Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, ротор, радиальные пазы, в которых расположены лопатки.Корпус имеет пазы, в которых расположены лопатки, контактирующие с плоской гранью ротора-поршня. Поверхность паза заканчивается ребром, полученным в результате пересечения внутренней цилиндрической рабочей поверхности корпуса с плоскостью паза. В результате взаимодействия поверхностей лопаток с ребрами паза корпуса возникают значительные контактные напряжения, вызывающие кромочное трение и износ поверхностей лопаток, а следовательно, утечки рабочего тела, снижение надежности, механического КПД и моторесурса двигателя.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью, внутри которого расположен ротор, имеющий радиальные пазы, в которых расположены лопатки-поршни.
Поверхность паза ротора в зоне тороидальной поверхности выполнена в виде плоскости, пересекающей плоскость паза. При пересечении поверхности паза ротора с тороидальной поверхностью образуется ребро, которое как геометрическая линия имеет минимальный радиус перехода одной плоскости в другую. Лопатка-поршень, перемещаясь в пазу ротора, контактирует своей поверхностью с этим ребром с обеих сторон, что увеличивает кромочное трение лопатки-поршня в пазу ротора, в результате из-за разных удельных давлений со стороны ребра на поверхности лопатки-поршня возникает волнистость - нарушение плоскостности этих поверхностей. Это приводит к нарушению контакта уплотнительных элементов, расположенных в канавках стенок паза ротора с изнашиваемой поверхностью лопатки-поршня, а следовательно, к значительным утечкам рабочего тела, т.е. к снижению надежности, механического КПД и моторесурса двигателя.
В роторно-поршневых двигателях, в которых заслонки лопатки-поршня значительно выдвигаются из паза ротора, имеют место значительные концентрации напряжений на рабочих поверхностях лопаток-поршней, контактирующих с рабочими поверхностями пазов ротора, что вызывает интенсивный износ рабочих поверхностей лопаток-поршней, нарушение плоскостности поверхности и выкрашивание металла с поверхности, напоминающее явление "питтинга", что снижает надежность, механический КПД и моторесурс двигателя.
Повышение надежности, механического КПД и моторесурса двигателя приводит к повышению эксплуатационной эффективности двигателя, топливной эффективности при снижении эксплуатационных затрат.
Цель изобретения - устранение названных недостатков, а именно повышение надежности, механического КПД и моторесурса двигателя.
Цель достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью, внутри которого расположен ротор, имеющий радиальные пазы, в которых расположены лопатки-поршни, поверхность паза ротора в зоне переменной ширины ротора выполнена линейчатой и сопряженной с плоской поверхностью паза постоянной ширины ротора.
Эта поверхность выполнена линейчатой с образующей в виде части циклоиды, в виде части овальной кривой, в виде части эллипса, в виде части улитки Паскаля.
Выполнение поверхности паза в зоне переменной ширины ротора линейчатой и сопряженной с плоской поверхностью паза постоянной ширины ротора уменьшает величину контактных напряжений на контактируемых поверхностях и их кромочное трение.
На фиг. 1 изображен поперечный разрез роторного двигателя; на фиг. 2 - продольный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1 (увеличенный вид паза ротора с лопаткой-поршнем); на фиг. 4 - вид по стрелке Б на фиг. 3; на фиг. 5 - вид по стрелке В на фиг. 4, показано выполнение линейчатой поверхности с образующей в виде части циклоиды; на фиг. 6 - вид по стрелке В на фиг. 4 показано выполнение линейчатой поверхности с образующей в виде части овальной кривой; на фиг. 7 - вид по стрелке В на фиг. 4, показано выполнение линейчатой поверхности с образующей в виде части эллипса; на фиг. 8 - вид по стрелке В на фиг. 4, показано выполнение линейчатой поверхности с образующей в виде части улитки Паскаля.
Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, внутри которого расположен ротор 2, имеющий радиальные пазы 3, в которых расположены лопатки-поршни, состоящие из лопаток 4, связанных шарнирами 5 с поршнями 6. Корпус 1 состоит из секторов всасывания 7, сжатия 8, сгорания и расширения 9, выпуска 10, впускного 11 и выпускного 12 коллекторов. Ротор 2 имеет боковую 13, линейчатую 14, тороидальную 15 поверхности, переходную кромку 16, плоскость паза 17, линию перехода 18 плоскости паза в линейчатую 14 поверхность и линию пересечения 19 линейчатой 14 поверхности с тороидальной 15 поверхностью. В корпусе 1 установлена свеча зажигания 20. Ротор 2 имеет диаметр ⊘р и толщину δр, наружная тороидальная 15 поверхность выполнена радиусом rп поршня.
