РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F01C1/00 F02B53/00 

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).

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.

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.