РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F02B55/16 F01C19/10 F01C1/46 

Изобретение относится к отрасли транспортного машиностроения.

На уровня техники известны: роторный двигатель по патенту GB 2169964 A, F01C 1/46; GB 2038945 A, F02B 53/00; US 3913534 А, F02B 53/06 и заявки RU 2007116761 А.

В качестве прототипа выбран роторный двигатель внутреннего сгорания по заявке RU 2007116761 А, содержащий цилиндр, выполненный прямоугольного сечения, в полости которого размещены фигурные поршневые лопасти, подпружиненные заслонки, делящие цилиндр на секции, один конец которых закреплен в кармане, а другой опирается на поршневые лопасти, и взаимодействующие с клапанами-дозаторами и свечами зажигания, размещенными в кармане цилиндра, вал, установленный в подшипниковых узлах боковых стенок; гермопояс, компрессор и коллектор газоудаления, снабженный эжектором, присоединенным к полости компрессора, а поршневые лопасти закреплены в поперечных пазах гермопояса, жестко закрепленного на диске ротора компрессора, проходящем через щель внутренней стенки цилиндра и закрепленном ступицей на валу, при этом гермопояс оснащен кольцевыми канавками, в которых размещены графитовые сегменты компрессионных колец, а поршневые лопасти и заслонки, контактирующие со стенками цилиндра, оснащены прямоугольными канавками, в которых размещены графитовые уплотнители в форме параллелепипеда, установленные на упругих пластинах из жаропрочной стали.

В описанной конструкции роторного двигателя надежная герметизация рабочей секции - «камеры сгорания» достигнута только со стенками цилиндра, но не решена по поверхностям «n» поршневой лопасти и «S»-заслонки, чтобы замкнуть и герметизировать полностью весь объем полости «камеры сгорания». Однако применение уплотнителей формы параллелепипеда на поверхностях «n» и «S» невозможно потому, что при сходе торца заслонки с поверхности «n» поршневой лопасти подпружиненный уплотнитель, потеряв подпирающую поверхность, выпадет. К тому же уплотнители такого типа (даже оснащенные «ласточкиным хвостом») не могут перекрыть кромку - угол, образованный поверхностями «m» и «n» у поршневой лопасти и «t» и «S» у заслонки, а без этого невозможна герметизация полости «камеры сгорания».

В роторном двигателе не до конца разрешена система охлаждения внутреннего объема полости цилиндра двигателя, которая осуществляется путем теплоотдачи от поршневых лопастей к гермопоясу, который обдувается воздушным потоком компрессора. Работа же двигателя в режиме турбины требует более эффективного охлаждения внутренней полости секции - «камеры сгорания», вышедшей из рабочего цикла.

Описанные недостатки вызвали вопросы при проектировании роторного двигателя.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Поставленная задача по герметизации «камеры сгорания» разрешается Т-образным уплотнителем, размещенным в Т-образной канавке, расположенной под углом к кромке, образованной поверхностями «m» и «n» у поршневой лопасти и поверхностями «t» и «S» у заслонки.

При такой конструкции уплотнителя, если уплотнитель теряет опорную поверхность с одной стороны кромки, например при сходе заслонки с поверхности «n» поршневой лопасти, то он всегда удерживается точно в том же положении за счет опорной поверхности стенки цилиндра, в которой уплотнитель находится в постоянном контакте. При этом не изменяется положение другой поверхности уплотнителя, это очень важно, когда заслонка торцом «наезжает» на уплотнитель.

При таком уплотнителе не только исключается его выпадение из канавки, но и механическое повреждение и равномерный износ поверхностей уплотнителя.

При оснащении гермопояса отверстиями «l», соединяющими полость компрессора с внутренней полостью секции, отработавшей свой рабочий цикл, простым способом достигается более эффективная вентиляция полости секции и всего цилиндра по схеме: компрессор - отверстие - внутренняя полость цилиндра - окно «е» в стенке цилиндра - коллектор газоудаления -эжектор - атмосфера.

Таким образом, роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, выполненный прямоугольного сечения, в полости которого размещены поршневые лопасти, подпружиненные заслонки с уплотнителями, делящие цилиндр на секции, один конец которых закреплен в кармане цилиндра, а другой опирается на поршневые лопасти, и взаимодействующие с клапаном-дозатором и свечой зажигания, размещенными в кармане, вал, установленный в подшипниковых узлах боковых стенок, компрессор и коллектор газоудаления с эжектором, соединенным с компрессором, гермопояс, жестко закрепленный на диске, проходящем через щель внутренней стенки цилиндра и закрепленном ступицей на валу, при этом гермопояс оснащен кольцевыми канавками, в которых размещены графитовые сегменты компрессионных колец, отличается тем, что кромки заслонок и поршневых лопастей оснащены Т-образными уплотнителями, размещенными в Т-образных канавках, установленных под углом к кромке, а гермопояс оснащен отверстиями, соединяющими полость компрессора с внутренней полостью цилиндра.

