РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК F02B53/02 F02B53/06 F02B53/08 F02B55/14 F01C1/344 F01C19/10 

Роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) двухсекционный с двумя камерами сжатия, параллельными между собой и наклонными к проекции оси вала, расположенными над корпусом двигателя с золотниковым газораспределением.

Второй вариант двигателя односекционный, также в двумя камерами сжатия, параллельными между собой и перпендикулярными к проекции оси вала, расположенными над корпусом двигателя и с золотниковым газораспределением.

В обоих двигателях достигается компактность конструкции, меньшие габариты и вес.

Изобретение относится к машиностроению роторных ДВС любого назначения.

Известны роторные ДВС, патент RU 2315189 С2. Двигатели имеют: неподвижный двухсекционный корпус, разделенный поперечной перегородкой на две секции; ротор двухсекционный с радиальным пазом; элемент разделения рабочей камеры между ротором и корпусом - шибер трехслойный раздвижной с лабиринтным уплотнением, установленный в пазу ротора с возможностью радиального перемещения, для образования камер переменного объема соответственно для впуска, сжатия, расширения и выпуска газов; две камеры сжатия, параллельные между собой и наклонные к проекции оси вала, расположенные в утолщенной части корпуса, с двухсторонним отсечением их от соответствующих камер переменного объема клапанами; П-образный уплотнитель в корпусе, в зоне постоянного линейного касания ротора с корпусом по цилиндрической образующей и продолжением по торцевым поверхностям с обеих сторон к валу ротора. Газораспределение двигателя осуществляется четырьмя клапанами - перепуск газов из камер переменного объема (КПО) в камеры сжатия (КС) и из КС в КПО, и двумя золотниками, одним - впуск свежего воздуха или горючей смеси в КПО, другим - выпуск из КПО отработанных газов, для привода в действие клапанов и золотников двигатель имеет кулачковый распредвал, два опорных валика, четыре коромысла для клапанов и два для золотников, а также два зубчатых сектора с пружинами для золотников. Золотники имеют плоский срез по длине окон. Корпус двигателя имеет эксцентричные внутренние и внешние поверхности.

Недостатком названных двигателей является расположенное над корпусом клапанное газораспределение, что увеличивает их габариты и вес.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и веса двигателя.

Цель достигается применением только золотникового газораспределения, а также применение концентричной формы корпуса вместо эксцентричной.

В другом варианте цель достигается кроме золотоникового газораспределения и концентричности поверхностей корпуса еще и отсутствием поперечной перегородки в корпусе, т.е. двигатель односекционный.

Сущность изобретения. Цилиндрический корпус двигателя имеет концентричные наружную и внутреннюю поверхности с приливами для золотников. Газораспределение двигателя осуществляется полностью двумя золотниками, каждый из которых имеет по своей длине, равной соответствующим окнам, по два сквозных выреза, делящих внешнюю окружность золотника на четыре равные между собой части, и под углом девяносто градусов относительно друг друга. Две камеры сжатия, с двусторонним отсечением их от соответствующих камер объема /КПО/ золотниками, расположены над корпусом двигателя, параллельны между собой и наклонны к проекции оси двигателя. Цикл рабочих процессов двухсекционного двигателя осуществляется за один оборот вала двигателя, в одной секции - всасывание и сжатие, в другой - рабочий ход и выхлоп. В камерах сжатия процессы сжатия и расширения чередуются через один оборот вала двигателя, т.е. цикл за два оборота вала.

В другом варианте корпус двигателя также цилиндрический и имеет концентричные наружную и внутреннюю поверхности с приливами для золотников, камеры сжатия расположены перпендикулярно вертикальной центральной плоскости двигателя над его корпусом, газораспределение осуществляется двумя золотниками, имеющими по три изолированных между собой канала, каждый из которых имеет по своей длине два выреза по размерам соответствующих окон и под углом девяносто градусов относительно друг друга, причем в двух крайних каналах вырезы на четверти окружности, а в среднем канале вырез на половине окружности. Двигатель односекционный. Цикл рабочих процессов двигателя попарно совершается за четыре оборота вала, т.е. один оборот - всасывание и выхлоп, второй оборот - всасывание и сжатие, третий - рабочий ход и сжатие, четвертый - рабочий ход и выхлоп.

