РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02B53/00 F01C19/00 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано для увеличения его литровой мощности и снижения удельного расхода топлива.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с камерой сгорания, соосно установленный в нем кулачковый ротор и подвижные упоры, расположенные в пазах корпуса с возможностью качения и контактирования с кулачковым ротором.

Недостатком двигателя является то, что в нем не предусмотрено надежное предотвращение перетекания рабочего тела из рабочих полостей, разделенных упорами, через зазоры между боковыми крышками двигателя и торцевыми поверхностями упоров и ротора. Зазоры выполняются для компенсации тепловых деформаций корпуса и ротора и их величина зависит от теплового состояния двигателя.

Работоспособность двигателя и его выходные параметры - литровая мощность и удельный расход топлива - существенно зависят от эффективности уплотнений рабочих полостей. Утечка рабочего тела - топливовоздушной смеси и газа - приводит к снижению литровой мощности и увеличению удельного расхода топлива.

Целью изобретения является увеличение литровой мощности двигателя и снижение удельного расхода топлива за счет повышения эффективности уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что роторный двигатель внутреннего сгорания снабжен двумя расположенными с двух сторон ротора уплотнителями, каждый из которых выполнен в виде газоплотно закрепленного на торце ротора диска с конической образующей, имеющего диаметр, превышающий внутренний диаметр корпуса, разрезным кольцом с внутренним конусом, сопряженным с конической поверхностью диска, закрепленным в крышке кольцевым упругим элементом с лепестками, прижимающими разрезное кольцо к диску и удерживающими его от вращения; корпус выполнен с кольцевыми выступами на торцах, размещенными между крышкой и цилиндрической поверхностью разрезного кольца, кроме того, двигатель снабжен пластинами, упруго расположенными в пазах упоров.

На фиг. 1 изображен роторный двигатель внутреннего сгорания в момент тактов наполнения и расширения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1, боковые крышки 2, установленный соосно в корпусе 1 на опорах 3 в крышках 2 кулачковый ротор 4, камеры сгорания 5, установленные в корпусе 1, подвижные Г-образные упоры 6 и 7, расположенные в пазах 8 корпуса 1, впускные 9 и выпускные 10 каналы, Г-образные упоры 11 для разделения полостей впуска 12 и выпуска 13, использующие функцию входного клапана. Упоры 6, 7 и 11 выполнены с возможностью качания и контактирования с ротором 4 через посредство шарнирных уплотнений 14, установленных на концах этих упоров. Двигатель содержит также уплотнители, выполненные в виде дисков 15 с коническими образующими, газоплотно закрепленных на торцах ротора 4, разрезные кольца 16 с внутренней конусной поверхностью, контактирующие с коническими образующими дисков 15, и упругие элементы 17, закрепленные на крышках 2 посредством прижимов 18 и прижимающие кольца 16 к дискам 15. В пазах 19 колец 16 расположены лепестки 20 упругих элементов 17, что препятствует проворачиванию колец 16 во время работы двигателя. Разрезы 21 колец 16 находятся на выхлопной стороне двигателя и предназначены для компенсации геометрических изменений корпуса 1 и ротора 4 от теплового воздействия. Диски 15 перекрывают рабочую полость 22 двигателя благодаря тому, что они имеют диаметр, превышающий внутренний диаметр корпуса 1. Кольца 16, упираясь конусной частью в конусную часть диска 15, а цилиндрической частью в цилиндрический поясок 23, предотвращают утечку рабочего тела в радиальном направлении.

Для предотвращения перетекания рабочего тела между ротором 4 и цилиндрической поверхностью корпуса 1 в вершинах ротора 4 установлены подпружиненные пластины 24.

Для предотвращения перетекания рабочего тела из одной полости двигателя в другую между боковыми поверхностями дисков 15 и боковыми поверхностями Г-образных упоров 6, 7 и 11 в гнездах этих упоров установлены уплотнения 25, прижимающиеся посредством пружины 26 к боковым поверхностям дисков 15.

Уплотнение при работе роторного двигателя осуществляется следующим образом. При положении ротора 4, показанном на фиг. 1, в рабочей полости, ограниченной кулачком ротора 4, дисками 15 и упором 7 и включающей полость камеры сгорания 5, происходит расширение рабочего тела, здесь область высокого давления, равного 60 атм. В полости 12, ограниченной упорами 7 и 11, ротором 4 и дисками 15, осуществляется такт всасывания, здесь давление низкое, в начальный момент всасывания оно ниже атмосферного. В полости 13, ограниченной кулачком ротора 4, упором 11 и дисками 15, происходит выталкивание рабочего тела (на фиг. 1 - полость левее кулачка ротора 4), давление здесь небольшое, поскольку посредством выпускного канала полость связана с атмосферой. Пластина 24 препятствует перетеканию рабочего тела из полости, включающей камеру сгорания 5, в полость 13, а уплотнения 14 и 25 упора 7 препятствуют перетеканию рабочего тела в полость 12. Торцевые уплотнители, включающие разрезные кольца 16, упругие элементы 17 с прижимами 18, в полости расширения препятствуют вытеканию рабочего тела в атмосферу, а в другой полости - подсасыванию воздуха из атмосферы.

Зазоры с учетом температурных деформаций с предлагаемыми уплотнениями на двигателе, изготовленном из алюминиевых сплавов, обладающих высоким коэффициентом теплового расширения, дают утечки рабочего тела, не превышающие доли процента от общего весового заряда.

Сущность изобретения: двигатель содержит цилиндрический корпус с боковыми крышками, в полости которого установлен кулачковый ротор с профилированными поверхностями. Г-образные упоры со средствами их управления, радиальные и торцевые уплотнения, выполненные в виде колец, сопряженных с поверхностью ротора и установленных в кольцевых выточках корпуса. Торцевое уплотнение снабжено расположенными с двух сторон ротора двумя фиксаторами с радиальными выступами и двумя уплотнителями, выполненными в виде дисков с коническими поверхностями, установленными на роторе газополотно, имеющими диаметр, больший, чем диаметр внутренней полости корпуса, и сопряженными с внутренней поверхностью колец, имеющих конические поверхности, выполненных разрезными и с радиально расположенными пазами, сопряженными с радиальными выступами фиксаторов, которые выполнены упругими с возможностью поджатия колец к уплотнителям. Ротор выполнен с кольцевыми выступами на боковой поверхности, контактирующими с цилиндрической внешней поверхностью разрезного кольца. 3 ил.

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндрический корпус с боковыми крышками, в полости которого установлен кулачковый ротор с профилированными поверхностями, Г-образные упоры со средствами их управления, радиальные и торцевые уплотнения, выполненные в виде колец, сопряженных с поверхностью ротора и установленных в кольцевых выточках корпуса, отличающийся тем, что торцевое уплотнение снабжено расположенными с двух сторон ротора двумя фиксаторами с радиальными выступами и двумя уплотнителями, выполненными в виде дисков с коническими поверхностями, установленными на роторе газоплотно, имеющими диаметр больший, чем диаметр внутренней полости корпуса, и сопряженными с внутренней конической поверхностью колец, имеющих конические поверхности, выполненных разрезными и с радиально расположенными пазами, сопряженными с радиальными выступами фиксаторов, которые выполнены упругими с возможностью поджатия колец к уплотнителям, ротор выполнен с кольцевыми выступами на боковой поверхности, контактирующими с цилиндрической внешней поверхностью разрезного кольца.