RU2698993C1 - Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698993C1 RU2698993C1 RU2018136800A RU2018136800A RU2698993C1 RU 2698993 C1 RU2698993 C1 RU 2698993C1 RU 2018136800 A RU2018136800 A RU 2018136800A RU 2018136800 A RU2018136800 A RU 2018136800A RU 2698993 C1 RU2698993 C1 RU 2698993C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- axis
- engine
- rotor
- compressor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F01C1/40—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member
- F01C1/46—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member with vanes hinged to the outer member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
- F01C19/02—Radially-movable sealings for working fluids
- F01C19/04—Radially-movable sealings for working fluids of rigid material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
- F02B53/04—Charge admission or combustion-gas discharge
- F02B53/08—Charging, e.g. by means of rotary-piston pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
- F02B55/02—Pistons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение надежности работы роторного двигателя. Сущность и изобретения заключается в том, что двигатель содержит связанный с валом двигателя газораспределительный стакан, выполненный с конусными внутренней и внешней боковыми поверхностями. Стакан входит в конусный паз корпуса камеры сгорания и установлен с возможностью плотного прижатия своих конусных поверхностей к соответствующим поверхностям конусного паза корпуса камеры сгорания. На валу двигателя параллельно установлены ротор компрессора в виде диска с поперечным пазом, в котором размещены подпружиненные уплотняющие пластины, а также ротор турбины в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем. Подпружиненная рабочая заслонка компрессора снабжена связывающей пластиной, установленной в рабочем кольце первой по ходу вращения вала двигателя с возможностью размещения при максимальном рабочем ходе в углублении внутренней поверхности рабочего кольца, и выполнена изогнутой в сторону оси вала двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца, а также уплотняющей пластиной, установленной в пазу рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем посредством пружины, плотно прижимающей свободный конец уплотняющей пластины к внешней поверхности ротора компрессора, и соединенной со связывающей пластиной осью вращения. Первый по ходу вращения вала двигателя конец связывающей пластины посредством оси закреплен в рабочем кольце с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг перемещения поперек этой оси, а второй конец связывающей пластины посредством оси вращения закреплен на свободном конце уплотняющей пластины. В утолщении ротора турбины установлена Г-образная подпружиненная рабочая заслонка турбины, имеющая возможность возвратно -вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины. Внешняя поверхность ротора компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности. 6 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания.
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 вращающимися ротором компрессора и ротором турбины, выполненными в виде параллельно 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. Ротор турбины, выполненный в виде диска с меньшим диаметром, 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 каналами для впуска в камеру сгорания рабочей смеси и перепускными каналами 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 С2, МПК7 F02B 53/08).
Основным недостатком этого двигателя является невысокая надежность вследствие сложности с обеспечением длительной работоспособности элементов камеры сгорания, поскольку ее внутренний цилиндр, подверженный влиянию высоких температур, выполнен вращающимся, что может привести к заклиниванию.
