РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02B75/36 F02B55/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобилестроении, легкомоторной авиации, передвижных электростанциях, перекачивающих системах.

Известны роторные двигатели с вращающимся роторно-поршневым (US патент 639473, F 01 C 14/00, 25.12.78), многокамерные, сегментные и другие, однако конструкции этих двигателей сложны в изготовлении, требуют высоких точностей изготовления и обработки деталей, для них характерны малый ресурс, сложность отвода тепла, неспособность изменения степени сжатия в ходе работы двигателя.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка новой конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания простого изготовлении, с большим ресурсом, работающего на топливах различного качества, с возможность изменения степени сжатия в процессе работы двигателя.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключатся в упрощении конструкции двигателя, уменьшении его размеров и массы, увеличении оборотов. Он достигается тем, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит, по крайней мере, одну секцию, включающую два рабочих диска (фиг. 1, 2) 40, 50 с ребрами жесткости-охлаждения 41, расположенными гладкими поверхностями вовнутрь, размещенный между ними по наружной границе дисков кольцевой блок 34, состоящий из трех сегментов (условно), соединенных между собой камерами сгорания 13, 14, 15, содержащими перепускные 10, 11, 12 и обратные 7, 8, 9 клапаны и свечи зажигания 1, 2, 3, упругие ленты 16, 17, 18, посаженные на валы механизма натяжения лент, двухконечного водила 42 с роликами 19, 20, вращающегося на силовом валу 30 между рабочими дисками 40, 50 от волны, возникающей в упругой ленте при расширении воспламененной рабочей смеси и двигающей своим основанием ролики по поверхности кольцевого блока 34.

На фиг. 1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Предложенный роторный двигатель внутреннего сгорания фиг. 1, 2, одна секция которого содержит рабочие диски 40, 50 с ребрами жесткости - охлаждения (эти же функции могут выполнять кронштейны 43), расположенные гладкими поверхностями вовнутрь и удерживаемые от соприкосновения кольцевым блоком 34, скрепленные по периметру болтами 37 и кронштейнами 43. Рабочие диски 40, 50 вставлены в корпус 55 таким образом, чтобы между ребрами охлаждения и корпусом имелось пространство для пропуска охлаждающей жидкости. Между рабочими дисками на силовом валу 30 вращается двухконечное водило 42 с роликами 19, 20 на концах, прижимающие упругие ленты 16, 17, 18 к внутренней поверхности кольцевого блока 34, который содержит форсунки 4, 5, 6 камеры сгорания с изменяемым объемом 13, 14, 15 со свечами зажигания 1, 2, 3, обратные 7, 8, 9 и перепускные 10, 11, 12 клапаны. Под камерами сгорания 13, 14, 15 на валах 39 механизма натяжения упругих лент закреплены концы упругих лент 16, 17, 18, имеющие возможность наматываться на валы 39. В рабочих дисках 40, 50 имеются отверстия для выпуска отработанных газов 26 в выпускной коллектор 27 и каналы для выпуска охлаждающего воздуха 26, который затем поступает в области газообмена для их продувки.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1, 2) работает следующим образом.

Запуск двигателя осуществляется вращением стартером силового вала 30 с насиженным на него двухконечным водилом 42 и распределительным диском 44. Далее распределительный диск 44 через толкатели 46 (в данном случае гидравлические) приводит в действие соответствующие клапаны, форсунки, свечи зажигания, при этом ролики 19, 20 прижимают упругие ленты 16, 17, 18 к поверхности кольцевого блока 34 и делят (условно) области газообмена на области "a", "b" , "c", "d". При вращении водила 42 по часовой стрелке в сегментах I, II, III происходят следующие процессы:
- в I сегменте заканчивается продувка сжатым теплым воздухом области "a", который по каналу 21 поступает из межленточного пространства в область "a", излишки воздуха и остаток отработанных газов выходят через выпускное отверстие 24. Все клапаны в камере сгорания 13 закрыты, и в ней произошло воспламенение рабочей смеси посредством свечи зажигания 1. При передвижении ролика 19 через клапан 10 он откроется и пропустит расширяющиеся газы в пространство между роликом 19 и камерой сгорания;
- во II сегменте в камере сгорания 14 клапан 8 закрыт, воспламененная рабочая смесь через открытый клапан 11 силой давления расширяющихся газов начинает увеличивать область "b", вытягивая ленту 17 из области "c", в которую через форсунку 5 уже поступило топливо. Увеличивающаяся область "b" заставляет перемещаться ролик 20 по часовой стрелке и своим движением в этом направлении сокращает объем области "c" и тем самым сжимает рабочую смесь в области "c" и загоняет ее через открытый клапан 9 в камеру сгорания 15;
- в III сегменте происходит процесс выпуска отработанных газов через выпускное отверстие 26 и продувка области сжатым воздухом через канал 23. Клапаны 7 и 12 закрыты.

