РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК F02B45/02 F02B53/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания, работающим на пылевидном топливе, и может быть использовано в энергомашиностроении, тепловозостроении, судостроении, авиации и трактороавтомобилестроении.

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания (SU, 1137226 A, кл. F 02 В 45/02, опубл. 30.01.1985) на пылевидном топливе.

Для реализации способа работы двигатель внутреннего сгорания на пылевидном топливе дополнительно комплектуется форсункой, топливным насосом высокого давления, бункером, сепаратором, рессивером, компрессорной установкой, что удорожает изготовление двигателя, сборку и регулировку.

В известных способах невозможно расширение номенклатуры применяемых пылевидных топлив с более полным сгоранием.

В качестве прототипа предлагается принять известный роторный двигатель внутреннего сгорания (RU, 2011866 C1, кл. F 02 В 53/00, опубл. 30.04.1994), содержащий неподвижный статор с двумя торцевыми крышками и камерой сгорания, эксцентрично установленный при помощи вала в цилиндрической рабочей полости статора ротор с радиальными пазами, в которых расположены не менее двух лопастей, распредвалы с приводом, впускной и выпускной клапаны.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности, компактности, упрощение конструкции, расширение номенклатуры применяемых пылевидных топлив из отходов растительности.

Технический результат достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, работающий на пылевидном топливе, имеет сплошной ротор с двумя или более лопастями, двигающимися по пазам. Цилиндрический ротор при помощи вала эксцентрично расположен в цилиндрической рабочей полости статора с двумя торцевыми крышками с подшипниками, в которых вращается вал ротора. В теле статора - встроенная камера сгорания, которая снабжена усилителем компрессии, клапаном нагнетания и клапаном рабочего хода.

Выпускной и впускной коллекторы снабжены соответственно впускным и выпускным клапанами и клапанами догрузки и разгрузки. А также двигатель оснащен камерой догорания крупных частиц топлива, смесеприготовительными узлами: бункером, мельницей, дозатором и соединительными трубами.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемый роторно-лопастной двигатель отличается тем, что в статоре двигателя устроена камера сгорания с усилителем компрессии, тем, что камера сгорания отделена от рабочей полости статора клапанами нагнетания и рабочего хода. В предлагаемом двигателе имеются клапаны догрузки и разгрузки. Двигатель снабжен камерой догорания топлива.

На фиг. 1 изображен статор, ротор, камера сгорания, усилитель компрессии и клапаны;
на фиг. 2 - общий вид двигателя;
на фиг. 3-12 - порядок работы двигателя и процессы, протекающие в двигателе за один оборот ротора.

Роторный двигатель в виде четырехтактного двухлопастного (или более) двигателя внутреннего сгорания включает неподвижный статор 1 с цилиндрической рабочей полостью и с двумя торцевыми крышками 5 с подшипниками (на чертежах не показаны). В цилиндрической рабочей полости статора эксцентрично при помощи вала 7 установлен цилиндрический ротор 2. В радиальных пазах 4 ротора установлены лопасти 3 и 6. Двигатель содержит следующие клапаны: впускной 8, выпускной 9, догрузки 10, разгрузки 11, нагнетания 12, рабочего хода 13. Камера сгорания 14 снабжена усилителем компрессии 15. Управление клапанами осуществляется от распределительных валов: 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22. Блок шестерен 23 на чертеже не показан. Двигатель содержит впускной 24 и выпускной 25 коллекторы. На фиг. 2 схематично изображены камера догорания 26, бункер 27, мельница 28, дозатор 29.

Процессы, происходящие с рабочим телом, обозначены на фиг. 3-11 в такой последовательности:
I - выпуск; II - наполнение;
III - сжатие; IV - рабочий ход.

Условно принято начало отсчета вращение вала, когда лопасть 3 находится против центра камеры сгорания (фиг. 3). В этот момент лопасть 3 находится в нейтральном положении, все клапаны закрыты, кроме клапана рабочего хода, усилитель компрессии включен. Лопасть 6 находится в зоне тактов сжатия и рабочего хода.