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 поверхность и внешнюю поверхность, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся ротор компрессора, выполненный в виде диска, снабженного выступом, расположенным на внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора, шириной, равной ширине ротора компрессора, и переменной высоты, увеличивающейся от внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора до максимальной высоты, размер которой позволяет ротору компрессора свободно вращаться внутри рабочего кольца компрессора, и уменьшающейся до внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора, причем в поперечном пазу выступа в зоне максимального сближения внешней цилиндрической поверхности ротора компрессора с внутренней поверхностью рабочего кольца компрессора, то есть в зоне максимальной высоты этого выступа установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазах выступа подпружиненные уплотняющие пластины, расположенные параллельно оси вала двигателя, и 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 двигателя, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе, с каналом для впуска рабочей смеси и впускным каналом для горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца. В рабочем кольце компрессора установлена подпружиненная рабочая заслонка компрессора, шириной, равной ширине ротора компрессора, выполненная в виде связывающей пластины, имеющей возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце компрессора, и размещения при максимальном ее рабочем ходе в углублении цилиндрической внутренней поверхности рабочего кольца компрессора. В утолщении ротора турбины установлена Г-образная подпружиненная рабочая заслонка турбины, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины. Корпус двигателя также снабжен внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца компрессора встроен ротор компрессора. Газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеет жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный через соединенный с этим валом редуктор с валом двигателя, встроен между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом компрессора и оборудован перепускным каналом, конфигурация которого аналогична конфигурациям канала корпуса для впуска рабочей смеси, выпускного канала для горящей рабочей смеси корпуса камеры сгорания, канала в рабочем кольце компрессора для впуска рабочей смеси, и канала в рабочем кольце компрессора для выпуска горящей рабочей смеси, причем перепускной канал установлен с возможностью совмещения с названными каналами. На цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, над камерой сгорания, расположен уплотняющий сегмент ротора турбины, выполненный с переменной высотой, плавно увеличивающейся от цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца компрессора до максимальной высоты и плавно уменьшающейся до цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца компрессора, с шириной, равной ширине рабочего кольца компрессора, и снабженный подпружиненной уплотняющей заслонкой, расположенной в зоне максимальной высоты уплотняющего сегмента и выполненной в виде пластины с шириной, равной ширине рабочего кольца. В камере сгорания установлена свеча зажигания. 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 2478803 С2, МПК F02B 53/08 (2006.01), F02B 55/02 (2006.01), F01C 1/46 (2006.01). F01C 19/04 (2006.01)).
Однако в качестве недостатков вышеуказанного двигателя можно отметить недостаточную надежность вследствие пониженной надежности уплотняющих пластин ротора компрессора из-за высоких ударных нагрузок, возникающих при «встрече» уплотняющих пластин с рабочей заслонкой ротора компрессора, особенно при высокой частоте вращения вала двигателя и пониженной надежности рабочей заслонки компрессора из-за высоких ударных нагрузок при «наезде» рабочей заслонки компрессора на выступ ротора компрессора, особенно при высоких скоростях вращения вала двигателя, что создает высокие скорости перемещения рабочей заслонки и ее удар о поверхность паза рабочего кольца, расположенного в рабочем кольце, и пониженную мощность из-за недостаточной эффективности уплотнений в камере сгорания, что приводит к снижению компрессии в камере сгорания.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с повышенной надежностью и мощностью.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, с параллельно установленными на валу двигателя вращающимся ротором компрессора, выполненным в виде диска с поперечным пазом, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотняющие пластины, расположенным на внешней поверхности ротора компрессора в зоне ее максимального сближения с внутренней поверхностью рабочего кольца, и вращающимся ротором турбины, выполненным в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку турбины, установленную в утолщении ротора турбины с возможностью возвратно - вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины, подпружиненную рабочую заслонку компрессора, связывающая пластина которой установлена в рабочем кольце с возможностью размещения при максимальном рабочем ходе в углублении внутренней поверхности рабочего кольца, камеру сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с каналом для впуска рабочей смеси и выпускным каналом для горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, газораспределительный стакан, днище которого связано через прикрепленный к нему вращающийся вал и через соединенный с этим валом редуктор с валом двигателя, взаимодействующий с камерой сгорания и оборудованный перепускным каналом, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, свечу зажигания, установленную в камере сгорания, согласно изобретению внешняя поверхность ротора компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального, не позволяющего внешней поверхности ротора компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца, на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности. Рабочая заслонка компрессора снабжена уплотняющей пластиной шириной, равной ширине ротора компрессора, установленной в пазу рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем посредством пружины, плотно прижимающей свободный, ближний к ротору компрессора, конец уплотняющей пластины к внешней поверхности ротора компрессора, и соединенной со связывающей пластиной осью вращения, причем связывающая пластина со сквозными отверстиями в средней ее части, установленная первой по ходу вращения вала двигателя, выполнена изогнутой в сторону оси вала двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца. При этом первый по ходу вращения вала двигателя конец связывающей пластины посредством оси закреплен в рабочем кольце с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг этой оси и перемещения поперек оси, а второй конец связывающей пластины посредством оси вращения закреплен на свободном конце уплотняющей пластины. Газораспределительный стакан выполнен с конусными внутренней и внешней боковыми поверхностями входящим в конусный паз корпуса камеры сгорания и установлен с возможностью плотного прижатия конусных внутренней и внешней поверхностей к соответствующим поверхностям конусного паза корпуса камеры сгорания.
