Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение надежности работы роторного двигателя. Сущность и изобретения заключается в том, что двигатель содержит связанный с валом двигателя газораспределительный стакан, выполненный с конусными внутренней и внешней боковыми поверхностями. Стакан входит в конусный паз корпуса камеры сгорания и установлен с возможностью плотного прижатия своих конусных поверхностей к соответствующим поверхностям конусного паза корпуса камеры сгорания. На валу двигателя параллельно установлены ротор компрессора в виде диска с поперечным пазом, в котором размещены подпружиненные уплотняющие пластины, а также ротор турбины в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем. Подпружиненная рабочая заслонка компрессора снабжена связывающей пластиной, установленной в рабочем кольце первой по ходу вращения вала двигателя с возможностью размещения при максимальном рабочем ходе в углублении внутренней поверхности рабочего кольца, и выполнена изогнутой в сторону оси вала двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца, а также уплотняющей пластиной, установленной в пазу рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем посредством пружины, плотно прижимающей свободный конец уплотняющей пластины к внешней поверхности ротора компрессора, и соединенной со связывающей пластиной осью вращения. Первый по ходу вращения вала двигателя конец связывающей пластины посредством оси закреплен в рабочем кольце с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг перемещения поперек этой оси, а второй конец связывающей пластины посредством оси вращения закреплен на свободном конце уплотняющей пластины. В утолщении ротора турбины установлена Г-образная подпружиненная рабочая заслонка турбины, имеющая возможность возвратно -вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины. Внешняя поверхность ротора компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности. 6 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 вращающимися ротором компрессора и ротором турбины, выполненными в виде параллельно 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 надежность 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, 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 уплотняющие 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 двигателя, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе, с каналом для впуска рабочей смеси и впускным каналом для горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца. В рабочем кольце компрессора установлена подпружиненная рабочая заслонка компрессора, шириной, равной ширине ротора компрессора, выполненная в виде связывающей пластины, имеющей 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 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 через соединенный с этим валом редуктор с валом двигателя, встроен между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом компрессора и оборудован перепускным каналом, конфигурация которого аналогична конфигурациям канала корпуса для впуска рабочей смеси, выпускного канала для горящей рабочей смеси корпуса камеры сгорания, канала в рабочем кольце компрессора для впуска рабочей смеси, и канала в рабочем кольце компрессора для выпуска горящей рабочей смеси, 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. 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 недостатков вышеуказанного двигателя можно отметить недостаточную надежность вследствие пониженной надежности уплотняющих пластин ротора компрессора из-за высоких ударных нагрузок, возникающих при «встрече» уплотняющих пластин с рабочей заслонкой ротора компрессора, особенно при высокой частоте вращения вала двигателя и пониженной надежности рабочей заслонки компрессора из-за высоких ударных нагрузок при «наезде» рабочей заслонки компрессора на выступ ротора компрессора, особенно при высоких скоростях вращения вала двигателя, что создает высокие скорости перемещения рабочей заслонки и ее удар о поверхность паза рабочего кольца, расположенного в рабочем кольце, и пониженную мощность из-за недостаточной эффективности уплотнений в камере сгорания, что приводит к снижению компрессии в камере сгорания.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с повышенной надежностью и мощностью.

