, выше ротора, расположены вентиляционные отверстия 24. Через эти отверстия воздух поступает внутрь двигателя. Лопасти центробежной силой прижимают к корпусу выхлопные газы, создавая низкое давление у вентиляционных отверстий. Ниже выхлопного отверстия в корпусе располагается вентилятор как источник дополнительного притока наружного воздуха. Из масляного бака 26 насос 27 подает масло внутрь лопастного вала 18. Через отверстия в вале масло смазывает подшипники лопастей 10 и, стекая по лопастям, смазывает движущие части ротора.

Роторно-лопастной двигатель работает следующим образом. В начале в камеру сгорания 1 подается через патрубок 28 топливо и воздух через патрубок 29. Патрубок 28, через который подается топливо, перед входом в камеру сгорания имеет рассеиватель топлива. Патрубок 29, подающий воздух, перед входом в камеру сгорания имеет клапан 19 лепестковый или грибковый. На фиг.3 показан грибковый клапан. Грибок клапана не доходит до поверхности камеры сгорания, по которой скользит торец лопасти, на 3 мм. Углубление 20 в камере сгорания имеет форму прямоугольника размером 17•25 мм. Следом за патрубком 29, подающим воздух, установлена свеча 21 постоянного накаливания. Отверстие, куда ввернута свеча, имеет вид полушария 22 диаметром 10 мм. Лопасть 4 (см. фиг. 3) начинает свой путь по камере сгорания и под давлением горячих газов движется к выходу камеры. Давление в камере сгорания 100 кг/мм². Смежная лопасть находится в этот момент над клапанным углублением. На фиг.3 видно, что давление горючих газов распространяется на всю камеру сгорания и давление на смежную лопасть, находящуюся над клапанным углублением, с обеих сторон одинаково. В момент выхода из камеры сгорания первой лопасти смежная ей лопасть находится над полушарием свечи зажигания 22 и в этот момент избыточное давление справа от лопасти перетекает на левую сторону, где давление атмосферное. Трехатмосферное давление в патрубках подачи воздуха и топлива открывает соответствующие клапаны, а лопасть проходит полушарие свечи. Происходит зажигание топлива. Цикл закончен и все повторяется вновь.

Формула изобретения

1. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, ротор с лопастями, камеру сгорания со свечой, патрубок, подающий топливо в камеру сгорания, патрубок, подающий воздух в камеру сгорания, и клапан патрубка подачи воздуха с грибком, при этом в камере сгорания над грибком клапана выполнено углубление, осевая линия ротора и ось лопастей расположены эксцентрично, а лопасти закреплены на валу подвижно и проходят через прорези пальцев, установленных в роторе, отличающийся тем, что соотношение площади рабочей части лопасти к площади камеры равно 1:4.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что при нахождении лопасти над углублением давление газов на лопасть с обеих сторон одинаково.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4