Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания



Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

Владельцы патента RU 2687659:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение удельные параметры двигателя, отнесенные к единице его массы. Сущность изобретения заключается в том, что на валу двигателя установлены ротор компрессора в виде диска, с поперечным пазом на внешней поверхности в зоне максимального сближения внешней поверхности этого ротора с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора, в котором размещены возвратно-поступательного перемещающиеся уплотнительные пластины. Ротор турбины выполнен в виде диска с подпружиненной рабочей заслонкой. Корпус камеры сгорания размещен в отверстии рабочего кольца, в котором установлена на оси подпружиненная рабочая заслонка ротора компрессора. Ось ротора компрессора смещена относительно оси вращения вала двигателя. Ротор турбины установлен между промежуточной и ближней к маховику боковой щекой и снабжен выступом на его внешней цилиндрической поверхности. В зоне максимального сближения внешней поверхности ротора турбины с внутренней поверхностью рабочего кольца турбины выполнен паз, в котором установлены параллельно оси вала двигателя подпружиненные уплотнительные пластины. Корпус камеры сгорания выполнен в виде вращающегося полого цилиндра с валом на одном из концов, связанным с валом двигателя, и с выпускным каналом, расположенным над ротором турбины с возможностью соединения с рабочей полостью ротора турбины. Корпус камеры сгорания расположен над роторами компрессора и турбины в общем отверстии рабочих колец. 5 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Предложенный роторно-поршневой двигатель обладает свойством газовой турбины, так как снабжен компрессором, камерой сгорания и турбиной, а по принципу действия является поршневым двигателем внутреннего сгорания с четырьмя тактами работы: впуском, сжатием, рабочим ходом и выпуском.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых установлены вращающиеся ротор компрессора и ротор турбины, выполненные в виде параллельных закрепленных на валу дисков, в одном из которых, в роторе компрессора, с большим диаметром, выполнен радиальный паз с глубиной, плавно увеличивающейся от нулевого до наибольшего значения на первой половине дуги окружности этого диска и плавно уменьшающейся от наибольшего значения до нулевого на второй половине дуги окружности этого диска. Ротор турбины, выполненный в виде диска с меньшим диаметром, снабжен выступом, имеющим возможность контакта с корпусом и подпружиненной рабочей заслонкой. Между роторами расположена камера сгорания, выполненная в виде соосных внешнего, среднего и внутреннего цилиндров, установленных друг в друге. Внешний цилиндр разделен плоскостью, проходящей через оси вала роторов и цилиндров, на полуцилиндры, первый из которых, являющийся корпусом камеры сгорания, жестко закреплен в корпусе двигателя, а второй из которых, одновременно являющийся поршнем, расположен в пазу диска с большим диаметром с возможностью перемещения относительно первого полуцилиндра до прилегания наклонного днища второго полуцилиндра к основанию радиального паза диска. Средний цилиндр и имеющий возможность вращения внутренний цилиндр снабжены каналами для впуска в камеру сгорания рабочей смеси и перепускными каналами для выпуска горящей рабочей смеси. Свеча зажигания установлена в днище внутреннего цилиндра, обращенном в сторону ротора турбины. В данном роторно-поршневом двигателе осуществляется сжатие топлива в роторе компрессора, одновременно - перемещение рабочей смеси в камеру сгорания, где смесь и сгорает. Тепловая энергия передается на ротор турбины, где и превращается в механическую (патент RU 2193676 С2, МПК7 F02B 53/08).