Решение этой технической проблемы достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, с параллельно установленными на валу двигателя вращающимся ротором компрессора, выполненным в виде диска с поперечным пазом, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотняющие пластины, расположенным на внешней поверхности ротора компрессора в зоне ее максимального сближения с внутренней поверхностью рабочего кольца, и вращающимся ротором турбины, выполненным в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку турбины, установленную в утолщении ротора турбины с возможностью возвратно - вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины, подпружиненную рабочую заслонку компрессора, связывающая пластина которой установлена в рабочем кольце с возможностью размещения при максимальном рабочем ходе в углублении внутренней поверхности рабочего кольца, камеру сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с каналом для впуска рабочей смеси и выпускным каналом для горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, газораспределительный стакан, днище которого связано через прикрепленный к нему вращающийся вал и через соединенный с этим валом редуктор с валом двигателя, взаимодействующий с камерой сгорания и оборудованный перепускным каналом, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, свечу зажигания, установленную в камере сгорания, согласно изобретению внешняя поверхность ротора компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального, не позволяющего внешней поверхности ротора компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца, на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности. Рабочая заслонка компрессора снабжена уплотняющей пластиной шириной, равной ширине ротора компрессора, установленной в пазу рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем посредством пружины, плотно прижимающей свободный, ближний к ротору компрессора, конец уплотняющей пластины к внешней поверхности ротора компрессора, и соединенной со связывающей пластиной осью вращения, причем связывающая пластина со сквозными отверстиями в средней ее части, установленная первой по ходу вращения вала двигателя, выполнена изогнутой в сторону оси вала двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца. При этом первый по ходу вращения вала двигателя конец связывающей пластины посредством оси закреплен в рабочем кольце с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг этой оси и перемещения поперек оси, а второй конец связывающей пластины посредством оси вращения закреплен на свободном конце уплотняющей пластины. Газораспределительный стакан выполнен с конусными внутренней и внешней боковыми поверхностями входящим в конусный паз корпуса камеры сгорания и установлен с возможностью плотного прижатия конусных внутренней и внешней поверхностей к соответствующим поверхностям конусного паза корпуса камеры сгорания.

Повышение надежности предлагаемого двигателя обеспечивается за счет снижения ударных нагрузок в сопряжении рабочей заслонки с внешней поверхностью ротора компрессора.

Повышение мощности предлагаемого двигателя обеспечивается за счет существенного снижения утечки воздуха из камеры сгорания, что приводит к увеличению степени сжатия, выполнением газораспределительного стакана с конусными боковыми поверхностями.

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 - увеличенный вид камеры сгорания, разрез по линии А-А фиг. 1; на фиг. 4 - увеличенный вид газораспределительного механизма, разрез по линии Б-Б фиг. 2; на фиг. 5 - увеличенный вид ротора компрессора с уплотнениями; на фиг. 6 - ротор компрессора, вид по стрелке А фиг. 5, развертка.

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

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

Внешняя поверхность ротора 1 компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального, на позволяющего внешней поверхности ротора 1 компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца 6 на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности, образуя таким образом более плавный «выступ» на внешней поверхности ротора 1 компрессора.

В зоне максимального значения диаметра ротора 1 компрессора, на внешней его поверхности выполнен поперечный паз 9, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотняющие пластины 10, которые плотно прижимаются к внутренней поверхности рабочего кольца 6 в зоне максимального сближения внешней поверхности ротора 1 компрессора с внутренней поверхностью рабочего кольца 6.

В рабочем кольце 6 размещена подпружиненная рабочая заслонка 11 компрессора, выполненная в виде двух пластин: связывающей пластины 12 и уплотняющей пластины 13 (фиг.2, 3). Связывающая пластина 12 выполнена изогнутой в сторону оси вала 3 двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца 6, и установлена в рабочем кольце 6 первой по ходу вращения вала 3 двигателя с возможностью размещения при максимальном ее рабочем ходе в углублении 14 внутренней поверхности рабочего кольца 6. Уплотняющая пластина 13 выполнена шириной, равной ширине ротора 1 компрессора и установлена в пазу 15 рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем за счет пружины 16, плотно прижимающей свободный, ближний к ротору 1 компрессора, конец уплотняющей пластины 13 к внешней поверхности ротора 1 компрессора. Первый по ходу вращения вала двигателя 3 конец связывающей пластины 12 посредством оси 17 закреплен в рабочем кольце 6 с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг этой оси и перемещением поперек оси 17, а второй конец этой пластины посредством оси 18 вращения закреплен в проушине 19 на свободном, ближнем к ротору 1 компрессора конце уплотняющей пластины 13. Таким образом, уплотняющая пластина 13 и связывающая пластина 12 соединены осью вращения 18. В средней части связывающей пластины 12 выполнены сквозные отверстия 20.

