Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель содержит корпус с рабочим кольцом и рабочие полости. В рабочих полостях параллельно на валу установлены ротор компрессора в виде диска и ротор турбины в виде стакана. В пазу диска установлена подпружиненная рабочая заслонка. Ротор компрессора встроен между внешней и внутренней боковыми щеками внутри рабочего кольца. По бокам ротора компрессора жестко закреплены два боковых диска. На внутренних поверхностях боковых дисков, обращенных в сторону торцов ротора компрессора, расположены пазы, равные по ширине пазу рабочей заслонки и совмещенные с ним. Рабочая заслонка выполнена в виде уплотнительных пластин шириной, большей ширины ротора компрессора на глубину пазов боковых дисков. Каждая из уплотнительных пластин снабжена по краям выступами шириной, равной глубине паза бокового диска. В выступах первой, по ходу вращения вала двигателя, уплотнительной пластины расположены пазы для установки в них подпружиненных уплотнительных пластин, прижимающихся к торцевым поверхностям рабочего кольца. В рабочем кольце с обоих торцов выполнены диаметральные пазы для установки в них подпружиненных уплотнительных колец, прижимающихся к торцевой поверхности выступов уплотнительных пластин заслонки ротора компрессора. Техническим результатом является повышение эффективности двигателя. 5 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, а именно к двигателям турбокомпрессорного типа.

Предложенный роторно-поршневой двигатель обладает свойством газовой турбины, так как снабжен компрессором, камерой сгорания и турбиной, а по принципу действия является поршневым двигателем внутреннего сгорания с четырьмя тактами работы: впуском, сжатием, рабочим ходом и выпуском.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых установлены вращающиеся ротор компрессора и ротор турбины, выполненные в виде параллельных закрепленных на валу дисков, в одном из которых, в роторе компрессора, с большим диаметром, выполнен радиальный паз с глубиной, плавно увеличивающейся от нулевого до наибольшего значения на первой половине дуги окружности этого диска и плавно уменьшающейся от наибольшего значения до нулевого на второй половине дуги окружности этого диска. Другой диск с меньшим диаметром, ротор турбины, снабжен выступом, имеющим возможность контакта с корпусом и подпружиненной рабочей заслонкой. Между роторами расположена камера сгорания, выполненная в виде соосных внешнего, среднего и внутреннего цилиндров, установленных друг в друге.

Внешний цилиндр разделен плоскостью, проходящей через оси вала роторов и цилиндров, на полуцилиндры, первый из которых, являющийся корпусом камеры сгорания, жестко закреплен в корпусе двигателя, а второй из которых, одновременно являющийся поршнем, расположен в пазу диска с большим диаметром с возможностью перемещения относительно первого полуцилиндра до прилегания наклонного днища второго полуцилиндра к основанию радиального паза диска. Средний цилиндр и имеющий возможность вращения внутренний цилиндр снабжены окнами для впуска в камеру сгорания рабочей смеси и перепускными окнами для выпуска горящей рабочей смеси. Свеча зажигания установлена в днище внутреннего цилиндра, обращенном в сторону ротора турбины. В данном роторно-поршневом двигателе осуществляется сжатие топлива в роторе компрессора, одновременно - перемещение рабочей смеси в камеру сгорания, где смесь и сгорает. Тепловая энергия передается на ротор турбины, где и превращается в механическую (патент RU 2193676 C2, МПК7 F02B 53/08).

Основным недостатком этого двигателя является невысокая долговечность вследствие сложности с обеспечением длительной работоспособности элементов камеры сгорания, поскольку ее внутренний цилиндр, подверженный влиянию высоких температур, выполнен вращающимся.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся ротор компрессора, выполненный в виде диска со сквозным радиальным прямоугольным пазом, образованным от оси вращения вала двигателя до наружной поверхности этого ротора по ширине последнего, в котором установлена подпружиненная рабочая заслонка, выполненная в виде уплотнительной пластины, с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу ротора компрессора и прилегания ее торца к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца шириной, равной ширине ротора компрессора, вращающийся ротор турбины, выполненный в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания.