Основным недостатком этого двигателя является невысокая долговечность вследствие сложности с обеспечением длительной работоспособности элементов камеры сгорания, поскольку ее внутренний цилиндр, подверженный влиянию высоких температур, выполнен вращающимся, что может привести к заклиниванию.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом компрессора, имеющим цилиндрические внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся ротор компрессора, выполненный в виде диска, снабженного выступом, расположенным на внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора, шириной, равной ширине ротора компрессора, и переменной высоты, увеличивающейся от внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора до максимальной высоты, размер которой позволяет ротору компрессора свободно вращаться внутри рабочего кольца компрессора, и уменьшающейся до внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора, причем в поперечном пазу выступа в зоне максимального сближения внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора, то есть в зоне максимальной высоты этого выступа установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазах выступа подпружиненные уплотнительные пластины, расположенные параллельно оси вала двигателя, и вращающийся ротор турбины, выполненный в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания. Корпус камеры сгорания, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с впускным и выпускным каналами, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца компрессора. В рабочем кольце компрессора установлена подпружиненная рабочая заслонка ротора компрессора, шириной, равной ширине ротора компрессора, выполненная в виде пластины, имеющая возможность возвратно - вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце компрессора, и размещения при максимальном ее рабочем ходе в углублении цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца компрессора. В утолщении ротора турбины установлена Г-образная подпружиненная рабочая заслонка ротора турбины, имеющая возможность возвратно - вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины. Корпус двигателя также снабжен внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца компрессора встроен ротор компрессора. Газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеет жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом компрессора и оборудованный перепускным каналом, конфигурация которого аналогична конфигурациям впускного канала корпуса, выпускного канала корпуса камеры сгорания, впускного канала в рабочем кольце компрессора, и выпускного канала в рабочем кольце компрессора, причем перепускной канал установлен с возможностью совмещения с названными каналами. На цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, над камерой сгорания, расположен уплотняющий сегмент ротора турбины, выполненный с переменной высотой, плавно увеличивающейся от цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца компрессора до максимальной высоты и плавно уменьшающейся до цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца компрессора, с шириной, равной ширине рабочего кольца компрессора, и снабженный подпружиненной уплотняющей заслонкой, расположенной в зоне максимальной высоты уплотняющего сегмента и выполненной в виде пластины с шириной, равной ширине рабочего кольца компрессора. В камере сгорания установлена свеча зажигания. Сжатие рабочей смеси осуществляется первоначально в роторе компрессора, с последующим ее перемещением в камеру сгорания, где смесь и воспламеняется от свечи зажигания и далее поступает в рабочую камеру ротора турбины. Тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается на ротор турбины, где и превращается в механическую (патент RU 2478803 С2, МПК F02B 53/08 (2006.01), F02B 55/02 (2006.01), F01C 1/46 (2006.01). F01C 19/04 (2006.01)).

Однако в качестве недостатка вышеуказанного двигателя можно отметить сниженные технико-экономические показатели его работы, отнесенные к единице его массы, вследствие не рациональной конструкции двигателя, где ротор турбины установлен над ротором компрессора и камерой сгорания, что ведет к увеличению габаритов двигателя и его массы.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с повышенными технико-экономическими показателями.

Решение этой технической проблемы достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем рабочие камеры, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся ротор компрессора, выполненный в виде диска, имеющий на внешней поверхности поперечный паз в зоне максимального сближения внешней поверхности ротора компрессора с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотнительные пластины, и вращающийся ротор турбины с подпружиненной рабочей заслонкой, корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом компрессора, имеющим цилиндрическую внутреннюю поверхность, камеру сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра с впускным и выпускным каналами, размещен в отверстии рабочего кольца компрессора, подпружиненную рабочую заслонку ротора компрессора, шириной, равной ширине ротора компрессора, выполненную в виде пластины и установленную в рабочем кольце компрессора с возможностью возвратно - вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце компрессора, и размещения при максимальном ее рабочем ходе в углублении цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца компрессора, боковые щеки, между которыми внутри рабочего кольца компрессора встроен ротор компрессора, свечу зажигания, установленную в камере сгорания, согласно изобретению ось ротора компрессора смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую внешней поверхности ротора компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора. В корпус двигателя введены рабочее кольцо турбины с выпускным каналом, промежуточная щека, расположенная между боковыми щеками, подпружиненная рабочая заслонка ротора турбины, шириной, равной ширине ротора турбины, выполненная в виде пластины, установленная в рабочем кольце турбины с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, размещенной на переднем конце заслонки по ходу вращения вала двигателя, п размещающаяся при максимальном ее рабочем ходе в углублении цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца турбины. Ротор турбины, выполненный в виде диска и установленный между промежуточной и ближней к маховику боковой щекой, снабжен выступом, расположенным на внешней цилиндрической поверхности ротора турбины, шириной, равной ширине ротора турбины и переменной высоты, увеличивающейся от внешней цилиндрической поверхности ротора турбины до максимальной высоты, размер которой позволяет ротору турбины свободно вращаться внутри рабочего кольца турбины, и уменьшающейся до внешней цилиндрической поверхности ротора турбины по окружности, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя в пределах угла поворота вала двигателя, равного 180°. В роторе турбины, в зоне максимального сближения внешней поверхности ротора турбины с внутренней поверхностью рабочего кольца турбины, выполнен паз, в котором установлены параллельно оси вала двигателя с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотнительные пластины. Корпус камеры сгорания выполнен в виде вращающегося полого цилиндра с валом на одном из концов, связанным с валом двигателя, и с выпускным каналом, расположенным над ротором турбины с возможностью соединения с рабочей полостью ротора турбины, при этом корпус камеры сгорания расположен над роторами компрессора и турбины в общем отверстии рабочих колец.

