РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для привода машин и механизмов.

Известен роторный двигатель, вращающийся цилиндрический корпус которого промежуточной плитой разделен на две секции: компрессорную и двигательную, каждая из которых состоит из гильзы и ротора и радиально расположенной перегородки-поршень, соединяющей их шарнирно, закрыты с торцов крышками выходные валы роторных секций и крышки вращающегося ротора установлены в подшипники боковых стоек защитного кожуха таким образом, что при совместном вращении корпуса и расположенного в нем ротора внутренние поверхности гильз и ротора каждой секции контактируют [1] .

Недостатками известного двигателя является расположение камеры сгорания топлива в наружном звене, что затрудняет подвод жидкости для его охлаждения, создает возможность попадания рабочих газов в систему охлаждения, а охладителя - в рабочую, исключена возможность подвода охлаждающей жидкости к внутренним элементам ротора по валу двигателя вследствие расположения в нем газораспределительного механизма. Недостатком является то, что в известном роторном двигателе перегородка-поршень закреплена шарнирно на внутренней поверхности гильзы, а свободным концом с посадкой скольжения входит в направляющий паз ротора, который ориентирует перегородку-поршень, а следовательно, и паз ротора к месту закрепления, но так как ось ротора смещена относительно оси вращения цилиндрического корпуса угол поворота ротора не равен углу поворота корпуса, а изменяется по синусоиде от mах до min от min до max, четыре раза за один оборот. Изменение угловой скорости вращения ротора вызовет вибрацию двигателя к высоким инерционным нагрузкам на перегородку-поршень, вследствие чего неизбежен их интенсивный износ и поломка.

Целью изобретения является повышение надежности.

Это достигается тем, что в известном роторном двигателе внутреннего сгорания перегородка-поршень закреплена на внутренней поверхности гильзы с помощью шарнирного звена, которое компенсирует изменение точки закрепления перегородки-поршня на внутренней поверхности гильзы, но такое плавающее закрепление делает возможным не только вращения с одинаковой угловой скоростью корпуса и ротора, но и их относительные подвижки, что бы этого не происходило предусмотрен механизм синхронизации вращения ротора и корпуса с помощью зубчатого зацепления, камера сгорания выполнена в роторе, имеет форму шаровой сферы и связана с компрессорной и двигательной частью тангенциальными каналами и органами газообмена.

Предложенное устройство предусматривает комбинированную систему охлаждения, у которого отвод тепла от ребристой наружной поверхности происходит за счет контакта вращающегося корпуса с воздушным потоком, отвод тепла от наиболее нагруженных в температурном отношении внутренних элементов ротора и расположенной в нем шаровой камеры сгорания топлива обеспечивается прокачкой охлаждающей жидкости по внутренним полостям ротора рабочей и компрессорной секции. Под действием центробежных сил создается плотный слой охладителя вокруг камеры сгорания топлива, вытесняющей нагретую жидкость к центру вращения ротора, чем обеспечивается интенсивный отвод от рабочих стенок камеры сгорания. Нагретая охлаждающая жидкость по валу рабочей и компрессорной секции поступает во внутреннюю полость и, отдав часть тепла стенкам ротора компрессорной секции, по выходному валу поступает в емкость сбора и радиатор охлаждения, откуда охлажденная жидкость снова поступает в ротор рабочей секции.

Предложенное решение охлаждения роторного двигателя исключает потери охлаждающей жидкости, так как прокачка охладителя происходит по внутренним полостям ротора рабочей и компрессорной секции с единственным неподвижным соединением вала ротора рабочей секции с валом ротора компрессорной секции. В этом случае также исключена возможность попадания охладителя в рабочую камеру.

На фиг. 1 изображен роторный двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 - сечения А-А и Б-Б фиг. 1.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит вращающийся корпус, установленный в подшипники боковых стоек 1 и 2 неподвижного защитного кожуха, состоящий из двух секций: компрессорный и двигательной.

Компрессорная секция содержит гильзу 3, шарнирное звено 4, перегородку-поршень 5, ротор 6 и соединительный палец 7, двигательная секция - свечу 8, сообщенную с полостью камеры 9 сгорания, ротор 10, гильзу 11, окно 12, перегородку-поршень 13, шарнирное звено 14, соединительный палец 15.

Компрессорная секция с торцов закрыта крышкой 16, а рабочая - крышкой 17. Перепускной клапан 18, полость которого сообщена каналом 19 с полостью камеры 9 сгорания, размещен в промежуточной плите 20 между компрессорной и двигательной секциями кольцевого коллектора 21 сбора отработанных газов. Механизм синхронизации движения цилиндрического корпуса и ротора состоит из ведущей шестерни 22, ведомой шестерни 23 и вала с шестерней 24, входящей в зацепление с зубчатым венцом 25 крышки 16 компрессорной секции.

