Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания



Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2413853:

Хакимов Виктор Алексеевич (RU)

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус статора и ротор с рабочими лопатками. Полый барабан ротора консольно установлен на диске ротора, закрепленном на консольной части вала двигателя. Копир неподвижно закреплен на стенке корпуса статора и находится во внутренней полости ротора. Ротор установлен в расточку цилиндра статора с некоторым эксцентриситетом к его оси. Консольная часть вала двигателя проходит через внутреннюю расточку копира. Ролики, при помощи осей установленные на концах штоков рабочих лопаток, находятся в кольцевых дорожках копира, в масштабе повторяющих форму внутренней поверхности цилиндра статора. Рабочие лопатки, вращаясь вместе с ротором, одновременно совершают радиальные перемещения, прокатываясь роликами по кольцевым дорожкам копира, контактируя с внутренней поверхностью цилиндра только газоуплотнительными вкладышами. Основание цилиндра статора образовано сопряжением двух кривых, в зоне сжатия дугой окружности, в зоне расширения кривой, близкой к эвольвенте. Внутренняя поверхность гильзы цилиндра статора может быть образована двумя поверхностями. Круговая цилиндрическая поверхность соосна ротору. Тороидальная поверхность расположена с некоторым эксцентриситетом к его оси. Рабочие лопатки могут иметь секторную форму и быть установлены под некоторым углом к продольной оси двигателя. Уплотнительные и газоуплотнительные вкладыши могут быть выполнены из графита или металлокерамики. Техническим результатом является повышение КПД, ресурса, экономических и экологических показателей двигателя. 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания, насоса или компрессора.

Известен ротационно-пластинчатый насос БНК-10, содержащий корпус, стакан с внутренней эксцентричной расточкой и двумя окнами подвода и отвода топлива. Внутри стакана монтируется: ротор с четырьмя пластинами и палец. Ось вращения ротора на величину эксцентриситета не совпадает с осью расточки стакана. Поэтому полость стакана, образованная между расточкой и ротором, переменна по объему. Лопатки, размещенные в пазах ротора под углом 90 градусов, делят объем полости на четыре части. Лопатки, вращаясь вместе с ротором, одновременно совершают радиальные перемещения, прижимаясь к пальцу и стенке расточки стакана (см. Авиационный двигатель АШ - 82 В. А.Д.Богданов, П.Д.Бондаренко, Ю.А.Степанов. Издательство «Транспорт», 1974 г., стр.210, 211, 212).

Недостатком рассматриваемой конструкции является повышенное трение и износ в сопрягаемых деталях, малый ресурс.

Близким по принципу работы является модуль-двигатель МД 15-70 Курочкина, содержащий рабочий цилиндр с восьмигранной внутренней поверхностью, цилиндрический ротор с объединенными в одну деталь противоположными рабочими лопатками установлен в цилиндре с эксцентриситетом к его оси. Торцевые крышки цилиндра имеют впускное и выпускное окно. Между ротором и цилиндром образуется полость переменная по объему. Рабочие лопатки делят эту полость на рабочие полости. Двигатель работает при простом вращении ротора. Рабочие лопатки, вращаясь вместе с ротором, одновременно совершают небольшие радиальные перемещения, опираясь на стенку цилиндра (см. журнал «Моделист-Конструктор», 1998 г., №11-12, стр. 2, 3, 4). Недостатком данной конструкции является повышенное трение и износ в сопрягаемых деталях, малый ресурс двигателя. Также к недостаткам можно отнести неудобные формы камер сгорания, малую универсальность двигателя.

Ближайшим аналогом изобретения является роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус статора, ротор с рабочими лопатками, полый барабан ротора консольно установлен на диске ротора, закрепленном на консольной части вала двигателя, копир неподвижно закреплен на стенке корпуса статора и находится во внутренней полости ротора (см. патент US 3250260 A, F01C 1/00, 1966).

