РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к производству двигателей внутреннего сгорания, в частности роторных, и может быть использовано в транспортном машиностроении, в электроэнергетике, в системах отопления и обогрева помещений.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий два ротора и установленный соосно с ними выходной вал. Каждый ротор образован диском, к которому с обеих сторон прикреплены пластины, отходящие в осевом направлении. Обращенные одна к другой пластины дисков пересекаются так, что образуют рабочие камеры. Двигатель снабжен узлами, кинематически связывающими выходной вал с роторами и воспринимающими реактивный момент.[1].

В качестве ближайшего аналога выбран роторный двигатель внутреннего сгорания, имеющий кольцевую камеру, разделенную на рабочие полости переменного объема [2] . Двигатель содержит соосные рабочие валы, оснащенные лопастными роторами, выходной вал и механизм привода рабочих роторов, кинематически связывающий их с выходным валом. Механизм привода включает зубчатое колесо, жестко закрепленное на корпусе соосно с рабочими валами, и кривошипные механизмы. Зубчатое колесо выполнено внешнезубым. Кривошипные механизмы установлены попарно противоположно относительно оси рабочих валов и кинематически связаны с выходным валом. Они снабжены шестернями и жестко связанными с ними ползунами, которые размещены в пазах рычагов, установленных неподвижно на рабочих валах. Шестерни кривошипных механизмов приведены в зацепление с неподвижным зубчатым колесом.

Задачей изобретения является расширение ассортимента роторных двигателей внутреннего сгорания за счет создания нового двигателя.

Реализация поставленной задачи достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания с кольцевой камерой, имеющей не менее одной свечи зажигания и разделенной на рабочие полости переменного объема, содержащем корпус, соосные валы, оснащенные лопастными роторами, выходной вал и механизм привода рабочих роторов, кинематически связывающий их с выходным валом и включающий зубчатое колесо, закрепленное жестко на корпусе соосно с рабочими валами, кривошипные механизмы, снабженные шестернями и ползунами, установленные попарно противоположно относительно оси рабочих валов и кинематически связанные с выходным валом, причем шестерни приведены в зацепление с неподвижным зубчатым колесом, а ползуны размещены в пазах рычагов, установленных неподвижно на рабочих валах, согласно изобретению, каждый из лопастных роторов образован диском, лопасти на котором выштампованы с выступом в осевом направлении, при этом неподвижное зубчатое колесо механизма привода выполнено внутрезубым, а ползуны в кривошипных механизмах расположены непосредственно на шестернях в виде их пальцев. На внутренней поверхности корпуса в кольцевой камере у свечей зажигания выполнены обводные канавки.

На фиг. 1 изображен двигатель внутреннего сгорания, шестилопастной, продольный разрез; на фиг.2,-кольцевая камера шестилопастного двигателя с продувкой, поперечный разрез; на фиг.3,-положение лопастей в кольцевой камере шестилопастиого двигателя в момент завершения одного такта и начала другого; на фиг. 4, - механизм привода при положении лопастей на фиг.3; на фиг.5,-положение лопастей в кольцевой камере шестилопастного двигателя в момент середины такта; на фиг.6,-механизм привода в момент середины такта; на на фиг.7,-положение лопастей в кольцевой камере восьмилопастиого двигателя в момент завершения одного такта и начала другого.

Двигатель имеет корпус, состоящий из статора 1 и картера 2 с крышкой. В статоре 1 трехлопастными роторами 3 и 4 образована кольцевая камера, разделенная на шесть рабочих полостей переменного объема. Роторы 3 и 4 выполнены в виде дисков, лопасти на котором выштампованы с выступом в осевом направлении. Внешние цилиндрические поверхности дисков и лопасти снабжены аэродинамическими уплотнительными канавками. Лопастной ротор 3 насажен на рабочий вал 5, а лопастной ротор 4 - на рабочий вал 6, соосный с рабочим валом 5. На рабочих валах 5 и 6 установлены неподвижно рычаги, 7 и 8 соответственно. Соосно с рабочими валами 5 и 6 в корпусе установлен выходной вал 9 с закрепленным на нем фланцем 10 выходного вала. На рабочий вал 5 между рычагами 7 и 8 свободно посажен крепежнопосадочный диск 11. В расположенных на диске 11 напротив друг друга относительно оси рабочих валов подковообразных вкладышах 12 установлены шестерни 13 кривошипного механизма, имеющие по своим внешним кольцевым выточкам контакт скольжения с вкладышами 12. На каждой из двух плоскостей шестерен 13 выполнено по пальцу 14, продольные оси которых имеют диаметрально противоположное взаиморасположение относительно оси шестерни 13. Пальцы 14 размещены в пазах 15 рычагов 7 и 8. На картере 2 корпуса двигателя жестко закреплено входящее в механизм привода роторов 3 и 4 внутрезубое колесо 16, в зацеплении с которым находятся шестерни 13. Диаметр внутрезубого колеса 16 в шестилопастном двигателе в три раза больше диаметра шестерен 13, в восьмилопастном - в четыре раза больше. Крепежнопосадочный диск 11 жестко связан с фланцем 10 через проставки 17. На статоре 1 двигателя для подачи рабочей смеси предусмотрено окно 18, для выхлопа отработавших паров - окно 19, для подачи воздуха на продувку - окно 20, для выхлопа воздуха - окно 21. В роторе 3 и 4 выполнены вентиляционные окна 22. На внутренней цилиндрической поверхности картера 2 в целях интенсификации вентиляционных процессов укреплен кольцевой экран 23.

