ТЕПЛОВОЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F01C1/344 

Изобретение относится к машиностроению, конкретнее к двигателестроению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, изготавливающих и использующих роторные двигатели.

Известен роторный двигатель, содержащий корпус с крышками, установленный в нем на оси с образованием рабочих полостей ротор, состоящий из ступиц, контактирующих между собой торцами, и по меньшей мере двух лопастей, закрепленных на ступицах, каналы подвода и отвода рабочей среды в оси и в ступицах, механизм распределения рабочей среды, сообщенный с каналами подвода и отвода, и механизмы фиксации лопастей относительно корпуса и оси. Каналы подвода выполнены в оси вокруг центрального отводного канала, механизм распределения рабочей среды выполнен в виде кольцевых канавок в торцах ступиц и на их внутренней цилиндрической поверхности, сообщенных с рабочими полостями, причем в торце каждой из ступиц выполнены с возможностью соединения с канавками на торце смежной ступицы каналы, связанные с каналами подвода, а отводной канал соединен сквозными каналами на внутренних цилиндрических поверхностях ступиц.

Недостатками данного двигателя является сложность конструкции.

Известна роторная машина, содержащая корпус, ротор с подвижными лопастями, размещенный в корпусе с образованием рабочих камер разделитель и кулачковый механизм перемещений лопастей. Ротор имеет поперечный кольцевой выступ с радиальными прорезями и размещен в корпусе с образованием между выступом, ротором и корпусом кольцевой полости, лопасти расположены в прорезях с возможностью перемещения вдоль оси ротора, кулачковый механизм установлен с возможностью осевого перемещения и кинематически связан с поршнем, последний расположен в кольцевой полости, и разделитель закреплен с возможностью его ввода в паз поршня, причем рабочие камеры образованы между радиальным выступом, ротором, корпусом и одним из торцов поршня, а между другим его торцом, ротором и корпусом образована камера регулирования, сообщенная с источником переменного давления.

Недостатками машины являются сложность конструкции и ненадежность.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является тепловой роторный двигатель, содержащий неподвижный корпус с профилированными рабочими камерами, выходной вал с ротором, нагревательный элемент и холодильник.

Недостатками прототипа являются малый срок службы вследствие повышенного износа ротора при работе на загрязненной рабочей среде и сложность конструкции.

Технической задачей изобретения является повышение надежности, упрощение конструкции и увеличение долговечности.

Технический результат достигается тем, что роторный двигатель содержит неподвижный корпус с профилированными рабочими камерами, выходной вал с цилиндрическим ротором, в радиальных пазах которого установлены подпружиненные разделительные пластины с расположенными внутри сквозными декомпрессионными каналами. Корпус содержит камеру нагрева и охлаждающую полость, причем в последней диаметрально противоположно установлены два охлаждающих элемента, а в камере нагрева расположен нагревательный элемент. Пластины разделяют рабочие камеры на расширительно-вытеснительные камеры. Рабочие камеры образованы между радиальным выступом корпуса, ротором и корпусом.

Расположение в камере нагрева нагревательного элемента (например, форсунки) создает идеальные условия для горения топлива с наименьшим содержанием CO в продуктах сгорания и использования любого вида топлива без изменения конструкции двигателя.

На фиг. 1 показан роторный двигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вариант с тремя разделительными пластинами; на фиг. 3 - то же, вариант с эксцентрично расположенным ротором и с одной разделительной пластиной.

Роторный двигатель содержит неподвижный корпус 1 с профилированными рабочими камерами 2 и 3. На выходном валу (на чертежах не показан) установлен цилиндрический ротор 4, в радиальных пазах 5 и 6 которого размещены подпружиненные разделительные пластины 7 и 8 с расположенными внутри сквозными декомпрессионными каналами 9 и 10 для уравнивания давления воздуха в надлопаточных пространствах, прижимающиеся к корпусу 1 пружинами 11 и 12. В корпусе 1 расположена камера нагрева 13 и охлаждающая полость 14, по которой протекает охлаждающая жидкость. В полости 14 диаметрально противоположно установлены два охлаждающих элемента 15 и 16 (например, холодильники). Камера нагрева 13 содержит нагревательный элемент 17 (например, форсунка). Рабочие камеры 2 и 3 образованы между радиальными выступами 18 и 19 корпуса 1, ротором 4 и корпусом 1. Пластины 7 и 8 разделяют рабочие камеры 2 и 3 на расширительно-вытеснительные камеры 20, 21, 22 и 23. Пластины 7 и 8 покрыты слоем твердой смазки (например, графитодисульфидмолибденовая композиция).

Роторный двигатель работает следующим образом.

В рабочих камерах 2 и 3 находится воздух или другой газ. Во время работы нагревательного элемента 17 воздух в камере 20 нагревается через стенку между камерой нагрева 13 и камерой 20 и начинает расширяться. Давление в камере 20 возрастает, воздух разделительной пластиной 7 выталкивается в камеру 21 и ротор 4 начинает вращаться по часовой стрелке. Из камеры 21 разделительной пластиной 7 воздух выталкивается через охлаждающий элемент 15 в камеру 22. В охлаждающую полость 14 подается охлаждающая жидкость. Через стенки корпуса 1 воздух в камере 22 охлаждается и давление в ней будет меньше, чем в камере 21. Из камеры 23 через охлаждающий элемент 16 разделительной пластиной 7 воздух выталкивается в камеру 20. Вследствие последующего охлаждения воздуха давление в камере 23 будет еще меньше, чем в камере 20. Через стенку между охлаждающей полостью 14 и рабочей камерой 3 воздух охлаждается дополнительно. Таким образом, давление в области нагрева (рабочая камера 2) будет всегда больше, чем в области охлаждения (рабочая камера 3), и ротор 4 будет вращаться.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: ротор установлен на валу в корпусе с профилированными рабочими камерами соосно или эксцентрично и снабжен подпружиненной разделительной пластиной, размещенной в пазу ротора. В пластине выполнен декомпрессионный канал, сообщающий паз с одной камерой. Нагревательный элемент установлен в корпусе. Холодильник размещен с возможностью образования перепускного канала, сообщающего камеры между собой. При соосной установке ротора дополнительные нагревательный элемент и холодильник оппозитно размещены в корпусе. В корпусе выполнена дугообразная охлаждающая полость. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ТЕПЛОВОЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с профилированными рабочими камерами, ротор, установленный на валу, нагревательный элемент и холодильник, отличающийся тем, что ротор установлен в корпусе соосно или эксцентрично и снабжен по крайней мере одной подпружиненной разделительной пластиной, размещенной в пазу ротора, при этом в пластине выполнен декомпрессионный канал, сообщающий паз с одной из рабочих камер, нагревательный элемент установлен в корпусе, а холодильник размещен с возможностью образования перепускного канала, сообщающего рабочие камеры между собой. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что при соосной установке ротора двигатель снабжен дополнительными нагревательным элементом и холодильником, оппозитно размещенными в корпусе. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что при соосной установке ротора двигатель снабжен дополнительным холодильником, оппозитно размещенным в корпусе относительно первого, при этом в корпусе выполнена дугообразная охлаждающая полость.