Целью настоящего изобретения является: исключить давление рабочих лопаток на стенку цилиндра, для снижения трения и износа в сопрягаемых деталях, а также улучшение формы камер сгорания, повышение ресурса, экономических и экологических показателей двигателя. Изменение в широком диапазоне габаритов, мощности в зависимости от назначения двигателя или вида транспортного средства, на которое устанавливается двигатель, без изменений основной конструкции роторно-лопаточного двигателя. При использовании изобретения в качестве насоса или компрессора переоборудование должно осуществляться с минимальными затратами, без изменения основной конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания содержит статор, состоящий из переднего корпуса, цилиндра, заднего корпуса. В стенке цилиндра выполнено выпускное окно. С торцов в цилиндре установлены два эксцентричных кольца. В переднем кольце выполнено впускное окно и резьбовое отверстие для топливной форсунки. На передней стенке заднего корпуса статора установлен копир, представляющий собой полый цилиндрический корпус. На корпусе копира установлены два кольца с кольцевыми дорожками. Форма дорожек в масштабе повторяет форму внутренней поверхности цилиндра. В заднем корпусе статора с некоторым эксцентриситетом к оси цилиндра выполнены расточки для двух опор вала двигателя. Вал консольно установлен в опорах. Консольная часть вала проходит через центральную расточку корпуса копира. На консольной части вала установлен диск ротора. К диску призонными болтами крепятся: к передней поверхности передний корпус с деталями графитового осевого уплотнения рабочих полостей. К задней поверхности диска консольно крепятся: барабан, крышка барабана, задний корпус графитового осевого уплотнения рабочих полостей. Барабан представляет собой короткий толстостенный цилиндр. На барабане выполнены радиальные фигурные пазы. По центру пазов проходят сквозные круглые радиальные отверстия с направляющими втулками. На торцевых поверхностях барабана выполнены кольцевые проточки, соединяющие в нижней части фигурные пазы, для устранения противодавления под рабочими лопатками. В диске, барабане и крышке барабана выполнены осевые каналы, для прохода охлаждающего ротор воздуха. В пазах барабана между двух уплотнительных вкладышей установлены рабочие лопатки. Рабочая лопатка имеет шток круглого сечения диаметром, достаточным для восприятия нагрузок, действующих на рабочие лопатки в процессе работы двигателя. На конце штока, на оси установлены ролики. На торцевой и боковых поверхностях рабочей лопатки выполнен паз для установки газоуплотнительного П-образного вкладыша. Ролики штоков рабочих лопаток входят в кольцевые дорожки колец копира, в масштабе повторяющих внутреннюю поверхность цилиндра. Масштаб дорожек выполнен таковым, чтобы при вращении ротора рабочие лопатки, прокатываясь роликами штока по дорожкам копира, совершали радиальные перемещения, проходя своим торцом на минимальном расстоянии от внутренней поверхности цилиндра. С учетом коэффициента теплового расширения деталей двигателя. Газоуплотнительный П-образный вкладыш рабочей лопатки плоской пружиной прижимается к стенке цилиндра. Между цилиндром и ротором образуется полость, от окна впуска до окна выпуска переменная по объему. При левом вращении ротора объем полости вначале уменьшается, затем возрастает. Рабочие лопатки делят эту полость на рабочие полости. При полном обороте ротора объем рабочих полостей вначале уменьшается, затем возрастает. Количество рабочих полостей равно количеству рабочих ходов за один оборот ротора. Между внутренней поверхностью ротора и передней стенкой заднего корпуса статора образуется масляная полость, для смазки штоков и роликов рабочих лопаток, дорожек копира. Масляная полость имеет графитовое уплотнение.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус статора, ротор с рабочими лопатками, полый барабан ротора, консольно установлен на диске ротора, закрепленном на консольной части вала двигателя, копир неподвижно закреплен на стенке корпуса статора и находится во внутренней полости ротора, отличается тем, что ротор установлен в расточку цилиндра статора с некоторым эксцентриситетом к его оси, консольная часть вала двигателя проходит через внутреннюю расточку копира, ролики, при помощи осей установленные на концах штоков рабочих лопаток, находятся в кольцевых дорожках копира, в масштабе повторяющих форму внутренней поверхности цилиндра статора, что позволяет рабочим лопаткам, вращаясь вместе с ротором, одновременно совершать радиальные перемещения, прокатываясь роликами по кольцевым дорожкам копира, контактируя с внутренней поверхностью цилиндра только газоуплотнительными вкладышами.

Наличие кинематической связи рабочих лопаток с копиром позволяет рабочим лопаткам контактировать с цилиндром только газоуплотнительными вкладышами. Кроме снижения трения и износа в сопрягаемых деталях, конструкция роторно-лопаточного двигателя позволяет в широком диапазоне изменять: геометрические размеры, форму цилиндра статора как в продольном, так и в поперечном сечении.