Таким образом, роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий двухсекционный цилиндрический неподвижный корпус, разделенный поперечной перегородкой на две секции с впускными и выпускными окнами, в каждой секции размещается ротор с радиальным пазом, жестко объединенный общим валом и размещенный в соответствующих секциях с поверхностным контактом в торцевых и линейным в цилиндрической частях корпуса, элемент разделения рабочей камеры между корпусом и ротором - шибер трехслойный раздвижной для плотного постоянного прилегания к корпусу, с лабиринтным уплотнением, установленный в радиальном пазу каждого ротора с возможностью радиального перемещения для образования камер переменного объема, П-образный уплотнитель в корпусе в зоне постоянного линейного контакта ротора с корпусом по цилиндрической образующей и продолжением по торцевым поверхностям с обеих сторон к валу ротора, две камеры сжатия, а в качестве газораспределителя двигатель имеет два золотника, отличается тем, что золотники выполнены в виде цилиндрических стержней с прорезями по размерам окон корпуса, полный цикл процессов в обоих секциях происходит за два оборота вала, в одной секции - всасывание через не запирающееся впускное окно и сжатие, в другой секции - рабочий ход и выхлоп через не запирающееся выпускное окно.

В другом варианте роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический неподвижный корпус с впускными и выпускными окнами, ротор с радиальным пазом и поверхностным контактом в торцевых и линейным в цилиндрической частях корпуса; элемент разделения рабочей камеры между ротором и корпусом - шибер трехслойный раздвижной для плотного постоянного прилегания к корпусу, с лабиринтным уплотнением, установленный в радиальном пазу ротора с возможностью радиального перемещения, для образования камер переменного объема; П-образный уплотнитель в корпусе в зоне постоянного линейного контакта ротора с корпусом по цилиндрической образующей и продолжением по торцевым поверхностям с обеих сторон к валу ротора; две камеры сжатия; в качестве газораспределителя двигатель имеет два золотника, отличается тем, что золотники имеют по три изолированных между собой канала, каждый из которых имеет по своей длине два выреза по размерам соответствующих окон и под углом девяносто градусов относительно друг друга; цикл рабочих процессов двигателя попарно совершается за четыре оборота вала, один оборот - всасывание и выхлоп, второй оборот - сжатие и всасывание, третий - рабочий ход и сжатие, четвертый - выхлоп и рабочий ход.

Двигатель имеет расположение камер сжатия над корпусом и перпендикулярно вертикальной центральной плоскости двигателя с двусторонним отсечением их от соответствующих камер переменного объема золотниками.

Двигатель является односекционным.

Корпус имеет концентричные внутренние и внешние поверхности.

Перечень фигур:

фиг.1 - двигатель с разрезом правой части;

фиг.2 - двигатель, вид на приводной механизм золотников, сечение А-А;

фиг.3 - двигатель, вид сверху;

фиг.4 - золотники в продольном и поперечном сечениях, правый со стороны вала отбора мощности;

фиг.5 - проекция окон на диаметральную горизонтальную плоскость корпуса;

фиг.6-11 изображен второй вариант двигателя.

фиг.6 - двигатель с разрезом правой части;

фиг.7 - двигатель, вид на приводной механизм золотников;

фиг.8 - двигатель, вид сверху;

фиг.9 - золотник в продольном и поперечном сечениях, правый со стороны вала отбора мощности;

фиг.10 - проекция окон на диаметральную горизонтальную плоскость корпуса;

фиг.11 - золотник в продольном и поперечном сечениях, левый со стороны вала отбора мощности;

фиг.12 - золотник в продольном и поперечном сечениях, левый со стороны вала отбора мощности, по первому варианту.

Предлагаемый двигатель (вариант первый) состоит из цилиндрического двухсекционного неподвижного концентричного корпуса 1, разделенного по секциям перегородкой 2, закрытого с обоих торцов крышками 3; с двумя камерами сжатия 4 и 5, параллельными между собой и наклонно расположенными относительно горизонтальной проекции оси вала, над корпусом; в каждой секции размещается эксцентрично, относительно внутренней окружности корпуса, ротор 6 с поверхностным касанием в торцевых и линейным в цилиндрической частях корпуса, в радиальном пазу которого подвижно помещается шибер 7 трехслойный раздвижной для постоянного плотного прилегания к поверхностям корпуса, с лабиринтным уплотнением, детали которого перемещаются и в осевом, и в радиальном направлениях, разделяющий рабочую камеру между поверхностями ротора и корпуса на две камеры переменного объема 8 и 9. Вал 10 опирается на подшипники качения в торцевых крышках корпуса и в перегородке 2. В корпусе двигателя 1 имеются с одной стороны окно 11 для впуска воздуха или горючей смеси, окна 12 и 13 для перепуска рабочих газов из камер сжатия в камеры переменного объема, с противоположной стороны, относительно вертикальной центральной плоскости двигателя, окна 14 и 15 для перепуска газов в камеры сжатия из камер переменного объема и окно 16 для выпуска отработанных газов. Механизм газораспределения включает золотники 17 и 18, зубчатую передачу 19 с передаточным числом один к двум.