Ротор 2 турбины выполнен в виде стакана, днище которого жестко закреплено на валу 3 двигателя (см. фиг. 1). На боковой поверхности стакана выполнено в направлении оси вращения вала 3 двигателя диаметральное утолщение по ширине, равной ширине ротора 1 компрессора. Это утолщение расположено над цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 6. В утолщении ротора 2 установлена Г-образная рабочая заслонка 21, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси 22 (см. фиг. 2, 3). Ось 22 закреплена в утолщении ротора 2 на одном конце Г-образной рабочей заслонки 21 турбины по направлению вращения роторов 1 и 2 впереди второго конца этой заслонки. Торец второго конца заслонки 21 установлен с возможностью плотного прилегания к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца 6 посредством пружины 23.

Рабочее кольцо 6 выполнено таким образом, что ось внутренней поверхности совпадает с осью вращения вала 3 двигателя, а ось внешней поверхности рабочего кольца 6 смещена на величину Н относительно вращения оси вала 3 двигателя, не позволяющую этим поверхностям пересекаться. В рабочем кольце 6, в месте наибольшей высоты кольца, то есть в его наиболее широкой части, имеется отверстие 24, предназначенное для установки камеры сгорания 25. Ротор 1 компрессора, утолщение ротора 2 турбины и рабочее кольцо 6 расположены между двумя боковыми щеками: внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8, стянутыми болтами 26 и являющимися вместе с рабочим кольцом 6 основой корпуса 5 двигателя (фиг. 1). В щеках 7 и 8 на подшипниках 4 установлен вал 3 двигателя. Таким образом, ротор 1 компрессора, встроенный внутри рабочего кольца 6 между внешней 7 боковой щекой и внутренней 8 боковой щекой, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 6, внешней 7 боковой щекой и внутренней 8 боковой щекой; ротор 2 турбины с утолщением, расположенным над камерой сгорания 25, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 6, внешней 7 боковой щекой и внутренней 8 боковой щекой.

Камера сгорания 25, расположенная между роторами 1 и 2, снабжена корпусом 27, выполненным в виде цилиндра и размещенным в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца 6 (фиг. 3, 4). Корпус 27 жестко закреплен в корпусе 5 двигателя посредством крышки 28. На боковой поверхности корпуса 27 расположен канал 29 для впуска рабочей смеси и выпускной канал 30 для горящей рабочей смеси. В торце камеры сгорания 25, в центре крышки 28 имеется отверстие 31 для свечи зажигания 32 (фиг. 1, 4).

Корпус 27 камеры сгорания 25 со стороны ротора 2 турбины в средней части имеет круговой конусообразный паз, в который входит подпружиненный газораспределительный стакан 33, взаимодействующий с камерой сгорания 25, выполненный с конусными внешней и внутренней боковыми поверхностями и установленный с возможностью плотного прижатия конусных поверхностей к соответствующим внешней и внутренней боковым поверхностям конусного паза корпуса 27 камеры сгорания 25 и вращения в пазу корпуса 27. В днище газораспределительного стакана 33 имеется углубление 34, предназначенное для соединения газораспределительного стакана 33 с валом 35, связанным через механический редуктор 36 с валом 3 двигателя.

Боковая поверхность газораспределительного стакана 33 оборудована перепускным каналом 37, имеющим возможность совмещения с каналом 29 для впуска рабочей смеси, с каналом 38 в рабочем кольце 6 для впуска рабочей смеси, с выпускным каналом 30 для горящей рабочей смеси и с каналом 39 в рабочем кольце 6 для выпуска горящей рабочей смеси. Каналы 29, 30, 37, 38 и 39 выполнены прямоугольной формы, и конфигурации этих каналов совпадают, что позволяет им совмещаться друг с другом для перепуска рабочей смеси согласно фазам газораспределения.