Роторный двигатель работает следующим образом.
При вращении ротора 2 по часовой стрелке, в секторе всасывания 7 происходит разрежение и горючая смесь (воздух) через впускной коллектор 11 поступает в сектор всасывания 7. Затем в результате изменения первоначального объема в секторе сжатия 8 происходит сжатие горючей смеси, которая всасывается в секторе сгорания 9 в результате искрообразования на свече 20 или впрыска топлива форсункой, при сгорании горючей смеси давление газов мгновенно растет и равномерно распространяется по всему сектору сгорания 9.
Вследствие того что лопатка 4 слева в секторе сгорания 9 максимально утоплена в пазу 3 ротора 2, а лопатка 4 справа максимально выдвинута, образуется избыточная поверхность относительно оси вала роторного двигателя.
В результате давления газов на избыточную поверхность образуется крутящий момент, вращающий ротор по часовой стрелке. Отработанные газы поступают в сектор 10 выпуска, откуда удаляются через выпускной коллектор 12 сначала под собственным избыточным давлением, а затем в результате их вытеснения при уменьшении объема в секторе выхлопа. Итак, процессы всасывания, сжатия, рабочий ход и выпуск повторяются. Причем рабочий цикл совершается за 360о поворота ротора во всех четырех камерах. Каждый процесс (такт) совершается за 90о поворота ротора. Лопатка 4, максимально выдвигаясь из паза ротора 3, не контактирует с кромкой СЕС1, линейчатой 14 поверхности за линией перехода 18. В результате того что поверхность паза 3 ротора 2 выполнена линейчатой, трение плоскости лопатки 4 происходит по всей толщине δр ротора 2.
Таким образом, сохраняется плоскостность обеих рабочих поверхностей по ширине лопаток 4 поршней 6 и пазов 3 ротора 2 в результате равномерного давления на поверхности лопаток 4 поршней 6 со стороны линии перехода СС1 плоскости паза 17 в линейчатую 14 поверхность.
Предложенная конструкция роторного двигателя позволяет повысить надежность, механический КПД и моторесурс двигателя за счет значительного уменьшения кромочного трения, устранения концентрации напряжений на рабочих поверхностях лопаток поршней, контактирующих с рабочими поверхностями пазов ротора, сохранения, тем самым, плоскостности рабочих поверхностей лопаток-поршней.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ | 1996 |
|
RU2119072C1 |
РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 1993 |
|
RU2076220C1 |
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 1996 |
|
RU2118467C1 |
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2008 |
|
RU2426899C2 |
РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРОДОЛЖЕННЫМ РАСШИРЕНИЕМ | 1996 |
|
RU2106505C1 |
СИСТЕМА УПЛОТНЕНИЙ РОТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2009 |
|
RU2426898C2 |
СИСТЕМА ТОРЦЕВЫХ УПЛОТНЕНИЙ РАБОЧЕЙ КАМЕРЫ РОТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 1992 |
|
RU2062895C1 |
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2008 |
|
RU2429358C2 |
РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2003 |
|
RU2239715C1 |
РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 1993 |
|
RU2067672C1 |
Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение надежности, механического КПД и моторесурса двигателя. Двигатель содержит корпус с тороидально - цилиндрической рабочей поверхностью, внутри которого расположен ротор. Ротор снабжен радиальными пазами, в которых расположены лопатки - поршни. Поверхность паза ротора в зоне тороидальной рабочей поверхности выполнена линейчатой. Такое выполнение поверхности паза ротора значительно уменьшает величину контактных напряжений на контактируемых поверхностях и их кромочное трение. 8 ил.
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью и установленный в нем ротор с радиальными проходящими через зоны переменной и постоянной ширины последнего пазами под лопатки-поршни, отличающийся тем, что поверхность паза в зоне переменной ширины ротора выполнена линейчатой и сопряжена с поверхностью паза в зоне постоянной ширины ротора.
Способ измерения механических воздействий на стержневой резонатор | 1984 |
|
SU1242732A2 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Авторы
Даты
1995-03-20—Публикация
1992-03-10—Подача