Изменять количество рабочих лопаток, тем самым изменяя количество рабочих полостей, соответственно меняется количество рабочих ходов за один оборот ротора.

Изменять размеры и форму рабочих лопаток. Например, секторная рабочая лопатка позволяет оптимизировать форму газоуплотнительных вкладышей, улучшить форму камеры сгорания и соотношения объема к площади поверхности камеры сгорания. При этом увеличивается термический КПД двигателя, улучшается процесс горения рабочей смеси, снижается содержание вредных веществ в отработавших газах.

Изменять угол установки рабочих лопаток по отношению к продольной оси двигателя, для безударного входа воздуха в рабочие полости.

Возможно небольшое профилирование рабочих лопаток. Например, плоско-вогнутая для увеличения разности площадей предыдущей и последующей рабочих лопаток, для снижения сопротивления в процессе впуска воздуха в рабочую полость.

Возможна установка рабочих лопаток с дополнительными штоками, с целью разгрузки основного штока, восприятия сил, направленных на разворот рабочей лопатки относительно оси основного штока.

При использовании в уплотнительных и газоуплотнительных вкладышах жаростойких, не требующих смазки материалов (например: графит, металлокерамика) устраняется необходимость добавления масла в топливо, снижая тем самым содержание вредных веществ в отработавших газах.

Возможно выполнение зон сжатия и расширения не симметричными как по объему, так и по форме, что позволяет осуществлять рабочие циклы с продолженным расширением. При этом повышается КПД двигателя, снижается шум при выпуске отработавших газов, снижается выброс вредных веществ. Из-за возможного дисбаланса целесообразно использовать данный вариант при последовательном соединении четного количества секций роторно-лопаточного двигателя, со смещением на 180 градусов зон сжатия и расширения каждой секции относительно следующей.

Так же при последовательном соединении секций количество рабочих лопаток может быть нечетным, что позволит при частичных нагрузках в целях экономии топлива осуществлять работу двигателя с пропуском одной или более рабочих полостей.

Наращивание мощности роторно-лопаточного двигателя может осуществляться несколькими способами: при увеличении геометрических размеров двигателя; при увеличении диаметра двигателя и одновременном увеличении количества рабочих лопаток, тем самым увеличивая число рабочих полостей и, в итоге, увеличивая количество рабочих ходов за один оборот ротора; при последовательном соединении секций двигателя количество рабочих ходов увеличивается пропорционально числу секций.

Двигатель может иметь различные габариты и форму. Например форму диска большого диаметра или удлиненного цилиндра с небольшим миделем.

Все системы двигателя могут быть адаптированы исходя из требований, предъявляемых к двигателю. Например, система охлаждения цилиндра статора может быть воздушной или жидкостной. Система охлаждения ротора - воздушно-масляной или масляной.

Система питания может иметь как карбюраторный вариант, так и вариант с непрерывным или синхронизированным непосредственным впрыском.

При использовании изобретения в качестве насоса или компрессора основная конструкция изменений не имеет. За исключением: отсутствуют детали и системы, необходимые для работы в режиме двигателя внутреннего сгорания. Передний корпус статора заменяется простой по форме крышкой. Окно впуска и окно выпуска выполнены в стенке цилиндра статора. В связи с изменением места расположения окон впуска и выпуска, при левом вращении ротора, объем полости образованной между цилиндром и ротором от окна впуска до окна выпуска вначале возрастает, затем уменьшается. Соответственно при полном обороте ротора объем рабочих полостей вначале возрастает, затем уменьшается.

Вариант А

На Фиг.1 изображен роторно-лопаточный двигатель - продольный разрез.

На Фиг.2 изображен роторно-лопаточный двигатель - поперечный разрез.

На Фиг.3 изображен продольный разрез Г-Г.

На Фиг.4 изображен продольный разрез В-В.

На Фиг.5 изображен барабан - вид сверху.

На Фиг.6 изображен продольный разрез графитового осевого уплотнения рабочих полостей.

Вариант В

На Фиг.7 изображен роторно-лопаточный двигатель с секторными рабочими лопатками - продольный разрез.

