Роторный двигатель непрерывного сгорания

 

Сущность изобретения: роторный двигатель содержит корпус с кольцевой полостью, в которой эксцентрично расположен кольцевой ротор с радиально расположенными в его пазах лопастями, разделяющими кольцевую полость на изменяющиеся рабочие объемы. Механизм синхронизации движения лопастей установлен в корпусе на подшипниках. Двигатель имеет также системы газообмена и подачи топлива, выполненные в виде каналов, трубопроводов и камеры сгорания, расположенной за пределами рабочих объемов. Механизм синхронизации движения лопастей выполнен в виде двух лепестковых шайб, установленных соосно полости корпуса. Лопасти связаны с лепестковых лепестками шайб, выполненными с возможностью изгиба. 3 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в автомобилестроении.

Известны двигатели [1] со сжатием и расширением за счет изменения объема. К ним относятся поршневые и роторные двигатели, выполненные по схеме Воннеля.

Недостатком известных двигателей является низкий КПД, обусловленный гидравлическими и тепловыми потерями вследствие прерывности процесса и недорасширением из-за равенства геометрической степени сжатия и расширения.

Известны газотурбинные двигатели [2], в которых реализован непрерывный рабочий процесс.

Недостатком известных двигателей является то, что использование для сжатия и расширения аэродинамических и центробежных сил затрудняет получение приемлемых КПД у малоразмерных двигателей (до 100 кВт) вследствие низкой эффективности компрессоров и турбин при малых расходах воздуха.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является лопастный двигатель [3], содержащий корпус с кольцевой полостью, в которой эксцентрично расположен кольцевой ротор с радиально расположенными лопастями в его пазах, разделяющий кольцевую полость на изменяющиеся рабочие объемы, механизм синхронизации лопастей, установленный в корпусе на подшипниках, системы газообмена и подачи топлива, выполненные в виде каналов, трубопроводов и камеры сгорания.

Недостатком прототипа является низкий КПД, обусловленный потерями на трение между лопастями и кольцом механизма синхронизации, вызванными центробежными силами лопастей и их смещением относительно кольца на величину эксцентриситета ротора, а также потерями из-за неполноты сгорания, вызванной малым временем горения в камере сгорания, размещенной в полости корпуса.

Целью изобретения является повышение КПД двигателя.

Указанная цель достигается тем, что камера сгорания вынесена за пределы рабочих объемов, а механизм синхронизации движения лопастей выполнен в виде двух лепестковых шайб, установленных соосно полости корпуса, причем лопасти связаны с лепестками лепестковых шайб, выполненными с возможностью изгиба.

В предлагаемом двигателе камера сгорания выполнена за пределами рабочих объемов, что (в отличие от прототипа) дает возможность организовать полное сгорание топлива и повысить КПД. Установка лопастей на лепестки лепестковых шайб устраняет потери на трение лопастей, что также обуславливает повышение КПД.

На фиг. 1 показан продольный разрез двигателя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Предлагаемый двигатель содержит внутренний корпус 1, наружный корпус 2, ротор в виде кольца 3 с торцевыми крышками 4 и лопастями 5, расположенный на подшипниках 6 эксцентрично с корпусами 1 и 2, лепестковые шайбы 7, установленные на подшипниках 8 концентрично корпусам 1 и 2, вал отбора мощности 10, приводимый от ротора шестернями 11 и 12, впускной патрубок 9, трубопроводы 13, выхлопной коллектор 14, камеру сгорания 15.

Работа предлагаемого двигателя осуществляется следующим образом. При вращении ротора по часовой стрелке рабочая смесь от карбюратора (на чертежах не показан) через патрубок 9 и отверстия во внутреннем корпусе 1 поступает в рабочие объемы, образованные внутренним корпусом 1, кольцом 3, торцевыми крышками 4 и лопастями 5 ротора, в зоне всасывания В, где она увеличивается в объеме. В зоне сжатия 7 эти объемы уменьшаются и топливовоздушная смесь сжимается. Сжатая смесь по трубопроводу 13 вытесняется в камеру сгорания 15. Продукты сгорания по трубопроводу 13 поступают в зону расширения Д, ее рабочие объемы образованы наружным корпусом 2, кольцом 3, торцевыми крышками 4 и лопастями 5 ротора. При вращении ротора по часовой стрелке объем в зоне Д увеличивается и продукты сгорания совершают работу расширения. Расширившись, продукты сгорания попадают в зону Е выхлопа и отводятся через выхлопной коллектор 14. Поскольку рабочие объемы в конце зоны сжатия Г сообщаются с трубопроводом 13 через выборку Ж во внутреннем корпусе, а рабочие объемы в начале зоны расширения - через выборку И в наружном корпусе, одновременно с камерой сгорания 15 сообщены несколько рабочих объемов как зоны сжатия, так и зоны расширения. Это обеспечивает непрерывность процесса сгорания.

Лопасти 5 своими выступами опираются на лепестки шайб 7, воспринимающие центробежные силы. Изменение расстояния между лопастями в окружном направлении, вызванное эксцентриситетом кольца 3 и шайб 7, компенсируется изгибом лепестков шайб 7. Возникающие при этом отклонения траекторий движения концов лопастей 5 от окружностей компенсируются уплотнительными пластинами (на чертежах не показаны) либо выполнением поверхностей корпусов 1 и 2 по форме этих траекторий.

Обеспечение непрерывности рабочего процесса двигателя и степени расширения в 1,5-3 раза большей, чем степень сжатия, заложенных в конструктивной схеме двигателя, и устранение потерь на трение лопастей применением лепестковых шайб дает возможность повысить КПД двигателя. При этом технико-экономический эффект достигается за счет уменьшения расхода топлива.

Формула изобретения

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с кольцевой полостью, в которой эксцентрично расположен кольцевой ротор с радиально расположенными в его пазах лопастями, разделяющими кольцевую полость на изменяющиеся рабочие объемы, механизм синхронизации движения лопастей, установленный в корпусе на подшипниках, системы газообмена и подачи топлива, выполнены в виде каналов, трубопроводов и камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, камера сгорания выполнена вынесенной за пределы рабочих объемов, а механизм синхронизации движения лопастей выполнен в виде двух лепестковых шайб, установленных соосно с полостью корпуса, причем лопасти связаны с лепестками лепестковых шайб, выполненными с возможностью изгиба.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3