Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с внутренней тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью и канавками для торцевых уплотнений, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, имеющими радиальные уплотнения. Канавки для установки торцевых уплотнений выполнены эквидистантно тороидально-цилиндрической рабочей поверхности с величиной эквидистанты Н, рассчитанной по формуле , где r_п - радиус поршня, δ_р - ширина ротора. 4 ил.

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве гидродвигателей и насосов.

Известен роторный двигатель, содержащий корпус с канавками для торцовых уплотнений, ротор с закрепленными на нем поршнями (патент США N 3897758, кл. F 02 B 53/00, от 8.07.74).

Рабочая поверхность корпуса выполнена тороидальной. В канавках корпуса установлены торцовые уплотнения, а в канавках поршней, закрепленных на роторе, установлены радиальные уплотнительные кольца.

Так как в данном двигателе радиальные уплотнительные кольца не взаимодействуют с торцовыми уплотнениями, имеют место утечки рабочего тела через зазор между стенками ротора и корпуса, что значительно снижает весогабаритные и экономические показатели двигателя.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (а. с. N 1237780, F 02 В 55/00, от 15.06.84), содержащий корпус с внутренней тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью и канавками для торцовых уплотнений, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, имеющими радиальные уплотнения, концы которых контактируют с торцами уплотнительных планок.

Механизм регулировки усилия прижатия радиальных колец к поверхности рабочей камеры выполнен в виде двух подпружиненных планок, расположенных перпендикулярно плоскости вращения ротора и взаимодействующих с концами радиальных колец для их прижатия и упора в угловые ребра торцовых уплотнительных элементов.

Однако данный роторно-поршневой двигатель внутренней сгорания обладает тем недостатком, что в нем не предусмотрено условие непрерывности контакта по всему уплотняющему контуру всех трех типов уплотнительных элементов: радиальных, торцовых уплотнений и уплотнительных планок. В связи с этим возможны значительные утечки рабочего тела и связанное с ними ухудшение основных параметров двигателя.

Герметизация постоянно изменяющейся по объему и вращающейся рабочей камеры является важнейшей задачей при проектировании роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания с высокими весогабаритными и удельными показателями.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с внутренней тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью и канавками для торцовых уплотнений, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, имеющими радиальные уплотнения, концы которых контактируют с торцами уплотнительных планок, канавки для установки торцовых уплотнений выполнены эквидистантно тороидально-цилиндрической рабочей поверхности с величиной эквидистанты Н, рассчитанной по формуле где r_п радиус поршня; δ_р ширина ротора.

Выполнение канавок для установки торцовых уплотнений эквидистантно тороидально-цилиндрической рабочей поверхности с величиной эквидистанты обеспечит непрерывность контакта радиальных уплотнений с торцовыми уплотнениями, а последних с плоскостью ротора и внутренними уплотнительными планками, установленными в стенке поршня. Такое конструктивное выполнение повышает качество герметизации рабочих камер, а значит повышает весогабаритные и удельные показатели двигателя.

Невыполнение этого условия нарушает непрерывность контакта радиальных уплотнений с торцовыми уплотнениями, а последних с плоскостью ротора и уплотнительными планками. Уменьшение величины эквидистанты Н вызывает зазор между рабочей поверхностью корпуса и ползуном, а также между поршнем и торцовым уплотнением, что приводит к утечкам и к снижению основных показателей двигателя.

Увеличение величины эквидистанты Н связано с нарушением контакта с радиальными уплотнениями с уплотнительными планками, образуется щель между корпусом и ротором, что также приводит к утечкам и ухудшению основных параметров двигателя.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью 2, ротор 3, в пазах которого на лопастях 4 установлены поршни 5. Лопасти 4 имеют ролики 6, контактирующие с профилированной направляющей 7 корпуса 1. Поршни 5 связаны с лопастями 4 при помощи шарниров 8. В канавках поршня 5 установлены радиальные уплотнительные кольца 9. В стенках корпуса 1 с обеих сторон ротора 3 установлены торцовые уплотнения 10, расположенные в канавках 11, имеющих прямоугольное поперечное сечение, и выполненных эквидистантно тороидально-цилиндрической рабочей поверхности 2 с величиной эквидистанты в плоскости вращения ротора 3, рассчитанной по приведенной формуле. В стенке поршня 5 установлены уплотнительные планки 12. В корпусе 1 роторно-поршневого двигателя выполнены впускной 13 и выпускной 14 каналы и установлена свеча 15 зажигания (или форсунка для впрыска топлива).

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При вращении ротора 3 поршни 5, установленные на лопастях 4, имеющих ролики 6,перемещаются по цилиндрической, а затем тороидальной рабочей поверхности. При этом ребро торцового уплотнения 10 постоянно контактирует с радиальными уплотнениями 9 и с ребром уплотнительной планки 12 благодаря выполнению канавок 11 в корпусе 1 по эквидистанте величиной Н, рассчитанной по приведенной формуле. Благодаря условию , обеспечивающему касание радиальных 9, торцовых 10 уплотнений и уплотнительных планок 12, обеспечивается полное сгорание горючей смеси, поступающей через впускной канал 13, воспламененной искрой на свече 15 и после завершения такта расширения продукты сгорания выпускаются в атмосферу через выпускной канал 14.

Формула изобретения

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью и канавками для торцовых уплотнений, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, имеющими радиальные уплотнения, концы которых контактируют с торцами уплотнительных планок, отличающийся тем, что канавки для установки торцовых уплотнений выполнены эквидистантно тороидально-цилиндрической рабочей поверхности с величиной эквидистанты Н, рассчитанной по формуле где r_п радиус поршня; δ_p ширина ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4