Повышение надежности предлагаемого двигателя обеспечивается за счет снижения ударных нагрузок в сопряжении рабочей заслонки с внешней поверхностью ротора компрессора.
Повышение мощности предлагаемого двигателя обеспечивается за счет существенного снижения утечки воздуха из камеры сгорания, что приводит к увеличению степени сжатия, выполнением газораспределительного стакана с конусными боковыми поверхностями.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - разрез по линии А-А фиг. 1; на фиг. 3 - увеличенный вид камеры сгорания, разрез по линии А-А фиг. 1; на фиг. 4 - увеличенный вид газораспределительного механизма, разрез по линии Б-Б фиг. 2; на фиг. 5 - увеличенный вид ротора компрессора с уплотнениями; на фиг. 6 - ротор компрессора, вид по стрелке А фиг. 5, развертка.
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 на подшипниках 4, установленных в корпусе 5 двигателя (фиг. 1). Ротор 1 компрессора выполнен в виде круглого диска, ось которого совпадает с осью вращения вала 3 двигателя. Рабочее кольцо 6 двигателя, являющееся частью корпуса 5 двигателя, имеет рабочую цилиндрическую внутреннюю поверхность, обращенную в сторону ротора 1 компрессора, и рабочую цилиндрическую внешнюю поверхность (фиг. 1, 2). Ширина рабочего кольца 6 равна ширине ротора 1 компрессора.
Ротор 1 компрессора имеет возможность вращения внутри полости, заключенной между внешней боковой щекой 7 двигателя, внутренней боковой щекой 8 двигателя и внутренней цилиндрической поверхностью рабочего кольца 6 двигателя.
Внешняя поверхность ротора 1 компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального, на позволяющего внешней поверхности ротора 1 компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца 6 на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности, образуя таким образом более плавный «выступ» на внешней поверхности ротора 1 компрессора.
В зоне максимального значения диаметра ротора 1 компрессора, на внешней его поверхности выполнен поперечный паз 9, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотняющие пластины 10, которые плотно прижимаются к внутренней поверхности рабочего кольца 6 в зоне максимального сближения внешней поверхности ротора 1 компрессора с внутренней поверхностью рабочего кольца 6.
В рабочем кольце 6 размещена подпружиненная рабочая заслонка 11 компрессора, выполненная в виде двух пластин: связывающей пластины 12 и уплотняющей пластины 13 (фиг.2, 3). Связывающая пластина 12 выполнена изогнутой в сторону оси вала 3 двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца 6, и установлена в рабочем кольце 6 первой по ходу вращения вала 3 двигателя с возможностью размещения при максимальном ее рабочем ходе в углублении 14 внутренней поверхности рабочего кольца 6. Уплотняющая пластина 13 выполнена шириной, равной ширине ротора 1 компрессора и установлена в пазу 15 рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем за счет пружины 16, плотно прижимающей свободный, ближний к ротору 1 компрессора, конец уплотняющей пластины 13 к внешней поверхности ротора 1 компрессора. Первый по ходу вращения вала двигателя 3 конец связывающей пластины 12 посредством оси 17 закреплен в рабочем кольце 6 с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг этой оси и перемещением поперек оси 17, а второй конец этой пластины посредством оси 18 вращения закреплен в проушине 19 на свободном, ближнем к ротору 1 компрессора конце уплотняющей пластины 13. Таким образом, уплотняющая пластина 13 и связывающая пластина 12 соединены осью вращения 18. В средней части связывающей пластины 12 выполнены сквозные отверстия 20.
