РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F02B55/02 F01C1/38 F01C17/04 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве гидравлических, вакуумных, пневматических насосов.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с профилированной рабочей поверхностью, торцевые крышки, ротор, установленный на валу и снабженный качающимися поршнями, контактирующими с профилированной рабочей поверхностью корпуса (см. а.с. СССР №1017803, МПК³ F02B 53/00, опубл. 15.05.1983 г.).

Недостатком такого двигателя является значительные трудности в обеспечении надежного и постоянного контакта уплотнений между гранями поршней и профилированной поверхностью корпуса, это связано с тем, что скорости радиального перемещения и скорости движения по внутренней профилированной поверхности грани поршня могут не соответствовать условиям, обеспечивающим надежный контакт уплотнения.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является роторный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из неподвижного корпуса с внутренней криволинейной замкнутой поверхностью с впускными и выпускными окнами, ротора, установленного на валу, выполненного в виде каркаса с поршнями, которые находятся в постоянном контакте с каркасом ротора и с внутренней криволинейной поверхностью корпуса, между которой и поверхностями поршней образованы камеры переменного объема (см. патент РФ№2105173, МПК⁷ F02B 53/00, опубл. 20.02.1998 г.).

Недостатками прототипа являются значительные нагрузки со стороны поршней на внутреннюю криволинейную поверхность корпуса за счет центробежных сил, возникающих при вращении ротора, наличие значительных сил трения поршней с каркасом ротора, отсутствие контроля движения поршней, а также резонансные и другие виды вибраций.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение долговечности работы двигателя за счет устранений действия центробежных сил поршней на внутреннюю криволинейную поверхность корпуса, улучшение качества уплотнений камер переменного объема, снижение трения поршней с каркасом ротора, создание контроля движения поршней, а также устранение вибраций двигателя.

Решение технической задачи достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, состоящеим из неподвижного корпуса с внутренней криволинейной замкнутой поверхностью с впускными и выпускными окнами, ротора, установленного на валу, выполненного в виде каркаса с поршнями, которые находятся в постоянном контакте с каркасом ротора и с внутренней криволинейной поверхностью корпуса, между которой и поверхностями поршней образованы камеры переменного объема, согласно изобретению внутренняя замкнутая поверхность корпуса выполнена из дуг сопряженных окружностей разных радиусов, а двигатель дополнительно снабжен секторами, к которым закреплены звенья контроля движения поршней, подшипниками, установленными в каркасе ротора с возможностью удержания и перемещения секторов, торцевыми уплотнительными крышками, на одной из которых установлена обойма, имеющая форму внутренней криволинейной замкнутой поверхности корпуса, при этом поршни закреплены к секторам и находятся в постоянном контакте с поверхностью обоймы.

На валу ротора и секторах установлены шестерни для их взаимосвязи.

Данная конструкция позволит повысить долговечность двигателя, устранить его вибрацию.

Сущность роторного двигателя внутреннего сгорания поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - продольный разрез установки звена контроля движения поршней; на фиг.3 - поперечный разрез по сечению А-А на фиг.1; на фиг.4 - вид по сечению Б-Б на фиг.3; на фиг.5-8 представлен двигатель в работе.

Роторный двигатель внутреннего сгорания состоит из неподвижного корпуса 1 с впускными окнами 2 и выпускными окнами 3, ротора 4, звена 5 контроля движения поршней, уплотнительных торцевых крышек 6, обоймы 7, подшипников 8, упорных штифтов 9, крышек 10, свечи 11 зажигания, секторов 12, поршней 13 с уплотнениями 14, вала 15 со щеками 16, соединенных между собой штифтами 17.

Звено 5 контроля движения поршней (см. фиг.2) состоит из планки 18, квадрата 19, жестко связанного с сектором 12, подшипников 20, штифтов 21. Звено взаимосвязи поршней (см. фиг.4) состоит из шестерни 22 и шестерни 23, квадрата 19, жестко закрепленного к сектору 12. Между внутренней поверхностью корпуса 1 и поверхностями поршней 13 образованы камеры 24 переменного объема (см. фиг.5-8).