На боковых поверхностях ротора 1 компрессора в верхней части выполнены пазы 40, в которых установлены подпружиненные П-образные уплотняющие пластины 41, верхняя поверхность которых совпадает с конфигурацией внешней поверхности ротора 1 компрессора. Наружные торцевые поверхности пластин 41 за счет пружин плотно прижимаются к внешней боковой щеке 7 и внутренней боковой щеке 8 (фиг. 5,). Во внутреннем пазу П-образной уплотняющей пластины 41 расположена распорная уплотняющая пластина 42. Верхние поверхности П-образных уплотняющих пластин 41 имеют выступы 43 и впадины 44, совпадающие по размерам и конфигурации с выступами 45 и впадинами 46, выполненными на внешней поверхности ротора 1 компрессора, причем выступы 43 пластин 41 входят во впадины 46, а выступы 45 - во впадины 44 (фиг. 5, 6).

Таким образом, уплотнение между внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8 и боковыми поверхностями ротора 1 осуществляется за счет введения на внешней поверхности ротора 1 компрессора П-образных уплотняющих пластин 41, составляющих единое целое с ротором 1 компрессора, имеющих возможность перемещаться параллельно валу 3 двигателя и плотно прижиматься за счет пружин своими внешними торцами к боковым поверхностям внешней боковой щеки 7 и внутренней боковой щеки 8 (фиг. 1, 5, 6).

На внешней поверхности рабочего кольца 6 вблизи камеры сгорания 25 имеется выступ 47, в котором установлена подпружиненная уплотняющая пластина 48 (фиг. 3).

Рабочая полость компрессора, образованная наружной поверхностью ротора 1 компрессора, внутренней цилиндрической поверхностью рабочего кольца 6 двигателя, внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8, разделена рабочей заслонкой 11 компрессора и уплотняющими пластинами 10 на камеру впуска 49 и камеру сжатия 50 (фиг. 2, 3).

Рабочая полость турбины, образованная внутренней поверхностью ротора 2 турбины, цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 6, внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8, разделена Г-образной рабочей заслонкой 21 турбины и уплотняющей пластиной 48 на камеру рабочего хода 51 и камеру выпуска 52 (фиг. 2).

В боковой щеке 7 выполнен впускной канал 53, предназначенный для соединения камеры впуска 49 с впускным трактом системы впуска рабочей смеси. В боковой щеке 7 выполнен выпускной канал 54, предназначенный для соединения камеры выпуска 52 с атмосферой. Внутри рабочего кольца 6 образованы полости 55 для рубашки системы охлаждения (фиг. 2).

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено:

- стрелкой на фиг. 2, 3 - направление вращения роторов 1, 2 и газораспределительного стакана 33;

- пунктирными линиями на фиг. 2, 3 - канал 53, предназначенный для соединения камеры впуска 49 с системой впуска рабочей смеси, и канал 54, предназначенный для соединения камеры выпуска 52 с атмосферой;

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

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

За начало отсчета принимаем положение ротора 1 компрессора, когда его уплотняющие пластины 10 расположены по центру камеры сгорания 25 (фиг. 2). Вращение роторов 1, 2 происходит по часовой стрелке со стороны свечи зажигания 32 (фиг. 1, 2). Двигатель работает на жидком или газообразном топливе и имеет стандартную систему питания.

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 уплотняющей пластиной 13 рабочей заслонки 11 компрессора создается разряжение, и порция рабочей смеси по каналу 53 поступает в камеру впуска 49 (фиг. 2, 3).