При дальнейшем движении водила по часовой стрелке процессы в сегментах повторяются:
- в I сегменте повторяется процесс, ранее описанный во II сегменте;
- во II сегменте повторяется процесс, ранее описанный в III сегменте;
- в III сегменте повторяется процесс, ранее описанный в I сегменте, и так далее.

Охлаждение упругих лент 16, 17, 18 в процессе работы двигателя осуществляется маслом и воздухом. Масло поступает по трубопроводам 31, разбрызгивается по лентам и стенкам рабочих дисков 40, 50 (фиг. 1, 2), смазывая стенки и охлаждая ленты. По приемному маслопроводу 32 излишки масла, выделенные роликами, отсасываются в радиатор для охлаждения. Воздух для охлаждения упругих лент поступает в межленточное пространство под действием центробежной силы, создаваемой вращением лопаток 29, засасывается по коллектору 48. Этот же воздух по каналам 21, 22, 23 поступает в области газообмена для продувки. Охлаждение кольцевого блока осуществляется охлаждающей жидкостью, циркулирующей по пазухам 36.

Механизм натяжения упругих лент состоит из двух кольцевых шестерен с внутренними зубьями 53, 54, приводимых во вращение (в данном случае) гидромотором 49, при вращении которого кольцевые шестерни 53, 54 вращаются в разные стороны. В зацеплении с кольцевыми шестернями 53, 54 находятся шестерни валов упругих лент 39, начала которых соединены с шестерней 53, а концы - с шестерней 54 посредством шестерен 51 и 52 соответственно. При вращении мотора 49 крутящий момент, передающийся на валы 39, заставляет либо натягиваться, либо ослабляться, при этом происходит изменение объемов областей газообмена, и тем самым изменяется степень сжатия. Можно изменять степень сжатия изменением объема камер сгорания, вводя в них элементы, уменьшающие объем камеры. Маховик 47 делает вращение более равномерным. Для предотвращения касания лентой крыльчатки 29 использованы штифты 33.

При данном способе работы двигателя происходит постоянное усилие на силовой вал и равномерность вращения.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобилестроении, легкомоторной авиации, передвижных электростанциях, перекачивающих системах. Двигатель содержит, по крайней мере, одну секцию. Двухконечное роликовое водило установлено на силовой вал и вращается в кольцевом блоке, размещенном между двумя дисками. В кольцевом блоке выполнены, по крайней мере, три камеры сгорания, впуск рабочей смеси и выпуск отработанных газов в которые осуществляется через обратные и перепускные клапаны. В дисках выполнены каналы для впуска воздуха в области газообмена и отверстия для выпуска отработанных газов. С кольцевым блоком соединены, по крайней мере, три упругие ленты, длина которых регулируется механизмом натяжения упругих лент. Задачей изобретения является разработка двигателя, простого в изготовлении, с большим ресурсом, работающего на топливе различного качества, с возможностью изменения степени сжатия в процессе работы двигателя. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по крайней мере, одну секцию, включающую два рабочих диска, размещенный между ними кольцевой блок, по крайней мере, с тремя камерами сгорания, включающими в себя перепускные и обратные клапаны и свечи зажигания, по крайней мере, три упругие ленты, соединенные с кольцевым блоком, по крайней мере, двухконечное роликовое водило, посаженное на силовой вал и вращающееся между рабочими дисками под действием волны, возникающей на упругой ленте от расширения воспламененных газов. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в рабочих дисках сделаны каналы для пропуска воздуха в области газообмена, поступающего под действием центробежной силы от вращения лопаток на силовом валу. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в рабочих дисках сделаны отверстия для выпуска отработанных газов из областей газообмена. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что топливо в области газообмена поступает через форсунки. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в кольцевом блоке расположены клапаны для выпуска отработанных газов и впуска рабочей смеси в камеры сгорания. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит механизм натяжения упругих лент, регулирующий длину упругих лент.