На Фиг.8 изображен роторно-лопаточный двигатель с секторными рабочими лопатками - поперечный разрез.

Вариант С

На Фиг.9 изображен роторно-лопаточный двигатель с несимметричными зонами сжатия и расширения - поперечный разрез.

На Фиг.10 изображен насос или компрессор - поперечный разрез.

На Фиг.11 изображена рабочая лопатка с двумя дополнительными штоками - вид спереди.

На чертежах показаны: вал 1; барабан 2; диск 3 ротора; крышка 4 барабана; корпус 5, 6 графитового уплотнения; рабочая лопатка 7; крыльчатка 8 нагнетателя; передний корпус 9 статора; гильза 10 цилиндра статора; кожух 11 охлаждения цилиндра; кольцо торцевое переднее 12; кольцо торцевое заднее 13; задний корпус 14 статора; графитовое уплотнение 15 масляной полости; корпус 16 второй опоры; вкладыш уплотнительный 17; шток 18; втулка направляющая 19; проточка кольцевая 20; болт призонный 21; канал 22 охлаждения ротора; гайка 23, 60; ось 24; втулка плавающая 25; ролик 26; пружина 27, 69, 71; вкладыш газоуплотнительный 28; болт 29; входной канал 30; впускной канал 31; отверстие 32 с обтюратором; окно 33 выпуска; кольцо Г-образное 34; кольцо графитовое 35, 38; форсунка топливная 36; хвостовик шлицевой 37; окно впуска 39; окно 41 отвода воздуха охлаждения ротора; канал 42 сообщения масляных полостей; отверстие фланца осевое 43; стакан 44 первой опоры; шариковый подшипник 45 первой опоры; роликовый подшипник 46 первой опоры; крышка задняя первой опоры 47; фланец стыковочный 48; стакан 49 второй опоры; шариковый подшипник 50 второй опоры; втулка распорная 51, 61, 62; крышка 52 второй опоры; манжета 53; корпус копира 54; кольцо 55, 56 копира; кольца регулировочные 57; кольцо разжимное 58; шестерня 59; фланец цилиндра продольный 63; поверхность 64 гильзы круговая цилиндрическая; поверхность 65 гильзы тороидальная; диффузор 66; полукольцо графитовое 67; полукольцо стальное 68; гребень 70; вкладыш уплотнительный 71.

Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания

Вариант А

Фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6

Имеет прямоугольной формы рабочие лопатки, уплотнительные и газоуплотнительные вкладыши выполнены из антифрикционного материала, например бронза, чугун марки ХТВ. Содержит: передний корпус 9 статора является также корпусом нагнетателя. Имеет входной канал 30, впускной канал 31, фланец с центрирующей проточкой и осевыми отверстиями под установку болтов 29, крепления к переднему фланцу цилиндра.