Фиг. 4. При повороте лопасти 3 по часовой стрелке на 22^o клапан рабочего хода открыт и открывается клапан нагнетания, идет продувка камеры сгорания. Лопасть 6 продолжает находится в зоне тактов сжатия и рабочего хода.

Фиг. 5. Поворот лопасти 3 на 35^o. Клапан рабочего хода закрывается, отключается усилитель компрессии, открывается клапан всасывания рабочей смеси - начало такта наполнения. Лопасть 6 продолжает находиться в зоне тактов сжатия и рабочего хода. Хотя клапан рабочего хода закрыт, но крутящий момент на валу продолжает создаваться за счет разности сил давления газов на лопасти - более выдвинутую 6 и менее выдвинутую 3.

Фиг. 6. Поворот лопасти 3 на 90^o. Лопасть 3 и 6 - равно выдвинутые из пазов. Прекращение такта рабочего хода. Клапан всасывания открыт, клапан нагнетания открыт, открывается клапан разгрузки - начало такта выпуска.

Фиг. 7. Поворот лопасти 3 на 162^o. Клапан нагнетания закрывается, включается усилитель компрессии - происходит воспламенение горючей смеси. Лопасть 3 продолжает находиться в зоне тактов наполнения и выпуска. Лопасть 6 входит в нейтральную зону.

Фиг. 8. Поворот лопасти 3 на 180^o. Открывается клапан выпуска, открывается клапан догрузки, закрывается клапан впуска. Лопасть 6 находится в нейтральном положении. Лопасть 3 продолжает находиться в зоне тактов выпуска и впуска.

Фиг. 9. Поворот лопасти 3 на 202^o. Открывается клапан рабочего хода, открыты клапаны разгрузки, выпуска, догрузки. Начало тактов рабочего хода и сжатия лопастью 6. Лопасть 3 продолжает находиться в зоне тактов выпуска и впуска.

Фиг. 10. Поворот лопасти 3 на 270^o. Закрывается клапан разгрузки. Клапаны рабочего хода, выпуска и догрузки открыты. Лопасть 3 продолжает находиться в зоне тактов выпуска и впуска. Лопасть 6 находится в зоне тактов рабочего хода и сжатия.

Фиг. 11. Поворот лопасти 3 на 338^o. Закрываются клапаны выпуска и догрузки, все остальные клапаны закрыты, кроме клапана рабочего хода. В таком положении лопасть 3 входит в нейтральную зону при 360^o. Лопасть 6 продолжает находиться в зоне таков рабочего хода и сжатия. (см. фиг. 12, которая подобна исходной фиг. 3).

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания, работающим на пылевидном топливе, и может быть использовано в энергомашиностроении, тепловозостроении, судостроении, авиации и трактороавтомобилестроении. В цилиндрической рабочей полости статора эксцентрично при помощи вала установлен ротор. В радиальных пазах ротора установлены лопасти. Двигатель содержит клапаны: впускной, выпускной, нагнетания, рабочего хода, догрузки и разгрузки. Двигатель дополнительно снабжен камерой сгорания, камерой догорания, системой смесеприготовления, системой подачи топлива и усилителем компрессии. Задачей изобретения является повышение экономичности, компактности, упрощение конструкции, расширение номенклатуры применяемых топлив из отходов растительности, 1 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Роторно-лопастной двигатель, содержащий неподвижный статор с двумя торцевыми крышками и камерой сгорания, эксцентрично установленный при помощи вала в цилиндрической рабочей полости статора ротор с радиальными пазами, в которых расположены не менее двух лопастей, распредвалы с приводом, впускной и выпускной клапаны, отличающийся тем, что он дополнительно содержит усилитель компрессии, клапаны: нагнетания, рабочего хода, догрузки и разгрузки, камеру догорания, систему смесеприготовления и подачи топлива. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания отделена от рабочей полости статора клапанами нагнетания и рабочего хода.