Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с качающимися рабочими органами. Техническим результатом является повышение прочности лопастей и обеспечение герметизации горячих полостей. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус, внутренняя поверхность которого выполнена в форме тела вращения и снабжена радиальными перегородками. В корпусе установлен с возможностью поворота вал с лопастями, каждая из которых делит пространство между перегородками на горячую и холодную полости. При этом лопасти выполнены в виде пластин, соединенных в области холодных полостей ступицей, и каждая пластина имеет по торцам и периферийной части ребра. Ступица связана с валом при помощи соединения типа "ласточкин хвост", образованного шпонками вала и пазами ступицы. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Известен роторно-поршневой двигатель (двигатель Ф.Ванкеля), содержащий корпус с внутренней эпитрохоидной поверхностью, ротор треугольного поперечного сечения, планетарный механизм, преобразующий планетарное движение ротора во вращательное движение вала (Вишняков Н.Н. Автомобиль: основы конструкции. - М.: Машиностроение, 1986).

Недостатком роторно-поршневого двигателя является сложность поверхностей, образующих рабочие полости, что затрудняет герметизацию рабочих полостей и требует высокой точности изготовления сложных поверхностей.

Также известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, внутренняя поверхность которого выполнена в форме тела вращения и снабжена радиальными перегородками, преобразующий коромыслово-кривошипный механизм, включающий в себя установленный в корпусе с возможностью поворота вал с лопастями, при этом каждая лопасть делит пространство между перегородками на горячую и холодную полости (патент РФ N 2123122, кл. F 02 B 53/08, F 01 C 9/00, 1998; прототип).

Недостатком этого двигателя является то, что поперечное сечение каждой из лопастей представляет собой сектор, что значительно ослабляет прочность лопасти в месте ее соединения с валом. Поэтому лопасти изготовляются вместе с валом как единая деталь, что усложняет обработку. С другой стороны, указанная форма сечения лопасти не позволяет размещать уплотнения по торцевым поверхностям лопастей и обеспечить герметичность горячих полостей. Эти недостатки ведут к снижению договечности и экономичности двигателя, к увеличению токсичности отработавших газов.

Задачей изобретения является повышение прочности лопастей и обеспечение герметизации горячих полостей.

Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, внутренняя поверхность которого выполнена в форме тела вращения и снабжена радиальными перегородками, преобразующий коромыслово-кривошипный механизм, включающий в себя установленный с возможностью поворота вал с лопастями, при этом каждая лопасть делит пространство между перегородками на горячую и холодную полости; лопасти выполнены в виде пластин, соединенных в области холодных полостей ступицей, и каждая пластина имеет по торцам и периферийной части ребра.

Ступица лопастей имеет с валом соединение типа "ласточкин хвост", образованное шпонками вала и пазами ступицы.

Каждая лопасть снабжена подпружиненными уплотнениями, выполненными в форме уголков, соединенных замком, и расположенных в торцевых ребрах лопастей и периферийной части лопасти.

На фиг. 1 показан поперечный разрез двигателя; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - схема соединения ступицы лопастей с валом; на фиг. 4 - замок уплотнений.

Двигатель имеет корпус 1 с радиальными перегородками 2 и 3 (фиг. 1). С торцов корпус 1 закрыт крышками 4 и 5 (фиг. 2), в которых установлен вал 6 на подшипниках 7. Вал 6 посредством коромысла, шатуна и кривошипа соединен с выходным валом двигателя (не показано). Вал 6 имеет шпонки 8 и 9, на нем установлен лопасти 10 и 11 (фиг. 1). Каждая из лопастей делит пространство между перегородками 2 и 3 на горячие I и II и холодные I' и II' полости. В области холодных полостей лопасти 10 и 11 соединены ступицей 12 с пазами 13 и 14. Лопасть 10 имеет с торцев ребра 15, соединенные по периферийной части лопасти ребром 16. Лопасть 11 имеет аналогичные ребра 17 и 18 (фиг. 1, 2). Указанные ребра образуют на лопастях П-образный контур. В ребрах выполнены пазы, имеющие по периметру тоже П-образную форму. В пазах установлены уплотнения 19 и 20, выполненные в форме уголков Г-образной формы, соединенных замками (фиг. 4). Уплотнения поджимаются к внутренней поверхности корпуса 1 профильной пружиной 21 и к крышкам 4 и 5 - профильными пружинами 22 и 23. Для герметизации вала 6 служат подпружиненные уплотнения 24 и 25, а также лабиринтное уплотнение 26, имеющее разрезную втулку 27 и сальниковое уплотнение 28. Вал 6 также имеет подпружиненные уплотнения в перегородках 2 и 3 (на чертежах не обозначены). Шпонки 8 и 9 вала 6, пазы 13 и 14 образуют соединение типа "ласточкин хвост" (фиг. 3). Если оси шпонок расположены под углом β, то при напрессовке ступицы 12 на вал 6 на боковых гранях пазов ступицы возникает давление, создающее результирующую силу F. Тогда возникающее общее усилие прижатия ступицы к валу равно т.е. оно не может превышать 2F. Требуемый натяг, обеспечивающий надежное соединение ступицы и вала, достигается выбором допусков. Кроме того, можно дополнительно соединять ступицу и вал, например, винтами.

Двигатель работает следующим образом. За счет действия газовых сил в тактах расширения лопасти 10 и 11 совместно с валом 6 совершают возвратно-вращательное движение, которое посредством преобразующего коромыслово-кривошипного механизма трансформируется в непрерывное вращательное движение выходного вала. За счет уплотнений 19, 20, 24, 25, 26 и 28 обеспечивается герметизация горячих полостей 1 и 2. Усилие прижатия Q ступицы и вала обеспечивает восприятия действия газовых сил.

Предложенная форма лопастей и уплотнений в виде уголков обеспечивает герметичность горячих полостей, что улучшает процесс сгорания топлива и уменьшает токсичность отработавших газов, повышает экономичность двигателя. Уплотнения не испытывают давления со стороны шатуна преобразующего механизма. Увеличение зазоров в замке в процессе эксплуатации не нарушает герметичности, что увеличивает ресурс двигателя. Соединение лопастей ступицей обеспечивает возможность надежного соединения ступицы на валу без уменьшения объема горячих (рабочих) полостей, что повышает надежность и долговечность работы двигателя.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, внутренняя поверхность которого выполнена в форме тела вращения и снабжена радиальными перегородками, преобразующий коромыслово-кривошипный механизм, включающий в себя установленный с возможностью поворота вал с лопастями, при этом каждая лопасть делит пространство между перегородками на горячую и холодную полости, отличающийся тем, что лопасти выполнены в виде пластин, соединенных в области холодных полостей ступицей и каждая пластина имеет по торцам и периферийной части ребра.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ступица имеет с валом соединение типа "ласточкин хвост", образованное шпонками вала и пазами ступицы.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая лопасть снабжена подпружиненными уплотнениями, выполненными в форме уголков, соединенных замком и расположенных в торцевых ребрах лопасти и ее периферийной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4