Кольцевая камера двигателя в зависимости от конструкции двигателя имеет одну или более свечу зажигания 24, при этом на внутренней поверхности статора у свечей зажигания выполнены обводные канавки 25.

Двигатель работает следующим образом.

Пуск осуществляется стартером. Вращение рабочих валов 3 и 4 первоначально инициируется через приводной механизм с выходного вала 9. Далее, при поступлении в двигатель рабочей смеси через окно 18, движение передается в обратном порядке, при этом импульс вращательного движения в кольцевой камере одновременно получает всего одна лопасть. Лопасти роторов 3 и 4 поочередно равнозначно ускоряют свое движение вследствие резкого возрастания давления газов на них при сгорании рабочей смеси в очередной полости.

При работе шестилопастного двигателя за каждый оборот рабочих роторов 3 и 4 в каждой из полостей кольцевой камеры происходит шесть тактов цикла: всасывание рабочей смеси через окно 18; сжатие ее; расширение в результате воспламенения и горения рабочей смеси (рабочий ход); выпуск отработавших газов; засасывание продувочного воздуха; выпуск воздуха. Сжатие рабочей смеси в одной из полостей совпадает с выпуском отработавших газов из полости, сдвинутой относительно первой на 120^oC.

В восьмилопастном двигателе (фиг.7) за полный оборот рабочих роторов в каждой полости происходит два полных цикла по четыре такта.

При однонаправленном вращении обоих рабочих роторов в кольцевой камере наблюдается чередующееся ускорение их вращения. Порядок чередования термодинамических процессов двигателя определяется работой кривошипного механизма. Шестерни 13, обкатывая внутрезубое колесо 16, имеющее диаметр в три раза больший, чем у них, и воздействуя пальцами 14, выступающими от шестерен 13 в одном направлении, на стенки пазов 15 одного из рычагов, а пальцами 14, выступающими от шестерен 13 в другом направлении, на стенки пазов 15 другого рычага, принуждают рычаги колебаться относительно друг друга периодически с интервалом в 120^o. При этом рабочие лопасти роторов 3 и 4, ограничивающие конкретную рабочую полость, в этот период совершают сначала сближение, а затем удаление друг от друга, или наоборот.

Благодаря обводным канавкам 25 двигатель может работать при выключенных свечах зажигания 24.

Использование: в транспортном машиностроении, в электроэнергетике, в системах отопления и обогрева помещений. Сущность изобретения: роторный ДВС содержит корпус, соосные рабочие валы, оснащенные лопастными роторами, выходной вал и механизм привода рабочих роторов, кинематически связывающий их с выходным валом. Кольцевая камера двигателя имеет не менее одной свечи зажигания и разделена на рабочие полости переменного объема. Механизм привода включает зубчатое колесо, жестко закрепленное на корпусе соосно с рабочими валами, и кривошипные механизмы, снабженные шестернями и ползунами, установленные попарно противоположно относительно оси рабочих валов и кинематически связанные с выходным валом. Шестерни приведены в зацепление с неподвижным зубчатым колесом, а ползуны размещены в пазах рычагов, установленных неподвижно на рабочих валах. В целях создания нового двигателя каждый из лопастных роторов образован диском, лопасти на котором выштампованы с выступом в осевом направлении, неподвижное зубчатое колесо механизма привода выполнено внутрезубым, а ползуны в кривошипных механизмах расположены непосредственно на шестернях в виде их пальцев. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания с кольцевой камерой, имеющей не менее одной свечи зажигания и разделенной на рабочие полости переменного объема, содержащей корпус, соосные рабочие валы, оснащенные лопастными роторами, выходной вал и механизм привода рабочих роторов, кинематически связывающих их с выходным валом и включающий зубчатое колесо, закрепленное жестко на корпусе соосно с рабочими валами, кривошипные механизмы, снабженные шестернями и ползунами, установленные попарно противоположно относительно оси рабочих валов и кинематически связанные с выходным валом, причем шестерни приведены в зацепление с неподвижным зубчатым колесом, а ползуны размещены в пазах рычагов, установленных неподвижно на рабочих валах, отличающийся тем, что каждый из лопастных роторов образован диском, лопасти на котором выштампованы с выступом в осевом направлении, при этом неподвижное зубчатое колесо механизма привода выполнено внутрезубым, а ползуны в кривошипных механизмах расположены непосредственно на шестернях в виде их пальцев. 2. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности корпуса в кольцевой камере у свечей зажигания выполнены обводные канавки.