СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ РОТОРА РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2023 года по МПК F02B55/04 F01C21/06 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к конструкциям систем жидкостного охлаждения роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания (далее - РП ДВС), которые могут быть использованы в составе авиационной, автомобильной, судовой и другой техники.

Известна система охлаждения ротора РП ДВС, содержащая каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, сообщающиеся на входе с каналами в эксцентриковом валу, полость охлаждения ротора, выполненную в корпусе ротора, причем выходы каналов подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора сообщены с полостью охлаждения ротора, каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора (а.с. СССР № 999691, МПК F02B 55/04, публ. 2000 г. ).

Известная система охлаждения ротора РП ДВС не обеспечивает достаточную эффективность охлаждения ротора, так как отсутствует принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в полости охлаждения ротора, что приводит к образованию застойных областей охлаждающей жидкости.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой, в части первого варианта выполнения, является система охлаждения ротора РП ДВС, содержащая каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, сообщающиеся на входе с каналами в эксцентриковом валу, полость охлаждения ротора, выполненную в корпусе ротора, причем выходы каналов подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора сообщены с полостью охлаждения ротора, каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора (Патент Японии JPS6385223, МПК F02B 55/04, публ. 1988 г. ).

Известная система охлаждения ротора РП ДВС также не обеспечивает достаточную эффективность охлаждения ротора, так как отсутствует принудительная циркуляция охлаждающей жидкости в полости охлаждения ротора, что приводит к образованию застойных областей охлаждающей жидкости.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой, в части второго варианта выполнения, является система охлаждения ротора РП ДВС, содержащая каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, соединенные на входе с каналами в эксцентриковом валу, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора (Патент Германии DE1223610, МПК F02B 55/04, публ. 1966 г.).

Известная система охлаждения ротора РП ДВС не обеспечивает достаточную эффективность охлаждения ротора, так как каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора выполнены в виде вытянутых вдоль оси ротора замкнутых полостей, в которых отсутствует принудительная циркуляция охлаждающей жидкости, что приводит к образованию застойных областей охлаждающей жидкости.

Предлагаемая система охлаждения ротора РП ДВС, как в части первого, так и второго вариантов выполнения, направлена на решение технической проблемы и достижение технического результата, состоящего в повышении эффективности охлаждения ротора РП ДВС за счет принудительной циркуляции или прокачки охлаждающей жидкости вдоль боковых и торцевых стенок ротора, обеспечивающей интенсивный отвод тепла в этих наиболее теплонапряженных частях ротора, а также в расширении арсенала технических средств, а именно систем охлаждения ротора РП ДВС.

Данный технический результат, в части первого варианта выполнения, достигается тем, что в системе охлаждения ротора РП ДВС, содержащей каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, сообщающиеся на входе с каналами в эксцентриковом валу, полость охлаждения ротора, выполненную в корпусе ротора, причем выходы каналов подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора сообщены с полостью охлаждения ротора, каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, каналы подвода охлаждающей жидкости выполнены в виде установленных внутри ротора трубок, форма и выход которых в полость охлаждения ротора обеспечивает подачу охлаждающей жидкости на внутренние поверхности боковых стенок ротора, а каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора выполнены в виде отверстий в торцевых стенках корпуса ротора, обеспечивающих возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала.

В части второго варианта выполнения, технический результат достигается тем, что в системе охлаждения ротора РП ДВС содержащей каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, соединенные на входе с каналами в эксцентриковом валу, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, выполненные вдоль боковой поверхности ротора параллельно или с наклоном относительно торцевых стенок ротора и сообщенные с каналами отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, расположенными вдоль центральной оси корпуса ротора, которые на входе соединены с каналами подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, а на выходе сверху и снизу сообщены с отверстиями в торцевых стенках корпуса ротора, обеспечивающими возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала.

Предпочтительно, чтобы каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, а также каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, проходили непосредственно в корпусе ротора.

Также каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, а также каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора могут быть выполнены в виде трубок.

В части первого варианта конструкции системы охлаждения ротора РП ДВС, выполнение каналов подвода охлаждающей жидкости в виде установленных внутри ротора трубок, форма и выход которых в полость охлаждения ротора обеспечивает подачу охлаждающей жидкости на внутренние поверхности боковых стенок ротора, тем самым обеспечивает повышение эффективности охлаждения ротора РП ДВС, так как имеет место интенсивное воздействие охлаждающей жидкости на внутренние поверхности боковых стенок ротора, посредством струй охлаждающей жидкости, вытекающих с большой скоростью из трубок, с последующей принудительной прокачкой этой жидкости вдоль боковых и торцевых стенок ротора. При этом обеспечивается интенсивный отвод тепла в наиболее теплонапряженных частях ротора.

Выполнение каналов отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора в виде отверстий в торцевых стенках корпуса ротора, обеспечивающих возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала, позволяет создать условия для постоянной прокачки охлаждающей жидкости через полость охлаждения ротора с постоянным сбросом охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала, и, соответственно, интенсифицировать отвод тепла от наиболее теплонапряженных частей ротора.