Корпус камеры сгорания, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочей смеси и выпускным окном для рабочей смеси размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца. Ротор компрессора встроен между внешней и внутренней боковыми щеками внутри рабочего кольца. Газораспределительный стакан, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом, взаимодействующий с камерой сгорания, снабжен жестко прикрепленным к его днищу вращающимся валом, связанным с валом двигателя, и оборудован перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочей смеси, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочей смеси, окна в рабочем кольце для впуска рабочей смеси и выпускного окна в рабочем кольце для рабочей смеси, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами. В утолщении ротора турбины установлена Г-образная подпружиненная рабочая заслонка, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца.

В рабочем кольце в области камеры сгорания установлена Г-образная подпружиненная уплотняющая пластина, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов позади ее граней, и прилегания гранью к цилиндрической внешней поверхности ротора компрессора. В рабочем кольце в области камеры сгорания также установлена Г-образная подпружиненная уплотняющая пластина, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов впереди ее граней, и прилегания гранью к внутренней поверхности утолщения ротора турбины. В корпусе камеры сгорания установлена свеча зажигания. Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками, рабочим кольцом и роторами. Сжатие рабочей смеси осуществляется первоначально в роторе компрессора, с последующим ее перемещением в камеру сгорания, где смесь и воспламеняется от свечи зажигания и далее поступает в рабочую камеру ротора турбины. Тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается на ротор турбины, где и превращается в механическую (патент RU 2351780 C1, МПК F02B 53/08 (2006.01), F02B 55/14 (2006.01), F01C 1/32 (2006.01)).

Однако в качестве недостатков вышеуказанного двигателя можно отметить следующее:

- большие потери мощности, затрачиваемой на трение при вращении ротора компрессора из-за большой площади постоянного контакта рабочей заслонки ротора компрессора с боковыми поверхностями щек двигателя, что снижает эффективность работы двигателя;

- пониженные технико-экономические показатели работы двигателя вследствие недостаточно эффективной системы уплотнений ротора компрессора, что приводит к увеличению утечки сжатого воздуха в полостях ротора компрессора.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения мощности и технико-экономических показателей работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная задача решается тем, что роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся ротор компрессора, выполненный в виде диска, в пазу которого установлена подпружиненная рабочая заслонка в виде уплотнительной пластины, и вращающийся ротор турбины, выполненный виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочей смеси и выпускным окном для рабочей смеси размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеющий жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом и оборудованный перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочей смеси, выпускного окна корпуса камеры сгорания для выпуска рабочей смеси, окна в рабочем кольце для впуска рабочей смеси и выпускного окна в рабочем кольце для выпуска рабочей смеси, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, свечу зажигания, установленную в корпусе камеры сгорания, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении ротора турбины с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, согласно изобретению снабжен жестко закрепленными по бокам ротора компрессора двумя боковыми дисками, на внутренних поверхностях которых, обращенных в сторону торцов ротора компрессора, расположены пазы, равные по ширине пазу рабочей заслонки ротора компрессора и совмещенные с ним для возможности перемещения в них рабочей заслонки ротора компрессора, рабочая заслонка ротора компрессора выполнена в виде уплотнительных пластин, по крайней мере одной, шириной, большей ширины ротора компрессора на глубину пазов боковых дисков ротора компрессора, каждая из уплотнительных пластин снабжена по краям выступами шириной, равной глубине паза бокового диска ротора компрессора, причем в выступах первой, по ходу вращения вала двигателя, уплотнительной пластины расположены пазы для установки в них введенных в устройство подпружиненных уплотнительных пластин, прижимающихся к торцевым поверхностям рабочего кольца, а в рабочем кольце с обоих торцов выполнены диаметральные пазы для установки в них введенных в устройство подпружиненных уплотнительных колец, прижимающихся к торцевой поверхности выступов уплотнительных пластин заслонки ротора компрессора, при этом диаметр дисков ротора компрессора выполнен большим диаметра ротора компрессора на величину, не позволяющую дискам выходить за пределы уплотнительных колец, установленных в пазах рабочего кольца.

Повышение мощности роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания обусловлено повышением эффективности его работы вследствие изменения конструкции ротора компрессора путем введения в конструкцию ротора компрессора двух боковых дисков, в пазах которых перемещаются уплотнительные пластины, что позволяет существенно уменьшить площадь постоянного контакта заслонки ротора компрессора с боковыми поверхностями щек двигателя и, следовательно, уменьшить силу сопротивления трению.