2 такт - сжатие - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 720° и заканчивается тогда, когда связывающая пластина 12 полностью войдет в углубление 14 внутренней поверхности рабочего кольца 6. В этот момент газораспределительным стаканом 33 перекрываются канал 29 в корпусе 27 камеры сгорания и канал 38 в рабочем кольце 6 для впуска рабочей смеси, соединяющие камеру сжатия 50 с камерой сгорания 25 (фиг. 3, 4). На угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 520°-540° в зависимости от установки фаз газораспределения рабочая смесь предварительно сжимается в камере сжатия 50, пока каналы 29, 37 и 38 не начнут совмещаться. После начала совмещения каналов 29, 37 и 38 предварительно сжатая рабочая смесь начнет поступать в камеру сгорания 25 и будет дальше сжиматься в камере сгорания 25 вплоть до 720° поворота вала 3 двигателя, то есть до момента перекрытия газораспределительным стаканом 33 каналов 29 и 38. В этот момент рабочая смесь окажется в сжатом состоянии в камере сгорания 25.

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 25 за счет проскакивания искры в свече зажигания 32 (фиг. 1, 3, 4). В этот же момент начинают совмещаться перепускной канал 37 газораспределительного стакана 33 с выпускными каналами 30 и 39. Через образовавшуюся и постоянно увеличивающуюся за счет вращения газораспределительного стакана 33 щель горящая рабочая смесь устремляется в камеру рабочего хода 51 (фиг. 1, 2, 3). За счет горения рабочей смеси создается высокое давление, которое воздействует на Г-образную рабочую заслонку 21 турбины, расположенную в утолщении ротора 2 турбины, заставляя ротор 2 турбины вращаться и создавать крутящий момент на валу 3 двигателя.

4 такт - выпуск - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 1080° до 1440°. При этом отработавшие газы из камеры выпуска 52 по каналу 54 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 ротора 1 компрессора и ротора 2 турбины от 0° до 360° в рабочей полости ротора 1 компрессора (см. фиг. 2, 3) происходит одновременно сжатие рабочей смеси в камере сжатия 50 и впуск рабочей смеси в камеру впуска 49, а в рабочей полости ротора 2 турбины происходит одновременно рабочий ход в камере рабочего хода 51 и выпуск отработавших газов из камеры выпуска 52. Таким образом, полный цикл работы двигателя совершается на угле поворота вала 3 двигателя, равном 360°.

Использование предлагаемого изобретения повышает надежность работы двигателя за счет более плавного изменения скорости движения рабочей заслонки компрессора и исключения ударных нагрузок в сопряжении рабочей заслонки с внешней поверхностью ротора компрессора, а повышение мощности работы двигателя обеспечивается изменением конструкции газораспределительного стакана, позволяющей значительно уменьшить утечки сжатой рабочей смеси из камеры сгорания, что позволяет повысить степень сжатия.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, с параллельно установленными на валу двигателя вращающимся ротором компрессора, выполненным в виде диска с поперечным пазом, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотняющие пластины, расположенным на внешней поверхности ротора компрессора в зоне ее максимального сближения с внутренней поверхностью рабочего кольца, и вращающимся ротором турбины, выполненным в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем и имеющим утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку турбины, установленную в утолщении ротора турбины с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины, подпружиненную рабочую заслонку компрессора, связывающая пластина которой установлена в рабочем кольце с возможностью размещения при максимальном рабочем ходе в углублении внутренней поверхности рабочего кольца, камеру сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с каналом для впуска рабочей смеси и выпускным каналом для горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, газораспределительный стакан, днище которого связано через прикрепленный к нему вращающийся вал и через соединенный с этим валом редуктор с валом двигателя, взаимодействующий с камерой сгорания и оборудованный перепускным каналом, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, свечу зажигания, установленную в камере сгорания, отличающийся тем, что внешняя поверхность ротора компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального, не позволяющего внешней поверхности ротора компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца, на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности, рабочая заслонка компрессора снабжена уплотняющей пластиной шириной, равной ширине ротора компрессора, установленной в пазу рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем посредством пружины, плотно прижимающей свободный ближний к ротору компрессора конец уплотняющей пластины к внешней поверхности ротора компрессора, и соединенной со связывающей пластиной осью вращения, причем связывающая пластина со сквозными отверстиями в средней ее части, установленная первой по ходу вращения вала двигателя, выполнена изогнутой в сторону оси вала двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца, при этом первый по ходу вращения вала двигателя конец связывающей пластины посредством оси закреплен в рабочем кольце с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг этой оси и перемещения поперек оси, а второй конец связывающей пластины посредством оси вращения закреплен на свободном конце уплотняющей пластины, газораспределительный стакан выполнен с конусными внутренней и внешней боковыми поверхностями входящим в конусный паз корпуса камеры сгорания и установлен с возможностью плотного прижатия конусных внутренней и внешней поверхностей к соответствующим поверхностям конусного паза корпуса камеры сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к лопастным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано при создании объемных насосов и компрессоров.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является упрощение конструкции.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям с качающимися поршнями. Техническим результатом является уменьшение габаритов и повышение надежности.