Повышение технико-экономических показателей предлагаемого двигателя обеспечивается за счет снижения его массы путем изменения габаритов ротора турбины.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - разрез по линии А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по линии Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 - увеличенный вид камеры сгорания; на фиг. 5 - увеличенный вид камеры сгорания, разрез по линии Б-Б фиг. 1.

Основой предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания являются два ротора, ротор 1 компрессора и ротор 2 турбины, расположенные параллельно, закрепленные на одном валу 3 двигателя на фиксированном расстоянии друг от друга и вращающиеся вместе с валом 3 на подшипниках 4, установленных в корпусе 5 двигателя (фиг. 1). Ротор 1 компрессора выполнен в виде круглого диска, ось которого смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину Н, не позволяющую внешней поверхности ротора 1 компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца 6 компрессора (фиг. 2).

Рабочее кольцо 6 компрессора, являющееся частью корпуса 5 двигателя, имеет рабочую цилиндрическую внутреннюю поверхность, обращенную в сторону ротора 1 компрессора, ось которой совпадает с осью вращения вала 3 двигателя. Ширина рабочего кольца 6 компрессора равна ширине ротора 1 компрессора (фиг. 1, 2).

Ротор 1 компрессора имеет возможность вращения внутри полости, заключенной между боковой щекой 7 компрессора, промежуточной щекой 8 и внутренней цилиндрической поверхностью рабочего кольца 6 компрессора.

В рабочем кольце 6 размещена подпружиненная рабочая заслонка 9 ротора компрессора, выполненная в виде пластины, один конец которой, расположенный в направлении вращения роторов впереди второго конца заслонки 9, имеющий закругление, за счет пружины 10 рабочей заслонки ротора компрессора имеет возможность плотного прилегания к цилиндрической внешней поверхности ротора 1 компрессора, а второй конец подпружиненной рабочей заслонки 9 ротора компрессора, расположенный в направлении вращения роторов позади первого ее конца, закреплен через ось 11 в рабочем кольце 6 компрессора с возможностью совершения возвратно-вращательного движения подпружиненной рабочей заслонки 9 ротора компрессора вокруг оси 11.

На цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца 6 имеется углубление 12, предназначенное для вхождения в него подпружиненной рабочей заслонки 9 ротора компрессора при максимальном ее рабочем ходе. Ширина подпружиненной рабочей заслонки 9 ротора компрессора равна ширине ротора 1 компрессора, а ее минимальная длина установлена такой, что не позволяет ей отрываться от внешней поверхности ротора 1 компрессора при вращении вала 3 двигателя. Рабочая заслонка 9 расположена таким образом, что ее ось 11 находится справа от ее первого конца вблизи заднего торца углубления 12 по направлению вращения вала 3 двигателя.

Ротор 2 турбины выполнен в виде круглого диска, расположенного между промежуточной щекой 8 и боковой щекой 13 турбины, имеет возможность вращения внутри полости, заключенной между боковой щекой 13 турбины, промежуточной щекой 8 и цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 14 турбины, установленного в корпусе 5 двигателя (фиг. 1, 3).

Ротор 2 турбины снабжен выступом 15, расположенным на внешней цилиндрической поверхности ротора 2 турбины, шириной, равной ширине ротора 2 турбины и переменной высоты, увеличивающейся от внешней цилиндрической поверхности ротора 2 турбины до максимальной высоты, размер которой позволяет ротору 2 турбины свободно вращаться внутри рабочего кольца 14 турбины, и уменьшающейся до внешней цилиндрической поверхности ротора 2 турбины по окружности, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину К в пределах угла поворота вала двигателя, равного 180°.