Повышение технико-экономических показателей работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания обусловлено увеличением эффективности системы уплотнений ротора компрессора путем введения выступов уплотняющих пластин в заслонке ротора компрессора и уплотнительных колец в рабочем кольце двигателя, что позволяет уменьшить утечку сжатого воздуха в полостях ротора компрессора.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - разрез по линии А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по линии Б-Б фиг. 2; на фиг. 4 - увеличенный вид камеры сгорания, разрез по линии В-В фиг. 1, на фиг. 5 - увеличенный вид камеры сгорания, разрез по линии А-А фиг. 1.

Основой предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания являются два ротора: ротор 1 компрессора и ротор 2 турбины, расположенные параллельно, закрепленные на одном валу 3 двигателя на фиксированном расстоянии друг от друга и вращающиеся вместе с валом 3 в корпусе 4 (см. фиг. 1). Ротор 1 компрессора выполнен в виде круглого диска и встроен в рабочее кольцо 5 с возможностью вращения внутри последнего.

Рабочее кольцо 5, являющееся частью корпуса 4 двигателя, имеет две рабочие цилиндрические поверхности, а именно внутреннюю, обращенную в сторону ротора 1, и внешнюю, обращенную в сторону ротора 2. Оси цилиндрических внутренней и внешней поверхностей рабочего кольца 5 смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала 3 двигателя на величину ΔН, не позволяющую поверхностям рабочего кольца 5 пересекаться (см. фиг. 2). Ширина рабочего кольца 5 равна ширине ротора 1 компрессора.

В роторе 1 компрессора над осью вращения вала 3 двигателя выполнен прямоугольный паз 6, доходящий одним концом до наружной поверхности ротора 1 компрессора. По бокам ротора 1 компрессора установлены и жестко закреплены на нем два боковых диска 7, с диаметром большим, чем диаметр ротора 1 (см. фиг. 1, 3). На внутренних поверхностях дисков 7, обращенных в сторону торцов ротора 1 компрессора, расположены прямоугольные пазы 8, равные по ширине пазу 6 в роторе 1 компрессора и совмещенные с ним для возможности перемещения в них рабочей заслонки 9 ротора компрессора 1 (см. фиг. 2, 3).

Рабочая заслонка 9, ширина которой больше ширины ротора 1 компрессора на глубину пазов 8 боковых дисков 7, снабженная пружинами 10, имеет возможность возвратно-поступательного перемещения внутри пазов 6 и 8. Торец рабочей заслонки 9 под действием пружин 10 имеет возможность плотного прилегания к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца 5.

Рабочая заслонка 9 выполнена в виде первой уплотнительной пластины 11 и второй уплотнительной пластины 12, (см. фиг. 2), каждая из которых снабжена по краям выступами 13 шириной, равной глубине паза 8 (см. фиг. 3). В выступах 13 уплотнительной пластины 11, со стороны, обращенной к боковым поверхностям рабочего кольца 5, расположены пазы для установки в них уплотнительных пластин 14, прижимающихся под действием пластинчатых пружин 15 к торцевым поверхностям рабочего кольца 5 двигателя.

В рабочем кольце 5 с обоих торцов выполнены диаметральные пазы, расположенные выше по диаметру пазов для установки уплотнительных пластин 14, для установки в них уплотнительных колец 16, прижимающихся к торцевой поверхности выступов 13 посредством пружин 17, установленных в отверстиях рабочего кольца 5.

Диаметр каждого бокового диска 7 ротора компрессора выполнен большим диаметра ротора 1 компрессора на величину, позволяющую каждому диску 7 своей боковой поверхностью соприкасаться с уплотнительными кольцами 16 по всей их ширине.

Ротор 2 турбины выполнен в виде стакана, днище которого жестко закреплено на валу 3 двигателя (см. фиг. 1). На боковой поверхности стакана выполнено в направлении оси вращения вала 3 двигателя диаметральное утолщение по ширине, равной ширине рабочего кольца 5. Это утолщение расположено над цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца. В утолщении ротора 2 турбины установлена Г-образная рабочая заслонка 18, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси 19 (см. фиг. 2). Ось 19 закреплена в утолщении ротора 2 турбины на одном конце Г-образной рабочей заслонки 18 по направлению вращения роторов 1 и 2 впереди второго конца этой заслонки. Торец второго конца заслонки 18 установлен с возможностью плотного прилегания к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца 5 посредством пружины 20. Заслонка 18 расположена таким образом, что ее ось 19 находится справа от ее второго конца со стороны ротора 1 компрессора.