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 двигателестроению. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя за счет улучшения герметизации рабочих объемов.

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение надежности двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя за счет улучшения герметизации рабочих объемов.

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания. В роторной секции двигателя c силовой цевочной муфтой основными силовыми звеньями являются три ее параллельных плоских диска треугольного профиля.

Изобретение относится к машиностроению. Двигатель внутреннего сгорания состоит, по меньшей мере, из одной роторной секции.

Изобретение направлено на создание простой и эффективной конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания. Указанный технический результат достигается тем, что тороидальный рабочий цилиндр разделяется на рабочие камеры парами элементов, каждая из которых состоит из лопасти (поршня) и шлюзовой камеры, а механизм движения шлюзовой камеры обеспечивает возможность беспрепятственного управляемого перемещения лопасти (поршня) и газовой смеси вдоль по цилиндру с сохранением сжатия и состава сжатой газовой смеси.

Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего сгорания. Технический результат заключается в повышении эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего 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.

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 двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, состоящий из двух секций 1 и 2 с полостями сжатия и расширения, перегородку 3, крышки 4 и 5, вал 6, роторы 8 и 9 в виде дисков, поворотные заслонки 11, 12, 13 и 14, систему подачи топлива, систему зажигания.

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение надежности работы роторного двигателя. Сущность и изобретения заключается в том, что двигатель содержит связанный с валом двигателя газораспределительный стакан, выполненный с конусными внутренней и внешней боковыми поверхностями. Стакан входит в конусный паз корпуса камеры сгорания и установлен с возможностью плотного прижатия своих конусных поверхностей к соответствующим поверхностям конусного паза корпуса камеры сгорания. На валу двигателя параллельно установлены ротор компрессора в виде диска с поперечным пазом, в котором размещены подпружиненные уплотняющие пластины, а также ротор турбины в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем. Подпружиненная рабочая заслонка компрессора снабжена связывающей пластиной, установленной в рабочем кольце первой по ходу вращения вала двигателя с возможностью размещения при максимальном рабочем ходе в углублении внутренней поверхности рабочего кольца, и выполнена изогнутой в сторону оси вала двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца, а также уплотняющей пластиной, установленной в пазу рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем посредством пружины, плотно прижимающей свободный конец уплотняющей пластины к внешней поверхности ротора компрессора, и соединенной со связывающей пластиной осью вращения. Первый по ходу вращения вала двигателя конец связывающей пластины посредством оси закреплен в рабочем кольце с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг перемещения поперек этой оси, а второй конец связывающей пластины посредством оси вращения закреплен на свободном конце уплотняющей пластины. В утолщении ротора турбины установлена Г-образная подпружиненная рабочая заслонка турбины, имеющая возможность возвратно -вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины. Внешняя поверхность ротора компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности. 6 ил.

Наверх