В части второго варианта конструкции системы охлаждения ротора РП ДВС, выполнение каналов циркуляции охлаждающей жидкости, расположенных в корпусе ротора вдоль боковой поверхности ротора параллельно или с наклоном относительно торцевых стенок ротора и сообщенных с каналами, соединяющими их между собой и с каналами подачи охлаждающей жидкости, обеспечивает повышение эффективности охлаждения ротора РП ДВС, так как имеет место интенсивный отвод тепла от боковых и торцевых стенок ротора за счёт прокачки охлаждающей жидкости по этим каналам.

Соединение каналов отвода охлаждающей жидкости, расположенных вдоль центральной оси корпуса ротора на входе с каналами подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, а на выходе сверху и снизу с отверстиями в торцевых стенках корпуса ротора, обеспечивает возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала, что позволяет создать условия для постоянной прокачки охлаждающей жидкости через каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора с постоянным сбросом охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала, и, соответственно, интенсифицировать отвод тепла от наиболее теплонапряженных частей ротора.

Технический результат, состоящий в расширении арсенала технических средств, а именно конструкций систем охлаждения ротора РП ДВС, достигается тем, что в предлагаемом изобретении как в части первого, так и в части второго вариантов выполнения, очевидно, обеспечивается реализация его назначения, а именно, системы охлаждения ротора РП ДВС.

На Фиг. 1 представлен общий вид ротора РП ДВС с системой его охлаждения по первому варианту выполнения;

на Фиг. 2 - часть ротора РП ДВС с системой его охлаждения по первому варианту выполнения, включающая только трубки для подвода охлаждающей жидкости;

на Фиг. 3 - ротор РП ДВС с системой его охлаждения по первому варианту выполнения, в разрезе со схематичным изображением потоков охлаждающей жидкости;

на Фиг. 4 - общий вид ротора РП ДВС с системой его охлаждения по второму варианту выполнения;

на Фиг. 5 - ротор РП ДВС с системой его охлаждения по второму варианту выполнения, в разрезе;

на Фиг. 6 - часть ротора РП ДВС с системой его охлаждения по второму варианту выполнения, в разрезе со схематичным изображением потоков охлаждающей жидкости.

Система охлаждения ротора РП ДВС, по первому варианту выполнения, содержит каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора 1, выполненные в виде установленных внутри ротора 1 трубок 2, форма и выход которых обеспечивает подачу охлаждающей жидкости, например, масла, на внутренние поверхности боковых стенок ротора 1.

В зависимости от конструктивных особенностей ротора РП ДВС, каждая трубка 2 может иметь различное число выходов, например, на Фиг. 1, Фиг. 2 и Фиг. 3 показаны трубки 2 с тремя выходами, которые могут быть снабжены форсунками (не показаны). Трубки 2 сообщаются на входе с радиальным каналом 3, соединённым с осевым каналом 4 в эксцентриковом валу 5.

Количество трубок 2 вокруг эксцентрикового вала в зависимости от конструктивных особенностей ротора РП ДВС также может быть различным, например, на Фиг. 2 показано двенадцать равномерно расположенных трубок 2.

В корпусе ротора 1 имеется полость 6 охлаждения ротора, с которой сообщены выходы трубок 2 для подвода охлаждающей жидкости.

Каналы отвода охлаждающей жидкости из полости 6 охлаждения ротора 1 (Фиг. 3) выполнены в виде открытой части полости 6 со стороны одной (верхней) торцевой поверхности ротора 1 и отверстий 7 в трубках 2 со стороны второй (нижней) торцевой поверхности ротора 1, обеспечивающих возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону обоих торцевых поверхностей ротора 1 и в сторону эксцентрикового вала 5.

Система охлаждения ротора РП ДВС, по второму варианту выполнения (Фиг. 4-6), содержит каналы 8 подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора 1, выполненные с возможностью поочередного соединения на входе с радиальным каналом 3, соединенным с осевым каналом 4 в эксцентриковом валу 5, а также каналы 9 циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора 1, и каналы 10 отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора 1.

Каналы 9 циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора выполнены вдоль внутренней боковой поверхности ротора 1 параллельно или с наклоном относительно торцевых стенок ротора 1, и сообщены с каналами 10 отвода охлаждающей жидкости, осуществляющими подвод охлаждающей жидкости к отверстиям 11 сброса охлаждаемой жидкости.

Количество каналов 9 циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора 1, количество радиальных каналов 3 эксцентрикового вала 5, количество и расположение каналов подвода 8, количество и расположение отверстий сброса охлаждающей жидкости 11, а также количество и расположение каналов 10 отвода охлаждающей жидкости зависит от конструктивных особенностей ротора 1, и может быть различным, например, на Фиг. 4-6 показаны один канал 8, пять каналов 9, один канал 3, три отверстия 11, три канала 10 расположеных, например, в апексных вершинах ротора 1.

При этом каналы 10 на входе соединены с каналами 8 подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора 1 и с каналами 9, а на выходе каналы 10 сверху и снизу сообщены с отверстиями 11, обеспечивающими возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала 5.

Каналы 8 подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, а также каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора могут проходить непосредственно в корпусе ротора.

Каналы 8 подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора 1, каналы 9 циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, а также каналы 10 отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора могут быть выполнены в виде трубок.