В рабочем кольце 5, в месте наибольшей высоты кольца, то есть в его наиболее широкой части, имеется отверстие, предназначенное для установки камеры сгорания 21. Ротор 1, утолщение ротора 2 и рабочее кольцо 5 расположены между двумя рабочими боковыми щеками: внешней 22 и внутренней 23, стянутыми болтами 24 и являющимися вместе с рабочим кольцом 5 основой корпуса 4 двигателя (см. фиг. 1). В этих щеках 22 и 23 на подшипниках 25 установлен вал 3 двигателя. Таким образом, ротор 1, встроенный внутри рабочего кольца 5 между внешней 22 и внутренней 23 боковыми щеками, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 5 и внешней 22 и внутренней 23 боковыми щеками; ротор 2 с утолщением, расположенным над камерой сгорания 21, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внешней поверхность рабочего кольца 5 и внешней 22 и внутренней 23 боковыми щеками.

Камера сгорания 21, расположенная между роторами 1 и 2 под утолщением ротора 2, снабжена корпусом 26, выполненным в виде цилиндра и размещенным в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца 5 (см. фиг. 2, 4, 5). На боковой поверхности корпуса 26 расположены окно 27 для впуска рабочей смеси и выпускное окно 28 для выпуска горящей рабочей смеси, имеющие прямоугольную форму. Корпус 26 жестко закреплен в рабочем кольце 5 двигателя посредством выступа 29. В корпусе 26 установлена свеча зажигания 30 (см. фиг. 1,4).

Между отверстием в рабочем кольце 5, предназначенным для установки камеры сгорания 21, и наружной поверхностью корпуса 26 встроен газораспределительный стакан 31 механизма газораспределения, взаимодействующий с камерой сгорания 21 (см. фиг. 4, 5). К днищу стакана 31 со стороны ротора 2 жестко прикреплен вал 32, проходящий в отверстие внутренней боковой щеки 23. Вал 32 вместе со стаканом 31 имеет возможность вращения посредством механического редуктора 33 от вала 3 двигателя (см. фиг. 1).

Боковая поверхность газораспределительного стакана 31 оборудована перепускным окном 34 механизма газораспределения, имеющим возможность совмещения с окном 27 и с окном 35 в рабочем кольце 5 для впуска рабочей смеси, обращенными в сторону ротора 1, а также с выпускным окном 28 и с выпускным окном 36 в рабочем кольце 5 для выпуска горящей рабочей смеси, обращенными в сторону ротора 2 (см. фиг. 4, 5). Окна 27, 28, 34, 35 и 36 выполнены прямоугольной формы, то есть конфигурации этих окон совпадают, что позволяет им совмещаться друг с другом для перепуска рабочей смеси согласно фазам газораспределения.

Для уплотнения рабочих объемов в рабочем кольце 5 в области камеры сгорания 21 установлены две уплотнительные пластины: уплотнительная пластина 37 ротора 1 компрессора и уплотнительная Г-образная пластина 38, имеющие ширину, равную ширине ротора 1 компрессора (см. фиг. 2, 5). Уплотнительная пластина 37 установлена в пазу рабочего кольца 5 с возможностью ее перемещения и за счет пружины 39 плотно прижимается к наружной поверхности ротора 1 компрессора. Уплотнительная Г-образная пластина 38 имеет возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, расположенной на заднем по ходу вращения ротора 1 компрессора конце пластины 38. Ось пластины 38 закреплена в рабочем кольце 5. Пластина 38 установлена с возможностью плотного прилегания посредством пружины своей гранью к внутренней поверхности утолщения ротора 2 турбины.

Выпускное окно 36 в рабочем кольце 5 для рабочей смеси, предназначенное для выпуска из камеры сгорания 21 рабочей смеси, содержит несколько расположенных друг за другом окон, последовательно включающихся в работу по мере открывания перепускного окна 34 механизма газораспределения.

Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками 22 и 23, рабочим кольцом 5, ротором 1 компрессора с боковыми дисками 7 и ротором 2 турбины (см. фиг. 1).

Рабочая камера ротора 1, образованная наружной поверхностью ротора 1, цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 5 и боковыми дисками 7, разделена рабочей заслонкой 9 и уплотнительной пластиной 37 на камеру впуска 40 и камеру предварительного сжатия 41 (см. фиг. 2, 5).