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 ротора 1 компрессора. Это утолщение расположено над цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 6. В утолщении ротора 2 установлена Г-образная рабочая заслонка 21, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси 22 (см. фиг. 2, 3). Ось 22 закреплена в утолщении ротора 2 на одном конце Г-образной рабочей заслонки 21 турбины по направлению вращения роторов 1 и 2 впереди второго конца этой заслонки. Торец второго конца заслонки 21 установлен с возможностью плотного прилегания к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца 6 посредством пружины 23.
Рабочее кольцо 6 выполнено таким образом, что ось внутренней поверхности совпадает с осью вращения вала 3 двигателя, а ось внешней поверхности рабочего кольца 6 смещена на величину Н относительно вращения оси вала 3 двигателя, не позволяющую этим поверхностям пересекаться. В рабочем кольце 6, в месте наибольшей высоты кольца, то есть в его наиболее широкой части, имеется отверстие 24, предназначенное для установки камеры сгорания 25. Ротор 1 компрессора, утолщение ротора 2 турбины и рабочее кольцо 6 расположены между двумя боковыми щеками: внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8, стянутыми болтами 26 и являющимися вместе с рабочим кольцом 6 основой корпуса 5 двигателя (фиг. 1). В щеках 7 и 8 на подшипниках 4 установлен вал 3 двигателя. Таким образом, ротор 1 компрессора, встроенный внутри рабочего кольца 6 между внешней 7 боковой щекой и внутренней 8 боковой щекой, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 6, внешней 7 боковой щекой и внутренней 8 боковой щекой; ротор 2 турбины с утолщением, расположенным над камерой сгорания 25, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 6, внешней 7 боковой щекой и внутренней 8 боковой щекой.
Камера сгорания 25, расположенная между роторами 1 и 2, снабжена корпусом 27, выполненным в виде цилиндра и размещенным в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца 6 (фиг. 3, 4). Корпус 27 жестко закреплен в корпусе 5 двигателя посредством крышки 28. На боковой поверхности корпуса 27 расположен канал 29 для впуска рабочей смеси и выпускной канал 30 для горящей рабочей смеси. В торце камеры сгорания 25, в центре крышки 28 имеется отверстие 31 для свечи зажигания 32 (фиг. 1, 4).
Корпус 27 камеры сгорания 25 со стороны ротора 2 турбины в средней части имеет круговой конусообразный паз, в который входит подпружиненный газораспределительный стакан 33, взаимодействующий с камерой сгорания 25, выполненный с конусными внешней и внутренней боковыми поверхностями и установленный с возможностью плотного прижатия конусных поверхностей к соответствующим внешней и внутренней боковым поверхностям конусного паза корпуса 27 камеры сгорания 25 и вращения в пазу корпуса 27. В днище газораспределительного стакана 33 имеется углубление 34, предназначенное для соединения газораспределительного стакана 33 с валом 35, связанным через механический редуктор 36 с валом 3 двигателя.
Боковая поверхность газораспределительного стакана 33 оборудована перепускным каналом 37, имеющим возможность совмещения с каналом 29 для впуска рабочей смеси, с каналом 38 в рабочем кольце 6 для впуска рабочей смеси, с выпускным каналом 30 для горящей рабочей смеси и с каналом 39 в рабочем кольце 6 для выпуска горящей рабочей смеси. Каналы 29, 30, 37, 38 и 39 выполнены прямоугольной формы, и конфигурации этих каналов совпадают, что позволяет им совмещаться друг с другом для перепуска рабочей смеси согласно фазам газораспределения.