Предлагаемая система охлаждения ротора РП ДВС по обоим вариантам выполнения работает следующим образом.

Сам по себе РП ДВС функционирует обычным для такого типа двигателей образом.

Предлагаемая система охлаждения ротора РП ДВС по первому варианту выполнения Фиг. 1-3 работает следующим образом.

Охлаждающая жидкость через каналы 3 (Фиг. 3), в эксцентриковом валу 5 поступает в трубки 2, и затем в виде струй - на внутренние поверхности боковых стенок ротора, обеспечивая при этом высокую эффективность охлаждения ротора РП ДВС, так как имеет место интенсивное воздействие охлаждающей жидкости на внутренние поверхности боковых стенок ротора, в том числе в камере сгорания и в областях апексных вершин ротора 1.

Выходящая под давлением из трубок 2 охлаждающая жидкость принудительно омывает внутренние поверхности боковых и торцевых стенок ротора 1, охлаждая их; а получаемые при этом излишки охлаждающей жидкости, находящейся в полости 6 охлаждения ротора, выталкиваются через отверстия 7 в торцевых стенках корпуса ротора 1, обеспечивающих возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала 5.

Предлагаемая система охлаждения ротора РП ДВС по второму варианту выполнения Фиг. 4-6 работает следующим образом.

Охлаждающая жидкость через каналы 8 подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора 1 (Фиг. 5,6) поочередно через радиальный канал 3 в эксцентриковом валу 5 подводится в каналы 10, и затем распределяется по каналам 9 циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора 1.

При вращении ротора 1 имеет место подача охлаждающей жидкости через радиальный канал 3 поочерёдно в один из каналов 8 подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора 1 и соответствующий канал 10, соединенный через каналы 9 со всеми отверстиями сброса 11.

При этом один канал 8 соединён через каналы 10 и 9 со всеми отверстиями сброса 11, за счёт чего осуществляется постоянный сброс охлаждающей жидкости из всех отверстий сброса 11 в сторону эксцентрикового вала 5 и происходит принудительная прокачка масла через каналы 9.

При этом обеспечивается интенсивный отвод тепла в наиболее теплонапряженных частях ротора 1.

Предлагаемая система охлаждения ротора РП ДВС обеспечивает повышение эффективности охлаждения ротора РП ДВС за счет принудительной циркуляции или прокачки охлаждающей жидкости вдоль боковых и торцевых стенок ротора, обеспечивающей интенсивный отвод тепла в этих наиболее теплонапряженных частях ротора, а также способствует расширению арсенала технических средств, а именно систем охлаждения ротора РП ДВС.

Изобретение может быть использовано в системах жидкостного охлаждения роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания. Система охлаждения ротора (1) роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора (1), сообщающиеся на входе с каналами в эксцентриковом валу (5) и полость охлаждения ротора, выполненную в корпусе ротора (1). Выходы каналов подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора (1) сообщены с полостью охлаждения ротора. Имеются каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора (1). Каналы подвода охлаждающей жидкости выполнены в виде установленных внутри ротора (1) трубок (2), форма и выход которых в полость охлаждения ротора обеспечивает подачу охлаждающей жидкости на внутренние поверхности боковых стенок ротора (1). Каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора выполнены в виде отверстий в торцевых стенках корпуса ротора (1), обеспечивающих возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала (5). Раскрыт вариант выполнения системы охлаждения ротора роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения ротора за счет принудительной циркуляции или прокачки охлаждающей жидкости вдоль боковых и торцевых стенок ротора. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система охлаждения ротора роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащая каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, сообщающиеся на входе с каналами в эксцентриковом валу, полость охлаждения ротора, выполненную в корпусе ротора, причем выходы каналов подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора сообщены с полостью охлаждения ротора, каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, отличающаяся тем, что каналы подвода охлаждающей жидкости выполнены в виде установленных внутри ротора трубок, форма и выход которых в полость охлаждения ротора обеспечивает подачу охлаждающей жидкости на внутренние поверхности боковых стенок ротора, а каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора выполнены в виде отверстий в торцевых стенках корпуса ротора, обеспечивающих возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала.

2. Система охлаждения ротора роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащая каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, соединенные на входе с каналами в эксцентриковом валу, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, отличающаяся тем, что каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора выполнены вдоль боковой поверхности ротора параллельно или с наклоном относительно торцевых стенок ротора и сообщены с каналами отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, расположенными вдоль центральной оси корпуса ротора, которые на входе соединены с каналами подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, а на выходе сверху и снизу сообщены с отверстиями в торцевых стенках корпуса ротора, обеспечивающими возможность сброса охлаждающей жидкости в сторону эксцентрикового вала.

3. Система охлаждения ротора роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания по п. 2, отличающаяся тем, что каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, а также каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора, проходят непосредственно в корпусе ротора.

4. Система охлаждения ротора роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания по п. 2, отличающаяся тем, что каналы подвода охлаждающей жидкости в корпус ротора, каналы циркуляции охлаждающей жидкости в корпусе ротора, а также каналы отвода охлаждающей жидкости из корпуса ротора выполнены в виде трубок.