В передней стенке выполнено отверстие 32, в расточку которого установлен обтюратор. Цилиндр статора имеет передний и задний фланцы с резьбовыми отверстиями для соединения с корпусами статора. Гильза 10 цилиндра установлена в расточку кожуха 11 охлаждения. В цилиндре выполнено окно 33 выпуска отработавших газов, резьбовые отверстия для установки свечей зажигания. С торцов цилиндра выполнены расточки для установки переднего 12 и заднего 13 торцевых колец. Кольца 12 и 13 выполнены эксцентричными. Со стороны ротора в них запрессованы Г-образные кольца 34, из того же материала, что и гильза цилиндра. Цилиндрическая поверхность Г-образных колец является наружным кольцом графитового осевого уплотнения рабочих полостей. К боковым поверхностям за счет упругой деформации прижимаются боковые части П-образных газоуплотнительных вкладышей 28. Разница диаметров ротора и графитового осевого уплотнения рабочих полостей компенсирует отсутствие гребешкового уплотнения. Переднее торцевое кольцо 12 имеет окно впуска 39 и резьбовое отверстие для установки топливной форсунки 36. Задний корпус 14 статора является также корпусом коробки приводов агрегатов систем двигателя. Имеет передний фланец с осевыми отверстиями 43 для соединения болтами 29 с задним фланцем цилиндра статора. На задний фланец корпуса статора крепится задняя крышка, являющаяся также корпусом 16 второй опоры. На задней поверхности крышки выполнен стыковочный фланец 48 для соединения с агрегатами нагрузки. Передняя, боковые стенки и задняя крышка корпуса образуют внутреннюю полость коробки приводов. В ней могут быть установлены шестерни приводов агрегатов систем двигателя. В передней стенке корпуса 14 выполнены окна 41 отвода воздуха охлаждения ротора, осевые каналы 42 сообщения масляных полостей, проточка под установку деталей графитового уплотнения 15 масляной полости. В передней стенке корпуса 14 и корпусе 16 имеются расточки, выполненные с эксцентриситетом к оси цилиндра. В переднюю расточку запрессован стакан 44 первой опоры, в заднюю расточку запрессован стакан 49 второй опоры. В стакане 49 установлено наружное кольцо шарикоподшипника 50 второй опоры, распорная втулка 51. Крышка 52 второй опоры болтами крепится к корпусу 16. В расточке крышки 52 второй опоры установлена уплотнительная манжета 53, в стакане 44 установлены наружные кольца шарикоподшипника 45 и роликоподшипника 46 первой опоры. Кольца подшипников фиксируются задней крышкой 47 первой опоры и фланцем корпуса 54 копира, стянутых болтами, проходящими через отверстия в передней стенки заднего корпуса 14 статора. Корпус 54 копира представляет собой полый стакан, имеющий в передней части наружной поверхности шлицы и кольцевую проточку. В задней части - фланец с центрирующим буртом и резьбовыми отверстиями. Фланец является передней крышкой первой опоры. Корпус 54 копира установлен соосно с осью цилиндра статора. На шлицах корпуса 54 установлены два кольца 55, 56 с кольцевыми дорожками. Форма дорожек в масштабе повторяет форму внутренней поверхности цилиндра. Установка колец 55, 56 копира регулируется кольцами 57 и фиксируется на корпусе 54 разжимным кольцом 58. Вал 1 двигателя консольно установлен в опорах. На вале 1 смонтированы следующие детали: гайка 23, крыльчатка 8 нагнетателя, диск 3 ротора, внутренние кольца подшипников 45, 46 первой опоры, ведущая шестерня 59 коробки приводов агрегатов, распорная втулка 61, гайка 60. Вал имеет два хвостовика: задний шлицевой 37 и передний необходимой формы исходя из назначения. Консольная часть вала 1 проходит через центральную расточку корпуса 54 копира. На консольной части вала 1, на минимальном расстоянии от переднего торца корпуса 54 копира, на шлицах установлен диск 3 ротора. К диску 3 ротора призонными болтами 21 крепятся следующие детали: к передней поверхности диска передний корпус 5 с пружиной 40 и графитовыми кольцами 38 осевого уплотнения рабочих полостей. К задней поверхности консольно крепятся: барабан 2, крышка 4 барабана, задний корпус с пружиной и графитовыми кольцами 35 осевого уплотнения рабочих полостей. Барабан 2 представляет собой короткий толстостенный цилиндр. На барабане 2 выполнены радиальные фигурные пазы, количеством равные количеству рабочих лопаток. В данном варианте ротор двигателя содержит четырнадцать рабочих лопаток. По центру пазов проходят сквозные круглые радиальные отверстия с направляющими втулками 19, на торцевых поверхностях барабана 2 выполнены кольцевые проточки 20, соединяющие в нижней части фигурные пазы, для устранения противодавления под рабочими лопатками. В диске 3, барабане 2 и крышке 4 барабана выполнены осевые каналы 22 для прохода охлаждающего ротор воздуха. В пазах барабана 2 между двух уплотнительных вкладышей 17 установлены рабочие лопатки 7. Так как диаметр штока 18 больше толщины рабочей лопатки 7, в уплотнительных вкладышах 17 выполнены сегментные выборки. Рабочая лопатка 7 содержит шток 18 круглого сечения диаметром, достаточным для восприятия нагрузок, действующих на рабочие лопатки, в процессе работы двигателя. На конце штока 18 выполнены лыски и отверстие, параллельное плоскости лопатки. В отверстие запрессована ось 24. На консолях оси, на плавающих втулках 25 установлены ролики 26. На торцевой и боковых поверхностях рабочей лопатки выполнен паз под установку газоуплотнительного П-образного вкладыша 28 и плоской пружины 27. Ролики 26 штока рабочих лопаток входят в кольцевые дорожки колец 55, 56 копира, в масштабе повторяющие внутреннюю поверхность цилиндра. Масштаб дорожек выполняется таковым, чтобы при вращении ротора рабочие лопатки 7, прокатываясь роликами 26 по дорожкам копира, совершали радиальные перемещения, проходя своим торцом на минимальном расстоянии от внутренней поверхности цилиндра с учетом коэффициента теплового расширения деталей двигателя. Газоуплотнительный П-образный вкладыш 28 рабочей лопатки плоской пружиной 27 прижимается к стенке цилиндра. Между цилиндром и ротором образуется полость от окна впуска 39 до окна выпуска 33, переменная по объему. При левом вращении ротора объем полости вначале уменьшается, затем возрастает. Рабочие лопатки делят эту полость на рабочие полости. При полном обороте ротора объем рабочих полостей вначале уменьшается, затем возрастает. Количество рабочих полостей равно количеству рабочих ходов за один оборот ротора. В данном варианте четырнадцать рабочих полостей и четырнадцать рабочих ходов. Между внутренней поверхностью ротора и передней стенкой заднего корпуса 14 статора образуется масляная полость, для смазки штоков 18, роликов 26 рабочих лопаток и дорожек копира. Между передним корпусом 9 статора и диском 3 ротора образована полость, являющаяся диффузором 66 и распределителем нагнетателя.