На боковых поверхностях ротора 1 компрессора в верхней части выполнены пазы 40, в которых установлены подпружиненные П-образные уплотняющие пластины 41, верхняя поверхность которых совпадает с конфигурацией внешней поверхности ротора 1 компрессора. Наружные торцевые поверхности пластин 41 за счет пружин плотно прижимаются к внешней боковой щеке 7 и внутренней боковой щеке 8 (фиг. 5,). Во внутреннем пазу П-образной уплотняющей пластины 41 расположена распорная уплотняющая пластина 42. Верхние поверхности П-образных уплотняющих пластин 41 имеют выступы 43 и впадины 44, совпадающие по размерам и конфигурации с выступами 45 и впадинами 46, выполненными на внешней поверхности ротора 1 компрессора, причем выступы 43 пластин 41 входят во впадины 46, а выступы 45 - во впадины 44 (фиг. 5, 6).
Таким образом, уплотнение между внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8 и боковыми поверхностями ротора 1 осуществляется за счет введения на внешней поверхности ротора 1 компрессора П-образных уплотняющих пластин 41, составляющих единое целое с ротором 1 компрессора, имеющих возможность перемещаться параллельно валу 3 двигателя и плотно прижиматься за счет пружин своими внешними торцами к боковым поверхностям внешней боковой щеки 7 и внутренней боковой щеки 8 (фиг. 1, 5, 6).
На внешней поверхности рабочего кольца 6 вблизи камеры сгорания 25 имеется выступ 47, в котором установлена подпружиненная уплотняющая пластина 48 (фиг. 3).
Рабочая полость компрессора, образованная наружной поверхностью ротора 1 компрессора, внутренней цилиндрической поверхностью рабочего кольца 6 двигателя, внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8, разделена рабочей заслонкой 11 компрессора и уплотняющими пластинами 10 на камеру впуска 49 и камеру сжатия 50 (фиг. 2, 3).
Рабочая полость турбины, образованная внутренней поверхностью ротора 2 турбины, цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 6, внешней боковой щекой 7 и внутренней боковой щекой 8, разделена Г-образной рабочей заслонкой 21 турбины и уплотняющей пластиной 48 на камеру рабочего хода 51 и камеру выпуска 52 (фиг. 2).
В боковой щеке 7 выполнен впускной канал 53, предназначенный для соединения камеры впуска 49 с впускным трактом системы впуска рабочей смеси. В боковой щеке 7 выполнен выпускной канал 54, предназначенный для соединения камеры выпуска 52 с атмосферой. Внутри рабочего кольца 6 образованы полости 55 для рубашки системы охлаждения (фиг. 2).
Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено:
- стрелкой на фиг. 2, 3 - направление вращения роторов 1, 2 и газораспределительного стакана 33;
- пунктирными линиями на фиг. 2, 3 - канал 53, предназначенный для соединения камеры впуска 49 с системой впуска рабочей смеси, и канал 54, предназначенный для соединения камеры выпуска 52 с атмосферой;
- пунктирными стрелками на фиг. 2, 3 - направления движения рабочей смеси и отработавших газов.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
За начало отсчета принимаем положение ротора 1 компрессора, когда его уплотняющие пластины 10 расположены по центру камеры сгорания 25 (фиг. 2). Вращение роторов 1, 2 происходит по часовой стрелке со стороны свечи зажигания 32 (фиг. 1, 2). Двигатель работает на жидком или газообразном топливе и имеет стандартную систему питания.
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 уплотняющей пластиной 13 рабочей заслонки 11 компрессора создается разряжение, и порция рабочей смеси по каналу 53 поступает в камеру впуска 49 (фиг. 2, 3).
2 такт - сжатие - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 720° и заканчивается тогда, когда связывающая пластина 12 полностью войдет в углубление 14 внутренней поверхности рабочего кольца 6. В этот момент газораспределительным стаканом 33 перекрываются канал 29 в корпусе 27 камеры сгорания и канал 38 в рабочем кольце 6 для впуска рабочей смеси, соединяющие камеру сжатия 50 с камерой сгорания 25 (фиг. 3, 4). На угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 520°-540° в зависимости от установки фаз газораспределения рабочая смесь предварительно сжимается в камере сжатия 50, пока каналы 29, 37 и 38 не начнут совмещаться. После начала совмещения каналов 29, 37 и 38 предварительно сжатая рабочая смесь начнет поступать в камеру сгорания 25 и будет дальше сжиматься в камере сгорания 25 вплоть до 720° поворота вала 3 двигателя, то есть до момента перекрытия газораспределительным стаканом 33 каналов 29 и 38. В этот момент рабочая смесь окажется в сжатом состоянии в камере сгорания 25.