Рабочая камера ротора 2 турбины, образованная наружной цилиндрической поверхностью рабочего кольца 5, цилиндрической внутренней поверхностью утолщения ротора 2 и боковыми щеками 22 и 23, разделена Г-образной заслонкой 18 и уплотнительной пластиной 38 на камеру рабочего хода 42 и камеру выпуска 43 (см. фиг. 2, 5). Внутри рабочего кольца 5 образованы полости 44 для рубашки системы охлаждения.

Во внешней боковой щеке 22 выполнены канал 45, предназначенный для соединения камеры впуска 40 с впускным трактом системы впуска рабочей смеси, и канал 46, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска 43 с атмосферой (см. фиг. 5).

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено:

- стрелками на фиг. 2 - направление вращения роторов 1, 2;

- пунктирными линиями на фиг. 2, 5 - канал, предназначенный для соединения камеры впуска с впускным трактом системы впуска рабочей смеси, и канал, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска с атмосферой;

- стрелками на фиг. 5 - направления движения рабочей смеси и отработавших газов;

- Н - ход рабочей заслонки, фиг. 3.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

За начало отсчета принимаем положение ротора 1 компрессора, когда торец его рабочей заслонки 9 расположен по центру камеры сгорания 21 в наименьшем расстоянии от нее (см. фиг. 2). Вращение роторов 1, 2 происходит по часовой стрелке со стороны свечи зажигания 30 (см. фиг. 1). В качестве рабочей смеси используется смесь, состоящая из паров топлива и воздуха.

Рассмотрим первоначально полный рабочий цикл двигателя от такта впуска до такта выпуска, происходящий с одним зарядом рабочей смеси.

1 такт - впуск - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 0° до 360°. При вращении ротора 1 компрессора за рабочей заслонкой 9 создается разряжение и порция рабочей смеси по каналу 45 поступает в камеру впуска 40 (см. фиг. 2, 4).

2 такт - сжатие - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 700°-710° и заканчивается тогда, когда заслонка 9 подойдет вплотную к окну 35. В этот момент газораспределительным стаканом 31 перекроется окно 35 в рабочем кольце 5, соединяющее камеру предварительного сжатия 41 с камерой сгорания 21. На угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 520°-540° в зависимости от установки фаз газораспределения рабочая смесь предварительно сжимается в камере предварительного сжатия 41, пока окна 34 и 35 не начнут совмещаться. После начала совмещения окон 34 и 35 предварительно сжатая рабочая смесь начнет поступать в камеру сгорания 21 и будет дальше сжиматься в камере сгорания 21 вплоть до 700°-710° поворота вала 3 двигателя, то есть до момента перекрытия газораспределительным стаканом 31 окна 35. В этот момент почти вся рабочая смесь окажется в сжатом состоянии в камере сгорания 21.

3 такт - рабочий ход - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 720°-1080°. При этом, при угле поворота вала 3 двигателя, равном 700° ± угол опережения зажигания, происходит воспламенение рабочей смеси в камере сгорания 21 за счет проскакивания искры в свече зажигания 30. В этот же момент начинают совмещаться перепускное окно 34 с выпускным окном 28 корпуса камеры сгорания 26 и выпускным окном 36 (см. фиг. 2, 4, 5). Через образовавшуюся и постоянно увеличивающуюся за счет вращения газораспределительного стакана 31 щель горящая рабочая смесь устремляется в камеру рабочего хода 42 (см. фиг. 2, 5).

За счет горения рабочей смеси создается высокое давление, которое воздействует на Г-образную рабочую заслонку 18, расположенную в утолщении ротора 2 турбины, заставляя ротор 2 вращаться и создавать крутящий момент на валу 3 двигателя.

4 такт - выпуск - происходит при вращении вала 3 двигателя от 1080° до 1440°. При этом отработавшие газы из камеры выпуска 43 по каналу 46 выпускаются в атмосферу.

Таким образом, при угле поворота вала 3 двигателя, равном 1440°, заканчивается процесс выпуска, а следовательно, заканчивается полный рабочий цикл, происшедший в данном роторно-поршневом двигателе с одним зарядом рабочей смеси.