Вариант В

Фиг.7, 8

Содержит секторной формы рабочие лопатки, уплотнительные и газоуплотнительные вкладыши выполнены из жаростойких, не требующих смазки материалов, например графит, металлокерамика. Секторная рабочая лопатка 7 имеет увеличенную толщину. По радиусной поверхности выполнен паз для установки плоской графитовой пружины 69, стального полукольца 68 и полукольца графитового 67 радиального уплотнения рабочих полостей. Уплотнительные вкладыши 17 с внешней стороны имеют гребни 70. Плоская пружина 71 прижимает вкладыши гребнями к гильзе 10 цилиндра статора. Внутренняя поверхность гильзы цилиндра статора образована двумя поверхностями. Круговая цилиндрическая поверхность 64 соосна ротору, диаметром больше диаметра ротора на минимальную величину. С учетом коэффициента теплового расширения деталей двигателя. Тороидальная поверхность 65 расположена с эксцентриситетом к оси ротора. Цилиндр в горизонтальной плоскости имеет продольный разъем. По разъему выполнены фланцы 63. Торцевые кольца 12, 13 с Г-образными кольцами 34 отсутствуют. Остальные детали роторно-лопаточного двигателя изменений не имеют.

Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания

Вариант С

Фиг.9

Содержит зону расширения, не симметричную зоне сжатия как по форме, так и по объему. Основание цилиндра статора образовано сопряжением двух кривых. В зоне сжатия дугой окружности, в зоне расширения могут быть использованы различные кривые. В данном варианте использована кривая, близкая к эвольвенте. Дорожки колец 55, 56 копира в масштабе повторяют внутреннюю поверхность цилиндра. Также изменены формы наружных поверхностей торцевых колец 12, 13; Г-образных колец 34, фланцы корпусов статора и цилиндра. Остальные детали роторно-лопаточного двигателя изменений не имеют.

Вариант насоса или компрессора

Фиг.10

Отсутствуют: шестерня 59, крыльчатка 8 нагнетателя, резьбовые отверстия для установки свечей зажигания, окно впуска 39 в переднем торцевом кольце 12. Вал двигателя в передней части укорочен. Передний корпус 9 статора заменен простой по форме крышкой. Окно впуска 39 и окно выпуска 33 выполнены в стенке цилиндра. В связи с изменением места расположения окна впуска и окна выпуска, при левом вращении ротора, объем полости, образованной между цилиндром и ротором от окна впуска 39 до окна выпуска 33, вначале возрастает, затем уменьшается. Соответственно при полном обороте ротора объем рабочих полостей вначале возрастает, затем уменьшается. Остальные детали изменений не имеют.