3 такт - рабочий ход - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 720° до 1080°. При этом, при угле поворота вала 3 двигателя, равном 700°±угол опережения зажигания, происходит воспламенение рабочей смеси в камере сгорания 25 за счет проскакивания искры в свече зажигания 32 (фиг. 1, 3, 4). В этот же момент начинают совмещаться перепускной канал 37 газораспределительного стакана 33 с выпускными каналами 30 и 39. Через образовавшуюся и постоянно увеличивающуюся за счет вращения газораспределительного стакана 33 щель горящая рабочая смесь устремляется в камеру рабочего хода 51 (фиг. 1, 2, 3). За счет горения рабочей смеси создается высокое давление, которое воздействует на Г-образную рабочую заслонку 21 турбины, расположенную в утолщении ротора 2 турбины, заставляя ротор 2 турбины вращаться и создавать крутящий момент на валу 3 двигателя.
4 такт - выпуск - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 1080° до 1440°. При этом отработавшие газы из камеры выпуска 52 по каналу 54 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 ротора 1 компрессора и ротора 2 турбины от 0° до 360° в рабочей полости ротора 1 компрессора (см. фиг. 2, 3) происходит одновременно сжатие рабочей смеси в камере сжатия 50 и впуск рабочей смеси в камеру впуска 49, а в рабочей полости ротора 2 турбины происходит одновременно рабочий ход в камере рабочего хода 51 и выпуск отработавших газов из камеры выпуска 52. Таким образом, полный цикл работы двигателя совершается на угле поворота вала 3 двигателя, равном 360°.
Использование предлагаемого изобретения повышает надежность работы двигателя за счет более плавного изменения скорости движения рабочей заслонки компрессора и исключения ударных нагрузок в сопряжении рабочей заслонки с внешней поверхностью ротора компрессора, а повышение мощности работы двигателя обеспечивается изменением конструкции газораспределительного стакана, позволяющей значительно уменьшить утечки сжатой рабочей смеси из камеры сгорания, что позволяет повысить степень сжатия.
Claims (1)
- Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, ось которой смещена относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, с параллельно установленными на валу двигателя вращающимся ротором компрессора, выполненным в виде диска с поперечным пазом, в котором размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения подпружиненные уплотняющие пластины, расположенным на внешней поверхности ротора компрессора в зоне ее максимального сближения с внутренней поверхностью рабочего кольца, и вращающимся ротором турбины, выполненным в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем и имеющим утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине ротора компрессора, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку турбины, установленную в утолщении ротора турбины с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении ротора турбины, подпружиненную рабочую заслонку компрессора, связывающая пластина которой установлена в рабочем кольце с возможностью размещения при максимальном рабочем ходе в углублении внутренней поверхности рабочего кольца, камеру сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с каналом для впуска рабочей смеси и выпускным каналом для горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, газораспределительный стакан, днище которого связано через прикрепленный к нему вращающийся вал и через соединенный с этим валом редуктор с валом двигателя, взаимодействующий с камерой сгорания и оборудованный перепускным каналом, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен ротор компрессора, свечу зажигания, установленную в камере сгорания, отличающийся тем, что внешняя поверхность ротора компрессора выполнена плавно увеличивающейся от минимального значения до максимального, не позволяющего внешней поверхности ротора компрессора соприкасаться с внутренней поверхностью рабочего кольца, на одной четверти поверхности и плавно уменьшающейся от максимального значения до минимального на другой четверти поверхности, рабочая заслонка компрессора снабжена уплотняющей пластиной шириной, равной ширине ротора компрессора, установленной в пазу рабочего кольца с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем посредством пружины, плотно прижимающей свободный ближний к ротору компрессора конец