Система уплотнений роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве гидродвигателя, насоса и двигателя внутреннего сгорания на водном и сухопутном транспорте. Техническим результатом является повышение эффективности уплотнения и упрощение конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что система уплотнений содержит расположенные в канавках каждой лопасти-поршня радиальные уплотнительные элементы, контактирующие с рабочей поверхностью корпуса. В пазах корпуса по обеим сторонам ротора установлены торцевые уплотнительные элементы, контактирующие с торцевыми поверхностями корпуса, а в лопасти-поршне размещены уплотнительные выступы, контактирующие с торцевыми уплотнительными элементами в корпусе. Согласно изобретению уплотнительные выступы выполнены на уплотнительных планках, связанных между собой уплотнительными элементами, установленными в канавках лопастей-поршней, причем поверхность контакта уплотнительных выступов с торцевыми уплотнениями выполнена прерывистой. 4 ил.

Изобретение относится у области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве гидродвигателя, насоса и двигателя внутреннего сгорания на водном и сухопутном транспорте.

Известна система уплотнений роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащая расположенные в канавках каждой лопасти-поршня радиальные уплотнительные элементы, контактирующие с рабочей поверхностью корпуса, торцевые уплотнительные элементы, установленные в пазах корпуса по обеим сторонам ротора и контактирующие с его торцевыми поверхностями, и уплотнительные выступы с торцевыми уплотнительными элементами в корпусе и размещенные в лопасти-поршне (см. RU №2052132 С1, Мкл. 6 F 01 C 19/00, F 02 B 53/00).

Известная система уплотнений роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания содержит дополнительные уплотнительные элементы, размещенные в канавках на стенках пазов ротора по обеим сторонам от лопасти-поршня, контактирующие с боковыми стенками последнего и выполненные в виде П-образных пластин, верхняя перемычка которых расположена перпендикулярно плоскости вращения ротора, а их ножки направлены к оси вращения ротора.

Известная система уплотнений (RU 2052132) имеет низкую надежность герметизации уплотнения, вызванную взаимодействием двух уплотнительных элементов секторного уплотнения с выступами и п-образных пластин, выполненных в канавках в стенках паза ротора из-за нарушения контакта, приводящего к разрыву контура уплотнения рабочей камеры и в результате этого к утечке рабочего тела из-за образования зазора между стенкой выступа и стенкой канавки в лопасти-поршне, а следовательно, к снижению основных параметров и весогабаритных показателей двигателя.

Другими недостатками известной системы уплотнений является сложность конструкции за счет увеличенного количества уплотняющих элементов, а также трудоемкость изготовления уплотнительных элементов. При изготовлении канавок под уплотнительные элементы в стенках паза ротора необходима разработка специальной фрезерной головки из-за ограниченности пространства, не позволяющего использовать традиционные приспособления и устройства для фрезерования канавок.

Создание надежной и простой системы уплотнений, обеспечивающей неразрывность контура уплотнителя рабочей камеры в процессе работы двигателя, является задачей, на решение которой направленно данное изобретение.

Сущность изобретения заключается в том, что в системе уплотнений роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащей расположенные в канавках каждой лопасти-поршня радиальные уплотнительные элементы, контактирующие с рабочей поверхностью корпуса, торцевые уплотнительные элементы, установленные в пазах корпуса по обеим сторонам ротора и контактирующие с его торцевыми поверхностями, и уплотнительные выступы, контактирующие с торцевыми уплотнительными элементами в корпусе и размещенные в лопасти-поршне, уплотнительные выступы выполнены на уплотнительных планках, связанных между собой уплотнительным элементом, установленным в канавке лопасти-поршня, причем поверхность контакта уплотнительных выступов с торцевыми уплотнениями выполнена прерывистой. Таким образом, в силу наличия одного уплотнительного элемента, выполненного в виде уплотнительных планок с выступами, связанных между собой уплотнительным элементом, установленного в канавках с обеих сторон лопасти-поршня вместо двух секторных уплотнений с выступами, установленных в лопасти-поршне, и П-образных уплотнений, установленных в стенках пазов в роторе, обеспечивается неразрывность контура уплотнения рабочей камеры в процессе работы двигателя за счет устранения зазоров и щелей в контуре уплотнения рабочей камеры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:

фиг.1 изображен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.3 - узел I на фиг.1;

фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.3.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с рабочей камерой 2. В корпусе 1 установлен вал 3 с ротором 4, снабженный пазами для размещения лопастей-поршней 5, установленных на направляющих элементах 6, несущих ролики 7, обкатывающиеся на беговой дорожке 8 корпуса 1. Направляющий элемент 6 соединен с лопастью-поршнем 5 при помощи шарнира 9. В корпусе 1 по обе стороны от ротора 4 выполнены канавки для размещения торцевых уплотнений 10, поджимаемых к торцам ротора 4 при помощи пружин 11. В канавках на стенках лопасти-поршня 5 с обеих сторон установлены уплотнительные планки 12 с выступами 13, связанные между собой уплотнительным элементом 14, установленным в канавке лопасти-поршня 5. Поверхность контакта уплотнительных выступов 13 с торцевыми уплотнениями 10 выполнена прерывистой. В корпусе 1 двигателя выполнены впускной 15 и выпускной 16 каналы и установлены форсунка 17 и свеча зажигания 18.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. При вращении вала 3 с ротором 4 и лопастями-поршнями 5 в рабочей камере 2 образуются полости изменяемых объемов, в которых протекают термодинамические процессы. Всасывание топливовоздушного (или воздушного) заряда осуществляется через впускной 15 канал с последующим сжатием заряда в уменьшающейся по объему плоскости, заключенной между поверхностями рабочей камеры 2, ротора 4 и переднего торца лопасти-поршня 5. Сжатый заряд воспламеняется свечой 18 зажигания или впрыскивается топливо форсункой 17, что приводит к сгоранию топливовоздушной смеси, к повышению давления продуктов сгорания. Продукты сгорания воздействуют на задний торец лопасти-поршня 5, приводя во вращение ротор 4 и вал 3. Отработанные газы поступают в выпускной 16 канал и выводятся в атмосферу, после чего цикл повторяется. Причем рабочий цикл совершается за 360° поворота ротора 4 во всех четырех камерах. Каждый такт совершается за 90° поворота ротора 4.

Система уплотнений роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом. Выполненные в лопастях-поршнях 5 уплотнительные планки 12 с прерывистой поверхностью контакта выступов 13 с торцевыми уплотнениями 11 обеспечивают неразрывность контакта между ними и отсутствие зазоров и щелей между стенками выступов 13 и стенками канавки в лопасти-поршне 5, благодаря прерывистой поверхности контакта выступов 13 с торцевыми уплотнениями 10. Выступы 13, выполненные на уплотнительных планках 12, взаимодействующие посредством уплотнительных элементов 14, установленных в канавках лопастей-поршней 13, создают надежную герметизацию зазора в сопряжении между поверхностью лопасти-поршня 13 и стенкой паза в роторе 4 с обеих сторон лопасти-поршня 5.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает герметичность рабочих объемов за счет уменьшения утечек через зазоры и щели между плоскостью торцевого уплотнения, стенками выступов уплотнительного элемента и стенкой канавки в лопасти-поршне в течение всего рабочего цикла. Наличие одного уплотнительного элемента, взаимодействующего со стенкой паза в роторе, исключает возможные автоколебания системы данных уплотнений при работе двигателя. Прерывистый характер контакта выступов с торцевыми уплотнениями при их минимальной ширине устраняет зазоры и щели между плоскостью выступа, плоскостью канавки под уплотнения в лопасти-поршне и плоскостью торцевого уплотнения, что, в свою очередь, повышает мощность, удельные мощностные и экономические показатели роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания на 10-15%.

Формула изобретения

Система уплотнений роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащая расположенные в канавках каждой лопасти-поршня радиальные уплотнительные элементы, контактирующие с рабочей поверхностью корпуса, торцевые уплотнительные элементы, установленные в пазах корпуса по обеим сторонам ротора и контактирующие с его торцевыми поверхностями, и уплотнительные выступы, контактирующие с торцевыми уплотнительными элементами в корпусе и размещенные в лопасти-поршне, отличающаяся тем, что уплотнительные выступы выполнены на уплотнительных планках, связанных между собой уплотнительным элементом, установленным в канавках лопастей-поршней, причем поверхность контакта уплотнительных выступов с торцевыми уплотнениями выполнена прерывистой.

РИСУНКИ