Роторно-лопаточный двигатель работает следующим образом. Крыльчатка 8 центробежного нагнетателя засасывает воздух через входной канал 30. Пылефильтр на чертежах не показан. Выходя из межлопаточных каналов крыльчатки, воздух направляется в диффузор 66, где происходит предварительное сжатие воздуха. Далее воздушный поток разделяется: одна часть поступает в осевые каналы 22 для охлаждения ротора и далее через окно 41 отводится наружу, другая часть воздуха через впускной канал 31 и окно впуска 39 поступает в рабочие полости. Рабочий цикл для одной рабочей полости заключается в следующем: при левом вращении ротора предыдущая рабочая лопатка, уходящая от окна впуска 39, открывает доступ воздуха в рабочую полость. До прохода лопатки, последующей за ней над окном выпуска 33, идет продувка рабочей полости воздухом. С момента прохода последующей рабочей лопатки выпускного окна и до момента прохода впускного окна идет заполнение рабочей полости свежим воздухом. Далее начинается сжатие воздуха. В момент прохождения предыдущей лопаткой топливной форсунки 36 начинается впуск мелкораспыленного топлива непосредственно в рабочую полость. Топливо, перемешиваясь с воздухом и остаточными газами, образует рабочую смесь. При дальнейшем повороте ротора объем полости продолжает уменьшаться. Происходит сжатие рабочей смеси.

Во время прохода рабочей полости свечей зажигания происходит воспламенение рабочей смеси. Процесс сгорания рабочей смеси заканчивается при переходе рабочей полости в зону расширения. Начинается расширение продуктов сгорания и совершение ими полезной работы - рабочий ход. Процесс расширения заканчивается при прохождении предыдущей рабочей лопаткой окна выпуска 33. Начинается выпуск продуктов сгорания. Процесс выпуска улучшается вследствие воздействия центробежных сил на отработавшие газы. При проходе предыдущей рабочей лопаткой окна впуска 39 начинается продувка рабочей полости свежим воздухом. Рабочие циклы протекают одновременно во всех рабочих полостях, со смещением на угол поворота ротора.

Насос или компрессор работает следующим образом. При левом вращении ротора предыдущая рабочая лопатка, уходящая от окна впуска 39, открывает увеличивающуюся по объему полость, и рабочее тело заполняет ее. Рабочая лопатка, последующая за ней, пройдя над окном впуска, закрывает полость, наполненную рабочим телом, и вместе с предыдущей рабочей лопаткой переносит его к окну выпуска 33. При дальнейшем вращении ротора, после открытия предыдущей лопаткой окна выпуска, рабочее тело последующей рабочей лопаткой вытесняется в магистраль к потребителю.

1. Роторно-лопаточный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус статора, ротор с рабочими лопатками, полый барабан ротора консольно установлен на диске ротора, закрепленном на консольной части вала двигателя, копир неподвижно закреплен на стенке корпуса статора и находится во внутренней полости ротора, отличающийся тем, что ротор установлен в расточку цилиндра статора с некоторым эксцентриситетом к его оси, консольная часть вала двигателя проходит через внутреннюю расточку копира, ролики, при помощи осей установленные на концах штоков рабочих лопаток, находятся в кольцевых дорожках копира, в масштабе повторяющих форму внутренней поверхности цилиндра статора, что позволяет рабочим лопаткам, вращаясь вместе с ротором, одновременно совершать радиальные перемещения, прокатываясь роликами по кольцевым дорожкам копира, контактируя с внутренней поверхностью цилиндра только газоуплотнительными вкладышами.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что цилиндр статора имеет продольный разъем.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рабочие лопатки имеют дополнительные штоки.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что последовательно соединено несколько секций двигателя.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что окна впуска и выпуска выполнены в стенке цилиндра.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что основание цилиндра статора образовано сопряжением двух кривых в зоне сжатия дугой окружности, в зоне расширения кривой, близкой к эвольвенте.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность гильзы цилиндра статора образована двумя поверхностями, круговая цилиндрическая поверхность соосна ротору, тороидальная поверхность расположена с некоторым эксцентриситетом к его оси.

8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что имеет нечетное количество рабочих лопаток.

9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рабочие лопатки имеют секторную форму.

10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рабочие лопатки установлены под некоторым углом к продольной оси двигателя.

11. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные и газоуплотнительные вкладыши выполнены из графита или металлокерамики.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к производству двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателям. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к роторно-поршневому двигателю и транспортному средству с таким двигателем. .

Изобретение относится к двигателям, насосам и компрессорам. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе для привода миксеров. .
Наверх