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При вращении вала 15 приводится во вращение ротор 4 и звено 5 контроля движения поршней. Шестерня 22, свободно установленная на валу 15, производит взаимосвязь движения поршней 13 через шестерню 23, закрепленную на секторе 12, создает взаимоконтроль движения поршней 13. Подшипник 20 звена контроля движения поршней 5, перемещаясь по внутренней криволинейной поверхности обоймы 7, установленной на уплотнительной торцевой крышке 6, контролирует движение поршней 13 относительно внутренней криволинейной поверхности корпуса 1 двигателя. При этом между поверхностью корпуса 1 двигателя, и поршнями 13, ограниченными уплотнениями 14, образуются камеры 24 переменного объема. Секторы 12 с поршнями 13, совершая вращательное движение вместе с каркасом ротора 4, имеют незначительные перемещения относительно каркаса ротора 4 и внутренней криволинейной поверхности корпуса 1 двигателя, как по ходу вращения каркаса ротора 4, так и в противоположном направлении. Подшипники 8, 20 уменьшают трение при таких перемещениях и одновременно служат для передачи усилий со стороны поршней на каркас ротора. Подшипники 8, 20 передают центробежные силы, возникающие при вращении секторов 12 вместе с поршнями 13, на каркас ротора 4 и на внутреннюю поверхность обоймы 7, закрепленной к торцевой уплотнительной крышке 6.

В двигателе осуществляются все процессы, присущие четырехтактному двигателю внутреннего сгорания. Так при вращении ротора 4 по часовой стрелке (см. фиг.5-8) объем камеры 24 увеличивается (см. фиг.5), и в камеру всасывается горючая смесь. Впуск смеси продолжается до тех пор, пока ограничительные уплотнения 14 поршня 13 не перекроют доступ горючей смеси из впускного окна 3. При дальнейшем вращении ротора 4 (см. фиг.6) объем камеры 24, закрытой с двух концов поршня 13 уплотнениями 14, уменьшается. Когда камера 24 становится минимальной, (максимальное сжатие) происходит воспламенение горючей смеси свечой 11. Давление со стороны горящих и расширяющихся газов (фиг.7), создаваемое в камере 24, действует на поршень и передает нагрузку на каркас, заставляя вращаться ротор. При дальнейшем вращении ротора ограничительные уплотнения поршня открывают выпускное окно 3 (фиг.8) и происходит выпуск отработанных газов из камеры 24 сгорания. Таким образом, в камерах 24, образуемых между поршнями 13 и корпусом 1, происходит последовательно впуск горючей смеси, ее сжатие, воспламенение, расширение (рабочий ход) продуктов сгорания и выпуск отработанных газов.

Конструкция двигателя может быть также использована в качестве вакуумных, пневматических и гидравлических насосов.

Использование предлагаемой конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания позволит, за счет установки секторов 12, звена 5 контроля движения и звена взаимосвязи поршней (22, 23, 19), обоймы 7 каркаса ротора 4 с подшипниками 8, по сравнению с прототипом повысить его долговечность, улучшить работу уплотнений камер переменного объема, снять действие центробежных сил поршней на внутреннюю рабочую криволинейную поверхность корпуса двигателя, производить контроль движения поршней и устранить вибрации двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания состоит из неподвижного корпуса с внутренней криволинейной замкнутой поверхностью с впускными и выпускными окнами и ротора. Ротор установлен на валу и выполнен в виде каркаса с поршнями, которые находятся в постоянном контакте с каркасом ротора и с внутренней криволинейной поверхностью корпуса. Между внутренней криволинейной поверхностью корпуса и поверхностями поршней образованы камеры переменного объема. Внутренняя замкнутая поверхность корпуса выполнена из дуг сопряженных окружностей разных радиусов. Двигатель дополнительно снабжен секторами, подшипниками и торцевыми уплотнительными крышками. На одной из торцевых уплотнительных крышек установлена обойма, имеющая форму внутренней криволинейной замкнутой поверхности корпуса. К секторам закреплены звенья контроля движения поршней. Подшипники установлены в каркасе ротора с возможностью удержания и перемещения секторов. Поршни закреплены к секторам и находятся в постоянном контакте с поверхностью обоймы. На валу ротора и секторах установлены шестерни для их взаимосвязи. Техническим результатом является повышение долговечности и устранение вибраций двигателя. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из неподвижного корпуса с внутренней криволинейной замкнутой поверхностью с впускными и выпускными окнами, ротора, установленного на валу, выполненного в виде каркаса с поршнями, которые находятся в постоянном контакте с каркасом ротора и с внутренней криволинейной поверхностью корпуса, между которой и поверхностями поршней образованы камеры переменного объема, отличающийся тем, что внутренняя замкнутая поверхность корпуса выполнена из дуг сопряженных окружностей разных радиусов, а двигатель дополнительно снабжен секторами, к которым закреплены звенья контроля движения поршней, подшипниками, установленными в каркасе ротора с возможностью удержания и перемещения секторов, торцевыми уплотнительными крышками, на одной из которых установлена обойма, имеющая форму внутренней криволинейной замкнутой поверхности корпуса, при этом поршни закреплены к секторам и находятся в постоянном контакте с поверхностью обоймы.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на валу ротора и секторах установлены шестерни для их взаимосвязи.