Двигатель (вариант второй) содержит: концентричный цилиндрический односекционный неподвижный корпус 20, закрытый крышками 21; две камеры сжатия 22 и 23, располагающиеся параллельно между собой и перпендикулярно к проекции оси двигателя, над корпусом; ротор 24, в пазу которого подвижно помещается трехслойный раздвижной с лабиринтным уплотнением шибер 25, разделяющий рабочую камеру между поверхностями ротора и корпуса на две камеры переменного объема 26 и 27; вал отбора мощности 28. В корпусе имеются с одной стороны окна 29 и 30 для перепуска газов из камер переменного объема в камеры сжатия, окно 31 для выпуска отработанных газов; с другой стороны, относительно центральной вертикальной плоскости двигателя, окна 32 и 33 для перепуска рабочих газов из камер сжатия в камеры переменного объема, и окно 34 для впуска воздуха или горючей смеси. Механизм газораспределения включает два золотника 35 и 36, расположенные у газоперепускных окон корпуса, зубчатую передачу 37 от вала двигателя 28 с передаточным числом один к четырем.

Двигатель (вариант первый) работает следующим образом. При вращении ротора 6 в камерах переменного объема (КПО) происходят процессы: в первой секции в КПО 8 - всасывание через окно 11, в КПО 9 - сжатие и перепуск газов в камеру сжатия /КС/ 4 через открытое золотником 18 окно 14 и сквозной вырез, левый на фиг.4, золотника 18; в другой секции соответственно - рабочий ход с выходом воспламененных газов из КС 5 через правый, на фиг.12, сквозной вырез золотника 17, открытое этим золотником окно 13, в КПО 8, а из КПО 9 выхлоп отработанных газов через нерегулируемое окно 16.

При прохождении шиберами 7 в обеих секциях через окна 14, 15 и 16 золотником 18 закрывается окно 14, а через незапирающееся окно 16 продолжается выпуск отработанных газов. В КС 4 подается порция топлива через форсунку или искра зажигания.

При прохождении шиберами 7 через окна 11, 12 и 13, золотником 17 открывается окно 12 и закрывается окно 13, а золотником 18 открывается окно 15. В КПО 8 первой секции - всасывание через незапирающееся окно 11, в КПО 9 - сжатие и перепуск газов в КС 5 через окно 15 и правый, на фиг.4, сквозной вырез золотника 18, в другой секции соответственно - рабочий ход, расширение воспламененных газов в КС 4, выходящих через сквозной вырез, левый на фиг.12, золотника 17, окно 12, и выпуск отработанных газов из КПО 9 через окно 16.

При прохождении шиберами 7 через окна 14, 15, 16 закрывается окно 15 правой, на фиг.4, частью золотника 18, и в КС 5 подается топливо или искра зажигания.

При прохождении шиберами 7 через окна 11, 12, 13 открываются окна 13 правой, на фиг.12, частью золотника 17 и окно 14 левой, на фиг.4, частью золотника 18, и закрывается окно 12 левой, на фиг.12, частью золотника 17. Затем процессы повторяются. В КПО все процессы двигателя совершаются за каждый оборот вала 10, а КС - за два оборота.

Двигатель (вариант второй) работает следующим образом. При вращении ротора 24, в камерах переменного объема происходят процессы: в КПО 26 - всасывание воздуха или горючей смеси через внешнее окно 39, вырезы и канал золотника 36, третье и четвертое слева сечение на фиг.9, и открытое этим золотником окно 34, в КПО 27 - выхлоп отработанных газов через окно 31, открытое золотником 35, вырезы и канал этого же золотника, третье и четвертое слева сечение на фиг.11, и внешнее окно 38.

При прохождении шибером 25 окон 29, 30, 31, а затем окон 32, 33, 34, золотник 35 закрывает проход газов через окно 31 и открывает окно 29, в КПО 27 происходит процесс сжатия газов и перепуск их через окно 29, вырезы - второе и первое слева сечения на фиг.11 - и канал золотника 35, и в КС 22. В КПО 26 всасывание через окно 34.

При прохождении шибером 25 окон 29, 30, 31, золотником 35 закрывается окно 29. Затем в КС 22 подается топливо или искра.

При прохождении шибером 25 окон 32, 33, 34, золотником 36 закрывается окно 34, затем открывается окно 32. Золотником 35 открывается окно 30. Воспламененные в КС 22 газы проходят через открывшийся вырез - первое слева сечение на фиг.9. - канал и вырез - второе слева сечение на фиг.9, - золотника 36, окно 32 и в КПО 26, где происходит процесс расширения газов - рабочий ход. В КПО 27 происходит процесс сжатия и перепуск газов через окно 30, вырез - второе справа сечение на фиг.11, - канал и вырез - первое справа сечение на фиг.11, - золотника 35 и в КС 23.

При прохождении шибером 25 окон 29, 30, 31, золотником 35 закрывается окно 30 и открывается окно 31. В КС 23 подается топливо или искра зажигания.