Свеча 8 контактирует с контактным кольцом 26, напряжение на которое поступает от щетки 27, закрепленной на боковой стойке 2 защитного кожуха.

Между цилиндрическими поверхностями гильзы 11 и ротора образована расширительная полость 28. Камера сгорания 9 сообщена каналом 29 с полостью свечи 8 и окном 30 - с расширительной полостью 28. Перепускной клапан 18 снабжен коромысло 31, взаимодействующим с упором 32.

Предлагаемый роторный двигатель работает следующим образом. При вращении ротора за перегородкой-поршнем 5 происходит увеличение рабочего объема камеры компрессорной секции. В образовавшееся разряжение через окно стойки 1 защитного кожуха рабочая смесь поступает в кольцевую полость головки, расположенную по периметру зубчатого венца 25, и далее через всасывающее окно - в компрессорную секцию, заполнение камеры происходит до тех пор, пока перегородка-поршень 5 не пройдет линию касания цилиндрических поверхностей, а всасывающее окно перекроется торцовой плоскостью ротора 6. При этом заполненная топливом камера окажется в замкнутом объеме и при дальнейшем вращении ротора происходит сжатие топливно-воздушной смеси впереди перегородки-поршня 5. За нею в это же время происходит заполнение секции другой порцией топлива.

Сжатие топливно-воздушной смеси будет происходить до тех пор, пока не откроется перепускной клапан 18. В этот момент один конец коромысла 31 набежит на упор 32, откроется клапан 18 и пропустит через канал 19 топливно-воздушную смесь в камеру сгорания 9. Воспламенение смеси произойдет от свечи 8, сообщенной каналом 29 с камерой сгорания 9. Напряжение на свечу 8 поступает с контактного кольца 26, куда подается напряжение через щетки 27. Рабочие газы через окно 30 ротора 10 поступают в расширительную полость 28.

Расширяющийся объем газов сгоревшей смеси воздействует на перегородку-поршень 13, создает вращательный момент в результате эксцентрического расположения ротора в полости двигательной секции. Совместное вращение ротора и цилиндрического корпуса, снабженных механизмом синхронизации, дает возможность снимать вращающий момент как зубчатого венца, напрессованного на цилиндрический корпус, так и с выходного вала ротора. Наиболее целесообразно использовать блок двигателей, расположенных по периметру центрального зубчатого колеса.

Использование: область машиностроения и может быть использовано для привода машин и механизмов. Сущность изобретения: устройство содержит полый цилиндрический корпус, по торцам закрытый головками, в котором эксцентрично расположен ротор. Корпус и ротор установлены подвижно в подшипники неподвижных боковых крышек. В средней части корпуса перпендикулярно оси установлена промежуточная плита, которая делит его на две изолированные цилиндрические секции - компрессорную и рабочую. В каждой секции установлена перегородка-поршень, закрепленная на внутренней поверхности цилиндрической секции с помощью сдвоенного шарнира, имеющего соединение с челновым механизмом фиксации изменяющегося положения закрепления перегородки-поршня. Камера сгорания выполнена сферической и размещена в рабочей секции, подвижный корпус и ротор снабжены механизмом синхронизации. Цель изобретения - повышение надежности. При работе роторного двигателя в результате эксцентричного расположения ротора за перегородкой-поршнем происходит увеличение объема. В образовавшееся разрежение камеры компрессорной секции по каналам поступает рабочая смесь, которая при втором обороте сжимается и при открытии клапана нагнетается в камеру сгорания рабочей секции, где топливо, расширяясь, совершает работу, вращая корпус роторного двигателя. 3 ил.

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрической внутренней полостью, гильзой и боковыми крышками, в которых на подшипниках эксцентрично полости размещен ротор с пазом, установленный с возможностью синхронного вращения с гильзой и постоянного контакта с ней, поперечную плиту с расположенными в ней органами газообмена, разделяющую рабочую полость на компрессорную и двигательную части, радиальную перегородку-поршень, кинематически связанную с ротором и установленную в пазу ротора, и камеру сгорания, отличающийся тем, что радиальная перегородка-поршень связана с гильзой двумя шарнирами и снабжена синхронизирующим механизмом, камера сгорания выполнена в роторе, имеет форму сферы и связана с компрессорной и двигательной частями тангенциальными каналами и органами газообмена.