В рабочем кольце 14 турбины размещена подпружиненная рабочая заслонка 16 ротора 2 турбины, выполненная в виде пластины, один конец которой, расположенный в направлении вращения роторов позади второго конца заслонки 16 ротора турбины, имеющий закругление, за счет пружины 17 имеет возможность плотного прилегания к внешней цилиндрической поверхности ротора 2 турбины, а второй конец заслонки 16, расположенный в направлении вращения роторов впереди первого ее конца, закреплен через ось 18 в рабочем кольце 14 турбины с возможностью совершения возвратно-вращательного движения рабочей заслонки 16 ротора турбины вокруг оси 18. При этом ось 18 размещена на переднем конце рабочей заслонки 16 ротора турбины по ходу вращения вала 3 двигателя.

На цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца 14 турбины имеется углубление 19, предназначенное для вхождения в него рабочей заслонки 16 ротора турбины при максимальном ее рабочем ходе. Ширина рабочей заслонки 16 ротора турбины равна ширине ротора 2 турбины, а минимальная длина ее установлена такой, что не позволяет ей отрываться от внешней поверхности ротора 2 турбины при вращении вала 3 двигателя. Рабочая заслонка 16 ротора турбины расположена таким образом, что ее ось 18 находится слева от ее первого конца вблизи переднего торца углубления 19 по направлению вращения вала 3 двигателя.

В рабочем кольце 6 компрессора, в рабочем кольце 14 турбины и в головке 20 корпуса двигателя, прикрепленной болтами к рабочему кольцу 6 компрессора и к рабочему кольцу 14 турбины, имеется общее отверстие 21, предназначенное для установки корпуса 22 камеры сгорания 23. Корпус 22 камеры сгорания расположен над ротором 1 компрессора и ротором 2 турбины и выполнен в виде полого цилиндра, снабженного валом на одном из концов, с возможностью вращения в подшипниках 24, установленных в боковых щеках 7 и 13, за счет редуктора 25 двигателя. Вал корпуса 22 камеры сгорания связан с валом 3 двигателя. В корпусе 22 камеры сгорания выполнен впускной канал 26, расположенный над ротором 1 компрессора и имеющий возможность соединения при вращении корпуса 22 камеры сгорания с впускным каналом 27 в рабочем кольце 6 компрессора, имеющим конфигурацию, совпадающую с конфигурацией впускного канала 26 (фиг. 1, 2).

Корпус 22 камеры сгорания также снабжен выпускным каналом 28, расположенным над ротором 2 турбины через 180° угла поворота корпуса 22 камеры сгорания по отношению к впускному каналу 26, имеющим возможность соединения при вращении корпуса 22 камеры сгорания с выпускным каналом 29 рабочего кольца 14 турбины с конфигурацией, совпадающей с конфигурацией выпускного канала 28 (фиг. 1, 3).

Боковая щека 7 компрессора, рабочее кольцо 6 компрессора, промежуточная щека 8, расположенная между боковой щекой 7 компрессора и боковой щекой 13 турбины, рабочее кольцо 14 турбины и боковая щека 13 турбины стянуты между собой болтами 30, расположенными по окружности двигателя (фиг. 1, 2, 3).

На внешней поверхности ротора 1 компрессора, в зоне ее максимального сближения с внутренней поверхностью рабочего кольца 6 компрессора, выполнен поперечный паз 31, в котором параллельно оси вала 3 двигателя расположены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотнительные пластины 32 (фиг. 2).

В роторе 2 турбины, в зоне максимального сближения внешней поверхности ротора 2 турбины с внутренней поверхностью рабочего кольца 14 турбины, выполнен поперечный паз 33, в котором параллельно оси вала 3 двигателя установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотнительные пластины 34 (фиг. 3).

На боковых поверхностях ротора 1 компрессора выполнены кольцевые пазы 35, в которых установлены кольцевые подпружиненные уплотнительные пластины 36, а на боковых поверхностях ротора 2 турбины выполнены кольцевые пазы 37, в которых установлены кольцевые подпружиненные уплотнительные пластины 38 (фиг. 1, 2, 3).

Для уплотнения камеры сгорания 23 на внешней поверхности корпуса 22 камеры сгорания выполнены круговые пазы 39, в которых установлены уплотнительные кольца 40, и продольные пазы 41, в которых установлены подпружиненные уплотнительные пластины 42 (фиг. 4, 5).

В головке 20 корпуса двигателя 5 в зоне вращения ротора 2 турбины установлена свеча зажигания 43, связанная с камерой сгорания 23 через выпускной канал 28 при вращении корпуса 22 камеры сгорания (фиг. 3, 5).