При прохождении шибером 25 окон 32, 33, 34, золотником 36 открывается окно 33 и воспламененные в КС 23 газы проходят через открывшийся вырез - первое справа сечение на фиг.9, - и канал золотника 36, другой вырез - второе справа сечение на фиг.9, - и через окно 33 в КПО 26, где происходит рабочий ход, а в КПО 27 - выпуск отработанных газов через окно 31, вырез - третье справа сечение на фиг.11, - и канал золотника 35, затем вырез - четвертое справа сечение на фиг.11, - и внешнее окно 38.

При прохождении шибером 25 окон 29, 30, 31, золотником 36 открывается окно 34 для впуска свежего заряда.

При прохождении шибером 25 окон 32, 33, 34, золотником 36 закрывается окно 33. Далее процессы повторяются.

Полный цикл процессов в двигателе происходит за четыре оборота вала 28 с повторением каждого процесса последовательно дважды.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит двухсекционный цилиндрический неподвижный корпус, разделенный поперечной перегородкой на две секции с впускными и выпускными окнами. В каждой секции размещается ротор с радиальным пазом, жестко объединенный общим валом и размещенный в соответствующих секциях с поверхностным контактом в торцевых и линейным в цилиндрической частях корпуса. Элемент разделения рабочей камеры между корпусом и ротором - шибер трехслойный раздвижной для плотного постоянного прилегания к корпусу, с лабиринтным уплотнением, установлен в радиальном пазу каждого ротора с возможностью радиального перемещения для образования камер переменного объема. П-образный уплотнитель установлен в корпусе в зоне постоянного линейного контакта ротора с корпусом по цилиндрической образующей и продолжением по торцевым поверхностям с обеих сторон к валу ротора. Выполнены две камеры сжатия. В качестве газораспределителя двигатель имеет два золотника. Золотники выполнены в виде цилиндрических стержней с прорезями по размерам окон корпуса. Полный цикл процессов в обоих секциях происходит за два оборота вала. В одной секции - всасывание через не запирающееся впускное окно и сжатие. В другой секции - рабочий ход и выхлоп через не запирающееся выпускное окно. Техническим результатом является увеличение компактности и уменьшение габаритов и веса двигателя. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий двухсекционный цилиндрический неподвижный корпус, разделенный поперечной перегородкой на две секции с впускными и выпускными окнами, в каждой секции размещается ротор с радиальным пазом, жестко объединенный общим валом и размещенный в соответствующих секциях с поверхностным контактом в торцевых и линейным в цилиндрической частях корпуса, элемент разделения рабочей камеры между корпусом и ротором - шибер трехслойный раздвижной для плотного постоянного прилегания к корпусу с лабиринтным уплотнением, установленный в радиальном пазу каждого ротора с возможностью радиального перемещения для образования камер переменного объема, П-образный уплотнитель в корпусе в зоне постоянного линейного контакта ротора с корпусом по цилиндрической образующей и продолжением по торцевым поверхностям с обеих сторон к валу ротора, две камеры сжатия, а в качестве газораспределителя двигатель имеет два золотника, отличающийся тем, что золотники выполнены в виде цилиндрических стержней с прорезями по размерам окон корпуса, полный цикл процессов в обеих секциях происходит за два оборота вала, в одной секции - всасывание через не запирающееся впускное окно и сжатие, в другой секции - рабочий ход и выхлоп через не запирающееся выпускное окно.

2. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический неподвижный корпус с впускными и выпускными окнами, ротор с радиальным пазом и поверхностным контактом в торцевых и линейным в цилиндрической частях корпуса; элемент разделения рабочей камеры между ротором и корпусом - шибер трехслойный раздвижной для плотного постоянного прилегания к корпусу с лабиринтным уплотнением, установленный в радиальном пазу ротора с возможностью радиального перемещения, для образования камер переменного объема; П-образный уплотнитель в корпусе в зоне постоянного линейного контакта ротора с корпусом по цилиндрической образующей и продолжением по торцевым поверхностям с обеих сторон к валу ротора; две камеры сжатия; в качестве газораспределителя двигатель имеет два золотника, отличающийся тем, что золотники имеют по три изолированных между собой канала, каждый из которых имеет по своей длине два выреза по размерам соответствующих окон и под углом 90° относительно друг друга; цикл рабочих процессов двигателя попарно совершается за четыре оборота вала, один оборот - всасывание и выхлоп, второй оборот - сжатие и всасывание, третий - рабочий ход и сжатие, четвертый - выхлоп и рабочий ход.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что имеет расположение камер сжатия над корпусом и перпендикулярно вертикальной центральной плоскости двигателя с двусторонним отсечением их от соответствующих камер переменного объема золотниками.

4. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что двигатель является односекционным.

5. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что корпус имеет концентричные внутренние и внешние поверхности.