При постоянной работе двигателя происходит следующее. При вращении роторов от 0° до 360° в рабочей полости ротора 1 (см. фиг. 2, 5) происходит одновременно сжатие рабочей смеси в камере предварительного сжатия 41 и впуск рабочей смеси в камеру впуска 40, а в рабочей полости ротора 2 происходит одновременно рабочий ход в камере рабочего хода 42 и выпуск отработавших газов из камеры выпуска 43. Таким образом, полный цикл совершается на угле поворота вала 3 двигателя, равном 360°.

Использование предлагаемого изобретения повышает эффективность работы двигателя за счет изменения конструкции ротора компрессора и его уплотнений.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся ротор компрессора, выполненный в виде диска, в пазу которого установлена подпружиненная рабочая заслонка в виде уплотнительной пластины, и вращающийся ротор турбины, выполненный виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочей смеси и выпускным окном для рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеющий жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом и оборудованный перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочей смеси, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочей смеси, окна в рабочем кольце для впуска рабочей смеси и выпускного окна в рабочем кольце для рабочей смеси, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, свечу зажигания, установленную в корпусе камеры сгорания, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении ротора турбины с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, отличающийся тем, что он снабжен жестко закрепленными по бокам ротора компрессора двумя боковыми дисками, на внутренних поверхностях которых, обращенных в сторону торцов ротора компрессора, расположены пазы, равные по ширине пазу рабочей заслонки ротора компрессора и совмещенные с ним для возможности перемещения в них рабочей заслонки ротора компрессора, рабочая заслонка ротора компрессора выполнена в виде уплотнительных пластин, по крайней мере одной, шириной, большей ширины ротора компрессора на глубину пазов боковых дисков ротора компрессора, каждая из уплотнительных пластин снабжена по краям выступами шириной, равной глубине паза бокового диска ротора компрессора, причем в выступах первой, по ходу вращения вала двигателя, уплотнительной пластины расположены пазы для установки в них введенных в устройство подпружиненных уплотнительных пластин, прижимающихся к торцевым поверхностям рабочего кольца, а в рабочем кольце с обоих торцов выполнены диаметральные пазы для установки в них введенных в устройство подпружиненных уплотнительных колец, прижимающихся к торцевой поверхности выступов уплотнительных пластин заслонки ротора компрессора, при этом диаметр дисков ротора компрессора выполнен большим диаметра ротора компрессора на величину, не позволяющую дискам выходить за пределы уплотнительных колец, установленных в пазах рабочего кольца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к роторному двигателю внутреннего сгорания, включающему секцию мотора, секцию компрессора и секцию связующих шестерен. В секциях мотора и компрессора заключены роторы, размещенные с зазором между собой и корпусом.

Изобретение относится к роторному двигателю, содержащему роторный узел сжатия воздуха и силовой роторный узел. Силовой роторный узел выполнен с возможностью движения скоординированно с роторным узлом сжатия воздуха.

Изобретение относится к конструкции двигателя внутреннего сгорания. Двигатель включает корпус и планетарный зубчатый механизм.

Изобретение относится к роторно-поршневому двигателю, включающему в себя ступень сжатия, ступень расширения, а также камеру воспламенения для воспламенения и сжигания рабочего газа.

Изобретение относится к машиностроению. Машина предназначена как для преобразования разницы давления газообразных либо жидких сред во вращение вала, так и для преобразования вращения вала в давление этих сред.

Изобретение относится к машиностроению. Роторная машина включает рабочую ступень.

Изобретение относится к роторному двигателю внутреннего сгорания. Двигатель выполнен с внешней камерой сгорания, с возможностью применения паровой фазы и работы на углеводородном топливе или на водородно-кислородной смеси.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двухкамерный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, разделительные колеса и шестерни сопряжения, расположенные в неподвижном статоре-картере с впускными, выпускными отверстиями и камерой сгорания.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом и рабочими камерами, образованными рабочими полостями.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, ведущий вал с передним зубом, задним зубом и перегородкой между ними, передний и задний ведомые валы с шиберами, имеющими впадину для зуба.

Изобретение относится к машиностроению. Роторная машина включает рабочую ступень.

Изобретение относится к машиностроению. Роторный механизм содержит установленный в корпусе ротор.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом и рабочими камерами, образованными рабочими полостями.

Изобретение относится к системам герметизации роторно-поршневых машин. .

Изобретение относится к тепловым двигателям внутреннего сгорания и газовым двигателям. .

Изобретение относится к двигателестроению. .
Наверх