На фиг.1 изображен роторный двигатель внутреннего сгорания с условно снятой боковой стенкой;

фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.1;

фиг.3 изображено сечение Б-Б, на котором показано сопряжение поршневой лопасти, заслонки и стенки цилиндра;

фиг.4 изображен узел В - сопряжение гермопояса со стенкой цилиндра.

Роторный двигатель внутреннего сгорания имеет: соединительный пояс 1, к которому присоединены боковые стенки 3 и 2. Боковая стенка 2 оснащена патрубком «в», а боковая стенка 3 окном «е» и патрубком «d». Между стенками 2 и 3 размещен ротор компрессора на диске 4, жестко связанный с гермопоясом 5, оснащенным венцом с фигурными лопастями I, II, III, образованными поверхностями «m», «n» и «h». Венец поршневых лопастей имеет выступы «r», входящие в паз «р» («ласточкин хвост») гермопояса 5, а диск 4 ступицей закреплен неподвижно на валу 6, размещенном в подшипниковых узлах 7. В кармане «а» соединительного пояса 1 размещены: заслонка 8, жестко связанная с валиком 9 с пружиной 10 (кручения), свеча зажигания 11 (с упругим электродом), клапан-дозатор 12, связанный коллектором топливоподачи 13 с карбюратором 14, присоединенным через патрубок «в» к компрессору.

К окну «е» в боковой стенке 3 присоединены коллектор газоудаления 15, связанный с эжектором 16, присоединенным к компрессору через патрубок «d».

Заслонка 8 по кромке периметра снабжена Т-образным уплотнителем 17, размещенным в Т-образной канавке «q» на упругой пластине 18, а поршневые лопасти I-II-III по кромке периметра оснащены Т-образными уплотнителями 19 на упругих пластинах 20, размещенных в Т-образных канавках «f».

Гермопояс 5 оснащен кольцевыми канавками «k», в которых размещены компрессионные кольца 21 на упругих пластинах 22 из жаропрочной стали.

Работа роторного двигателя изображена на фиг.1, где показано: поршневая лопасть I находится в исходном положении. Поршневая лопасть II запирает карман «а» заслонкой 8, при этом происходит замыкание свечи 11 на массу заслонки 8, которая нажимает на шток клапана-дозатора 12, - осуществляется впрыск топлива. Поршневая лопасть III сошла с заслонки 8, которая разрывает электрическую цепь зажигания искровым разрядом, воспламеняется топливная смесь, при этом осуществляется рабочий ход ротора против часовой стрелки.

Отверстия в гермопоясе 5 являются самым простым решением, которое обеспечивает полностью вентиляцию «камеры сгорания» по схеме: воздушный поток компрессора - отверстие в гермопоясе - «камера сгорания» - окно «е» в боковой стенке - коллектор газоудаления - эжектор - атмосфера.

Описанные решения поставленных задач повышают эффективность работы двигателя, а главное делают его работоспособным, пригодным для проектирования.

Изобретение относится к отрасли транспортного машиностроения. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр, выполненный прямоугольного сечения, вал, компрессор, коллектор газоудаления с эжектором и гермопояс. В полости цилиндра размещены поршневые лопасти и подпружиненные заслонки с уплотнителями, делящие цилиндр на секции, один конец которых закреплен в кармане цилиндра, а другой опирается на поршневые лопасти. Заслонки взаимодействуют с клапаном-дозатором и свечой зажигания, размещенными в кармане. Вал установлен в подшипниковых узлах боковых стенок. Эжектор соединен с компрессором. Гермопояс жестко закреплен на диске, проходящем через щель внутренней стенки цилиндра и закрепленном ступицей на валу. Гермопояс оснащен кольцевыми канавками, в которых размещены графитовые сегменты компрессионных колец. Кромки заслонок и поршневых лопастей оснащены Т-образными уплотнителями, размещенными в Т-образных канавках, установленных под углом к кромке. Гермопояс оснащен отверстиями, соединяющими полость компрессора с внутренней полостью цилиндра. Изобретение направлено на повышение надежности герметизации и эффективности охлаждения двигателя. 4 ил.

Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, выполненный прямоугольного сечения, в полости которого размещены поршневые лопасти, подпружиненные заслонки с уплотнителями, делящие цилиндр на секции, один конец которых закреплен в кармане цилиндра, а другой опирается на поршневые лопасти, и взаимодействующие с клапаном-дозатором и свечой зажигания, размещенными в кармане, вал, установленный в подшипниковых узлах боковых стенок, компрессор и коллектор газоудаления с эжектором, соединенным с компрессором, гермопояс, жестко закрепленный на диске, проходящем через щель внутренней стенки цилиндра и закрепленном ступицей на валу, при этом гермопояс оснащен кольцевыми канавками, в которых размещены графитовые сегменты компрессионных колец, отличающийся тем, что кромки заслонок и поршневых лопастей оснащены Т-образными уплотнителями, размещенными в Т-образных канавках, установленных под углом к кромке, а гермопояс оснащен отверстиями, соединяющими полость компрессора с внутренней полостью цилиндра.