Рабочая полость 44 компрессора, образованная наружной поверхностью ротора 1 компрессора, внутренней цилиндрической поверхностью рабочего кольца 6 компрессора, боковой щекой 7 компрессора и промежуточной щекой 8, разделена подпружиненной рабочей заслонкой 9 ротора компрессора и уплотнительными пластинами 32 на камеру впуска 45 и камеру предварительного сжатия 46 (фиг. 1, 2).

Рабочая полость 47 ротора турбины, образованная наружной поверхностью ротора 2 турбины, цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 14 турбины, промежуточной щекой 8 и боковой щекой 13 турбины разделена рабочей заслонкой 16 ротора турбины и уплотнительными пластинами 34 на камеру рабочего хода 48 и камеру выпуска 49 (фиг. 1, 3). Выпускной канал 28 имеет возможность соединения с рабочей полостью 47 ротора турбины.

В боковой щеке 7 компрессора выполнен впускной канал 50, предназначенный для соединения камеры впуска 45 с впускным трактом системы впуска рабочей смеси (фиг. 1, 2). В боковой щеке 13 турбины выполнен выпускной канал 51, предназначенный для соединения камеры выпуска 49 с атмосферой (фиг. 1, 3).

На конце вала 3 двигателя со стороны ротора 2 турбины расположен маховик 52. Внутри рабочего кольца 6 компрессора и рабочего кольца 14 турбины, а также в головке 20 корпуса двигателя образованы полости 53 для рубашки системы охлаждения (см. фиг. 1, 2, 3).

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено:

- стрелкой на фиг. 2, 3, 5 - направление вращения роторов 1, 2 и корпуса 22 камеры сгорания;

- пунктирными линиями на фиг. 2, 3, 5 - канал, предназначенный для соединения камеры впуска 45 с впускным трактом системы впуска рабочей смеси и канал 51, предназначенный для соединения камеры выпуска 49 с атмосферой;

- пунктирными стрелками на фиг. 2, 3, 5 - направления движения рабочей смеси и отработавших газов.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Положение подпружиненных уплотнительных пластин 32 ротора 1 компрессора, когда они находятся на наименьшем расстоянии от камеры сгорания 23, принимается за начало работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (фиг. 2). Вращение ротора 1 компрессора и ротора 2 турбины происходит по часовой стрелке со стороны редуктора 25 двигателя (фиг. 1, 2, 3). Двигатель работает на жидком или газообразном топливе и имеет стандартные системы питания и зажигания.

Рассмотрим первоначально полный рабочий цикл двигателя от такта впуска до такта выпуска, происходящий с одним зарядом рабочей смеси.

1 такт - впуск - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 0° до 360°. При вращении ротора 1 компрессора за подпружиненной рабочей заслонкой 9 ротора компрессора создается разряжение, и порция рабочей смеси по впускному каналу 50 поступает в камеру впуска 45 (фиг. 2).

2 такт - сжатие - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 720° и заканчивается тогда, когда подпружиненная рабочая заслонка 9 ротора компрессора полностью войдет в углубление 12 в рабочем кольце 6 компрессора. В этот момент корпус 22 камеры сгорания перекроет впускной канал 27 в рабочем кольце 6 компрессора, соединяющий камеру предварительного сжатия 46 с камерой сгорания 23. На угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 520°-540° в зависимости от установки фаз газораспределения рабочая смесь предварительно сжимается в камере предварительного сжатия 46, пока впускной канал 26 и выпускной канал 27 не начнут совмещаться. После начала совмещения впускного канала 26 и выпускного канала 27 предварительно сжатая рабочая смесь начнет поступать в камеру сгорания 23, и будет дальше сжиматься в камере сгорания 23 вплоть до достижения угла поворота вала 3 двигателя 720°, то есть до момента перекрытия корпусом 22 камеры сгорания впускного канала 27 (фиг. 1, 2).

