Роторный двигатель

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с вращающимся блоком цилиндров. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус с распределительными каналами. В корпусе размещен ротор с радиальными попарно оппозитными цилиндрами и расположенными в них поршнями, которые связаны при помощи шатунов с кривошипными валами, установленными на роторе параллельно оси центрального вала. По неподвижному солнечному колесу зубчатого планетарного механизма обкатываются входящие с ним в зацепление шестерни, закрепленные на кривошипных валах. Согласно изобретению каждый кривошипный вал содержит противовес, на внутренней поверхности корпуса, охватывающей цилиндрическую поверхность ротора, расположены многочисленные канавки бесконтактного гребневого лабиринтного уплотнения рабочего зазора, а на торцевых поверхностях ротора размещены вентиляционные лопасти и выполненные параллельно оси центрального вала сквозные оребренные каналы проточной воздушной системы охлаждения ротора. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использование при проектировании двигателей внутреннего сгорания, пневмогидродвигателей и других машин.

Известны роторные двигатели, содержащие корпус с распределительными каналами, размещенный в нем ротор с радиальными попарно оппозитными цилиндрами и расположенными в них поршнями, которые связаны при помощи шатунов с кривошипными валами, установленными на роторе параллельно оси центрального вала, зубчатый планетарный механизм с неподвижным солнечным колесом и входящими в зацепление с ним шестернями, закрепленными на кривошипных валах, и уплотняющие кольца, расположенные на цилиндрической поверхности ротора вокруг цилиндров и скользящие по сопряженной с ротором поверхности корпуса (патент США 3499424, кл. 123-44, 1970).

Недостатки таких двигателей заключаются в том, что при вращении ротора центробежные силы, воздействуя на поршни, нарушают нормальную работу двигателя и, прижимая уплотняющие кольца к рабочей поверхности корпуса, вызывают их повышенный износ, что не позволяет получить высокие рабочие обороты двигателя. Кроме того, неудовлетворительно решена система охлаждения ротора, самого теплонапряженного узла двигателя.

Для устранения указанных недостатков в роторном двигателе, содержащем корпус с распределительными каналами, размещенный в нем ротор с радиальными попарно оппозитными цилиндрами и расположенными в них поршнями, которые связаны при помощи шатунов с кривошипными валами, установленными на роторе параллельно оси центрального вала, зубчатый планетарный механизм с неподвижным солнечным колесом и входящими в зацепление с ним шестернями, закрепленными на кривошипных валах, и систему уплотнения рабочих зон, каждый кривошипный вал содержит противовес, на внутренней поверхности корпуса, охватывающей цилиндрическую поверхность ротора, расположены многочисленные канавки бесконтактного гребневого лабиринтного уплотнения рабочего зазора, а на торцевых поверхностях ротора размещены вентиляционные лопасти и выполненные параллельно оси центрального вала сквозные оребренные каналы проточной воздушной системы охлаждения ротора.

На фиг.1 показан роторный двигатель, выполненный в виде четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, поперечный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - вариант двигателя внутреннего сгорания со сдвоенным ротором, продольный разрез.

Роторный двигатель содержит корпус 1 с распределительными каналами, впускным 2 и выпускным 3, размещенный в нем ротор 4 с радиальными попарно оппозитными цилиндрами 5 и расположенными в них поршнями 6, которые связаны при помощи шатунов 7 с кривошипными валами 8, установленными параллельно оси центрального вала 9 на подшипниковом щите 10, являющимся составной частью ротора 4, зубчатый планетарный механизм с неподвижным солнечным колесом 11 и входящими в зацепление с ними шестернями 12, закрепленными на кривошипных валах 8, содержащих противовесы 13. На внутренней поверхности корпуса 1 расположены многочисленные канавки бесконтактного гребневого лабиринтного уплотнения рабочего зазора 14. На торцевых поверхностях ротора 4 размещены вентиляционные лопасти 15 и выполненные параллельно оси центрального вала 9 сквозные оребренные каналы 16 проточной воздушной системы охлаждения ротора. На корпусе 1 расположены ребра охлаждения 17, свеча зажигания 18.

В представленном четырехтактном роторном двигателе внутреннего сгорания ротор содержит четыре цилиндра, а передаточное отношение зубчатого зацепления планетарного механизма равно 1:2. Такое сочетание количества цилиндров и передаточного отношения зубчатого зацепления планетарного механизма вращения ротора - наиболее подходящие для организации четырехтактного рабочего цикла во всех цилиндрах за один оборот ротора.

Двигатель работает следующим образом. При вращении ротора 4 и связанного с ним центрального вала 9 шестерни 12, обкатываясь по неподвижному солнечному колесу 11, вращают кривошипные валы 8 и обеспечивают возвратно-поступательное движение поршней 6 в цилиндрах 5; при этом каждый цилиндр последовательно проходит зоны впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Каждый рабочий ход следует через 90 градусов поворота ротора, т.е. четыре рабочих хода за один оборот ротора, что соответствует работе восьмицилиндрового двигателя внутреннего сгорания обычной конструкции.

При вращении кривошипных валов 12 расположенные на них противовесы 13 обеспечивают равновесие центробежных сил, действующих на них и поршни и тем самым компенсируют вредное влияние центробежных сил на поршни, которое становится значительным при больших оборотах ротора. Бесконтактное лабиринтное уплотнение рабочего зазора 14 также позволяет увеличить рабочие обороты ротора без значительного увеличения износа элементов уплотнения. Вентиляционные лопасти 15 и сквозные оребренные каналы 16 обеспечивают эффективное охлаждение ротора при работе двигателя.

Представленный на фиг.4 вариант двигателя внутреннего сгорания со сдвоенным ротором содержит дополнительный ряд цилиндров 19 и поршней 20, которые связаны с шестернями 21 и неподвижным солнечным колесом 22 второго планетарного механизма вращения ротора. Таким образом, мощность и вращающий момент двигателя удваиваются, при этом длина двигателя увеличивается всего в полтора раза, что обеспечивает улучшение показателей удельной мощности и габаритно-весовых характеристик по сравнению с двигателем, содержащим ротор с однорядным расположением цилиндров.

Предлагаемые простые технические решения конструктивных проблем, мешающих реализации больших потенциальных возможностей кинематических схем и конструктивных особенностей известных роторных двигателей, позволяет получить при простоте и технологичности конструкции повышение удельной мощности и улучшение габаритно-весовых характеристик перспективных роторных двигателей.

Формула изобретения

Роторный двигатель, содержащий корпус с распределительными каналами, размещенный в нем ротор с радиальными попарно оппозитными цилиндрами и расположенными в них поршнями, которые связаны при помощи шатунов с кривошипными валами, установленными на роторе параллельно оси центрального вала, зубчатый планетарный механизм с неподвижным солнечным колесом и входящими с ним в зацепление шестернями, закрепленными на кривошипных валах, и систему уплотнения рабочих зон, отличающийся тем, что каждый кривошипный вал содержит противовес, на внутренней поверхности корпуса, охватывающей цилиндрическую поверхность ротора, расположены многочисленные канавки бесконтактного гребневого лабиринтного уплотнения рабочего зазора, а на торцевых поверхностях ротора размещены вентиляционные лопасти и выполненные параллельно оси центрального вала сквозные оребренные каналы проточной воздушной системы охлаждения ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4