уплотняющей пластины к внешней поверхности ротора компрессора, и соединенной со связывающей пластиной осью вращения, причем связывающая пластина со сквозными отверстиями в средней ее части, установленная первой по ходу вращения вала двигателя, выполнена изогнутой в сторону оси вала двигателя по диаметру, равному внутреннему диаметру рабочего кольца, при этом первый по ходу вращения вала двигателя конец связывающей пластины посредством оси закреплен в рабочем кольце с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг этой оси и перемещения поперек оси, а второй конец связывающей пластины посредством оси вращения закреплен на свободном конце уплотняющей пластины, газораспределительный стакан выполнен с конусными внутренней и внешней боковыми поверхностями входящим в конусный паз корпуса камеры сгорания и установлен с возможностью плотного прижатия конусных внутренней и внешней поверхностей к соответствующим поверхностям конусного паза корпуса камеры сгорания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136800A RU2698993C1 (ru) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136800A RU2698993C1 (ru) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2698993C1 true RU2698993C1 (ru) | 2019-09-02 |
Family
ID=67851799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018136800A RU2698993C1 (ru) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2698993C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0085427A1 (de) * | 1982-02-02 | 1983-08-10 | Walter Röser | Viertaktverbrennungsmotor |
US4657009A (en) * | 1984-05-14 | 1987-04-14 | Zen Sheng T | Closed passage type equi-pressure combustion rotary engine |
KR100936347B1 (ko) * | 2009-05-06 | 2010-01-12 | 기덕종 | 분리형 로터리 엔진 |
RU2410554C2 (ru) * | 2008-07-24 | 2011-01-27 | Вилен Григорьевич Первунин | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
RU122445U1 (ru) * | 2012-01-30 | 2012-11-27 | Николай Дмитриевич Щукин | Двигатель внутреннего сгорания |
RU2478803C2 (ru) * | 2011-04-04 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
RU2538990C1 (ru) * | 2013-06-04 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
-
2018
- 2018-10-18 RU RU2018136800A patent/RU2698993C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0085427A1 (de) * | 1982-02-02 | 1983-08-10 | Walter Röser | Viertaktverbrennungsmotor |
US4657009A (en) * | 1984-05-14 | 1987-04-14 | Zen Sheng T | Closed passage type equi-pressure combustion rotary engine |
RU2410554C2 (ru) * | 2008-07-24 | 2011-01-27 | Вилен Григорьевич Первунин | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
KR100936347B1 (ko) * | 2009-05-06 | 2010-01-12 | 기덕종 | 분리형 로터리 엔진 |
RU2478803C2 (ru) * | 2011-04-04 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
RU122445U1 (ru) * | 2012-01-30 | 2012-11-27 | Николай Дмитриевич Щукин | Двигатель внутреннего сгорания |
RU2538990C1 (ru) * | 2013-06-04 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2478803C2 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
KR101711778B1 (ko) | 회전 피스톤 기계 및 제어 기어 장치 | |
JP3943078B2 (ja) | 回転式シリンダを備えたピストン往復機関 | |
US6776136B1 (en) | Elliptical rotary engine | |
JP2015222077A (ja) | ローラ制御式ベーンを有する回転機械 | |
US4038948A (en) | Rotary internal combustion engine | |
KR20070060078A (ko) | 동심 내연 로터리 기관 | |
CN109339940B (zh) | 一种转子与定子间导流式转子内燃机 | |
RU2720879C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2351780C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2538990C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2687659C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2698993C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
US4288981A (en) | Turbine-type engine | |
RU2666716C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2427716C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2659639C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
KR20110003396A (ko) | 감람형 회전식 엔진 | |
RU2706092C2 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2647751C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2805946C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2597333C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2598967C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2755758C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2193676C2 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201019 |