3 такт - рабочий ход - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 720° до 1080°. При этом при угле поворота вала 3 двигателя, равном 700°±угол опережения зажигания, происходит воспламенение рабочей смеси в камере сгорания 23 за счет проскакивания искры в свече зажигания 43 (фиг. 1, 3). В этот же момент начинают совмещаться выпускной канал 28 в корпусе 22 камеры сгорания с выпускным каналом 29 в рабочем кольце 14 турбины. Через образовавшуюся и постоянно увеличивающуюся за счет вращения корпуса 22 камеры сгорания щель горящая рабочая смесь устремляется в камеру рабочего хода 48. За счет горения рабочей смеси создается высокое давление, которое воздействует на выступ 15 ротора 2 турбины, заставляя ротор 2 турбины вращаться и создавать крутящий момент на валу 3 двигателя.

4 такт - выпуск - происходит при вращении вала 3 двигателя от 1080° до 1440°. При этом отработавшие газы из камеры выпуска 49 по каналу 51 выпускаются в атмосферу.

Таким образом, при угле поворота вала 3 двигателя, равном 1440°, заканчивается процесс выпуска, а, следовательно, заканчивается полный рабочий цикл, происшедший в данном роторно-поршневом двигателе с одним зарядом рабочей смеси.

При постоянной работе двигателя происходит следующее. При вращении роторов от 0° до 360° в рабочей полости 44 ротора компрессора происходит одновременно сжатие рабочей смеси в камере предварительного сжатия 46 и впуск рабочей смеси в камеру впуска 45, а в рабочей полости 47 ротора турбины происходит одновременно рабочий ход в камере рабочего хода 48 и выпуск отработавших газов из камеры выпуска 49 (фиг. 1, 2, 3). Таким образом, полный цикл совершается на угле поворота вала 3 двигателя, равном 360°.

Использование предлагаемого изобретения повышает технико-экономических показателей работы двигателя, отнесенные к единице его массы, за счет улучшения схемы конструкции двигателя, где роторы компрессора и турбины выполнены однообразными и расположены компактно, что ведет к уменьшению габаритов двигателя и снижению его массы.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочие камеры, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся ротор компрессора, выполненный в виде диска, имеющий на внешней поверхности поперечный паз в зоне максимального сближения внешней поверхности ротора компрессора с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотнительные пластины, и вращающийся ротор турбины с подпружиненной рабочей заслонкой, корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом компрессора, имеющим цилиндрическую внутреннюю поверхность, камеру сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра с впускным и выпускным каналами, размещен в отверстии рабочего кольца, подпружиненную рабочую заслонку ротора компрессора шириной, равной ширине ротора компрессора, выполненную в виде пластины и установленную в рабочем кольце компрессора с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце, и размещения при максимальном ее рабочем ходе в углублении цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца, боковые щеки, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, свечу зажигания, установленную в камере сгорания, отличающийся тем, что ось ротора компрессора смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую внешней поверхности ротора компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора, в корпус двигателя введены рабочее кольцо турбины с выпускным каналом, промежуточная щека, расположенная между боковыми щеками, подпружиненная рабочая заслонка ротора турбины, шириной, равной ширине ротора турбины, выполненная в виде пластины, установленная в рабочем кольце турбины с возможностью возвратно - вращательного движения вокруг своей оси, размещенной на переднем конце заслонки по ходу вращения вала двигателя, и размещающаяся при максимальном ее рабочем ходе в углублении цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца турбины, ротор турбины, выполненный в виде диска и установленный между промежуточной и ближней к маховику боковой щекой, снабжен выступом, расположенным на внешней цилиндрической поверхности ротора турбины, шириной, равной ширине ротора турбины и переменной высоты, увеличивающейся от внешней цилиндрической поверхности ротора турбины до максимальной высоты, размер которой позволяет ротору турбины свободно вращаться внутри рабочего кольца турбины, и уменьшающейся до внешней цилиндрической поверхности ротора турбины по окружности, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя в пределах угла поворота вала двигателя, равного 180°, в роторе турбины, в зоне максимального сближения внешней поверхности ротора турбины с внутренней поверхностью рабочего кольца турбины, выполнен паз, в котором установлены параллельно оси вала двигателя с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотнительные пластины, корпус камеры сгорания выполнен в виде вращающегося полого цилиндра с валом на одном из концов, связанным с валом двигателя, и с выпускным каналом, расположенным над ротором турбины с возможностью соединения с рабочей полостью ротора турбины, при этом корпус камеры сгорания расположен над роторами компрессора и турбины в общем отверстии рабочих колец.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к роторным двигателям сгорания с разделенным циклом. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение КПД на любых режимах его работы.

Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего сгорания с разделенным циклом. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области двигателестроения, и может найти применение при проектировании и производстве двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания. Двигатель содержит рабочие полости, в которых установлены ротор 1 компрессора в виде диска, в пазу которого установлена подпружиненная заслонка 7, ротор 2 турбины в виде стакана с жестко закрепленным на валу 3 днищем, впускной и выпускной клапаны 12 и 13, камеру сгорания 11.

Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего сгорания с разделенным циклом. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является упрощение узла для подачи охлаждающей рабочей среды (ОРС) в двигатель.

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к гидромашинам объемного вытеснения. Роторная гидромашина планетарного типа состоит из последовательно соединенных секций, каждая из которых содержит центральное колесо 1 с внешними зубьями, центроида которого имеет М волн, неподвижное центральное колесо 2 с внутренними зубьями, число N волн центроиды которого больше или равно М (N≥M), а также взаимодействующие с колесами 1, 2 плавающие сателлиты 3, неподвижные торцовые стенки 4, 5, 6 и систему каналов подвода и отвода рабочей среды.

Изобретение относится к гидромашинам объемного вытеснения. Роторная гидромашина планетарного типа состоит из двух последовательно соединенных секций I и II.

Группа изобретений относится к способу согласования вращения валов роторно-лопастного двигателя-генератора и роторно-лопастному двигателю-генератору. Двигатель-генератор содержит два коаксиальных вала 1, 2 с установленными датчиками 10 и 11 их положений, обратимую электрическую машину 5 с электронной системой управления ее токами на одном из валов, аккумулятор 14 и электрическую нагрузку 15.

Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Настоящее изобретение относится к системе насосно-компрессорной добычи углеводородов, содержащей винтовой двигатель. Технический результат – повышение надежности работы устройства.

Изобретение относится к нанотехнологии и горной промышленности и может быть использовано при проведении буровых работ. Винтовая силовая секция для гидравлических забойных двигателей содержит ротор и статор, содержащий металлический наружный трубчатый элемент и усиленную графеном эластомерную внутреннюю обшивку, включающую графеновые частицы, гомогенно диспергированные в резине.

Группа изобретений относится к тепловым и пневматическому двигателям. Тепловой двигатель, выполненный с возможностью осуществлять тепловой цикл Ренкина, содержит приводной агрегат (1), включающий в себя корпус (2) с кольцевой камерой (12), роторы, установленные с возможностью вращения в корпусе (2), первичный вал, функционально соединенный с роторами, трансмиссию, функционально расположенную между роторами и первичным валом.

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, насосам, гидромоторам и двигателям. Роторная машина содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой вращается ротор 3, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью 5, вокруг которой подвижно расположены лопасти 6.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторно-лопастным машинам, и может использоваться в турбинах, двигателях внутреннего и внешнего сгорания, пневмодвигателях, компрессорах, насосах, детандерах.

Изобретение относится к концентрической ротационной гидромашине. Гидромашина (100) содержит корпусы (102.

Изобретение относится к роторным двигателям сгорания с разделенным циклом. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение удельные параметры двигателя, отнесенные к единице его массы. Сущность изобретения заключается в том, что на валу двигателя установлены ротор компрессора в виде диска, с поперечным пазом на внешней поверхности в зоне максимального сближения внешней поверхности этого ротора с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора, в котором размещены возвратно-поступательного перемещающиеся уплотнительные пластины. Ротор турбины выполнен в виде диска с подпружиненной рабочей заслонкой. Корпус камеры сгорания размещен в отверстии рабочего кольца, в котором установлена на оси подпружиненная рабочая заслонка ротора компрессора. Ось ротора компрессора смещена относительно оси вращения вала двигателя. Ротор турбины установлен между промежуточной и ближней к маховику боковой щекой и снабжен выступом на его внешней цилиндрической поверхности. В зоне максимального сближения внешней поверхности ротора турбины с внутренней поверхностью рабочего кольца турбины выполнен паз, в котором установлены параллельно оси вала двигателя подпружиненные уплотнительные пластины. Корпус камеры сгорания выполнен в виде вращающегося полого цилиндра с валом на одном из концов, связанным с валом двигателя, и с выпускным каналом, расположенным над ротором турбины с возможностью соединения с рабочей полостью ротора турбины. Корпус камеры сгорания расположен над роторами компрессора и турбины в общем отверстии рабочих колец. 5 ил.

Наверх