SU1325174A1 - Роторный двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двига- телестроению, в частности к роторньтм двигател м внутреннего сгорани . Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности теплообмена двигател  путем интенсивного отвода тепла с внутренней поверхности ротора. Двигатель содержит корпус, в котором на параллельных валках установлены два ротора, взаимодействующие между собой . Внутри роторов выполнены полости , заполненные теплоносителем. Полости выполнены в виде замкнутых каналов , расположенных в плоскости вращени  ведущего ротора. Одна из стенок ведущего ротора выполнена в виде вставки с коэффициентом теплового расширени  меньшим, чем у основного ротора. Замкнутые каналы могут быть выполнены в виде ребер, закрытых пластиной, или в виде трубчатых элементов , например трубок, навитых в виде змеевика. При работе теплоноситель циркулирует в полост х навстречу вращению ротора и обеспечивает перенос тепла от более нагретой стенки ротора к менее нагретой, подверженной интенсивному охлаждению. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. i СЛ

Description

113

Изобретение относитс  к двигателе- строению, в частности к роторным двигател м внутреннего сгорани , и может быть использовано в качестве малогабаритных силовых установок тран- спортных средств, например в летательных аппаратах.

Цель изобретени  - повьгаение эффективности теплообмена путем интенсивного отвода тепла от наиболее на- гретых элементов роторов к менее нагретым .

На фиг. 1 изображен роторный двигатель , разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант исполнени  с каналами из трубчатых элементов, разрез Б-В на фиг. 1.

Двигатель содержит корпус 1 с рабочей полостью, образованной двум  пересекающимис  цилиндрическими по- верхност ми, в которой с возможностью однонаправленного синхронного вращени  установлены ведущий и ведомый 3 роторы,поверхности которых образованы дугами окружностей,кинематическ св зсшные синхронизирующей передачей (не показано) .Роторы 2 и 3 и корпус 1 образуют камеру 4 сжати , камеру 5 сгорани , расположенную внутри ведомого ротора 3, и камеру 6 расширени . Камера 5 сгорани  включает два впускных канала 7, разнесенные по длине ротора 3, и один выпускной канал 8. Внутри камеры 5 установлена форсунка 9 дл  впрыска топлива.

В торцевых крышках корпуса 1 выполнены два впускных окна 10 дл  продувки рабочего тракта сжатым воздухом и выпускной патрубок 11. Внутри ведущего ротора 2 выполнена полость

12,по периферии которой на внутренней стенке ротора выполнены каналы

13,расположенные в плоскости вращени  и заполненные жидким или газо- образным теплоносителем, например натрием или гелием.

Возможны различные варианты исполнени  устройства. На фиг. 1 и 2 изображен вариант с исполнением ка- налов в виде ребер 14, закрытых дефлектором 15. При газообразном теплоносителе дефлектор 15 может быть выполнен в виде отдельной детали, плотно прилегающей к ребрам. При жидком теплоносителе, по крайней мере, торцовые кра  дефлектора должны быть соединены со стенкой ротора герметично . Во всех случа х предпочтитель7 - . 2 но герметичное соединение дефлектора

с выступами ребер, например, сваркой и высокотемпературным припоем.

Вариант исполнени  устройства на фиг. 3 характеризуетс  исполнением каналов в виде замкнутых трубчатых элементов, выполненных или в виде набора колец, расположенных в плоскости вращени , или в виде змеевика 16 из трубы, согнутой по винтовой линии, концы которой соединены емкост ми 17 большего, чем у трубы, диаметра , расположенными ближе к оси вращени  относительно остальных элементов змеевика. Целесообразна установка в полости основного ротора дву змеевиков 16 и 18 с разным направлением навивки, причем дл  указанного на фиг. 1 направлени  вращени  роторов рекомендуетс  исполнение левого змеевика 16 с правым направлением навивки, а правого змеевика 18 - с левым направлением навивки.

Трубчатые элементы плотно (например , высокотемпературной пайкой и заливкой по методу, подобному альфин- процессу) соедин ютс  со стенками ротора и заполн ютс  жидким теплоносителем с коэффициентом заполнени  меньше единицы (в каналах должно оставатьс  некоторое свободное прост- ранство).

Стенки ведущего ротора 2 могут бы быть выполнены из разных материалов На задней относительно направлени  вращени  стенке ротора вварена вставка 19 из материала с меньшим, чем у основного материала, коэффищгентом теплового расширени .

Двигатель работает следующим образом .

При вращении роторов осуществл етс  продувка камеры сжати  воздухом через окна 10, сжатие воздуха в камере 4 и его вытеснение в камеру 5 сгорани , впрыск топлива через форсунку 9, воспламенение смеси от высокой степени сжати  и калильного зажигани , расширение продуктов сгорани  в камере 6 и выпуск их через . патрубок 11.

В процессе работы двигател  передн   относительно направлени  вращени  стенка ведущего ротора 2 контактирует в основном с воздухом, сжимаемым в камере 4, а задн   стенка - с продуктами сгорани  в процессе их расширени , поэтому последн  

313

нагреваетс  до значительно более высокой температуры. Соответственно теплоноситель, наход щийс  в передней части каналов 13, имеет температуру ниже, а массовую плотность вы- ше, чем теплоноситель в задней части каналов.

Разность плотности теплоносител  в поле центробежных сил вращающегос  ротора 2 приводит к разности центро- бежного напора в передней и задней част х каналов 13, обеспечивающей перепад гидростатического давлени  и циркул цию теплоносител  в направлении , противоположном направлению вращени , Указанное движение теплоносител  обеспечивает перенос тепла от задней стенки ведущего ротора к передней, приводит к снижению неравномерности нагрева ротора 2, его температурных деформаций, способствует стабильности зазоров в бесконтактных уплотнени х между роторами и корпусом .

Циркул ци  теплоносител  возможна только при некоторой разности температур задней и передней стенок (пор дка 50). Следовательно, полна  термостабилизаци  ротора 2 невозможна . Устранение остаточных температурных деформаций обеспечиваетс  исполнением задней стенки в виде вставки 19 из материала с меньшим коэффициентом теплового расширени .

Дополнительные емкости 17 обеспе- чивают посто нное заполнение змеевика теплоносителем при изменени х его объема вследствие теплового расширени , т,е, вьшолн ют функции термокомпенсаторов . Противоположное направ- ление навивки двух змеевиков 16 и 18 обеспечивают подвод наиболее холодного теплоносител  к наиболее нагретой части ротора.

Термостабилизаци  ведущего ротора (выравнивание контрастов температурных полей) устран ет изменени  геометрической формы ротора вследствие температурных деформаций, обеспечивает минимальные зазоры в бесконтакт- ных уплотнени х, следовательно, снижает потерн, обусловленные утечками

744

рабочего тела, повьш1ает КПД и мощность двигател .

Кроме того, термостабилизаци  снижает максимальную температуру ведущего ротора, что при равной его теплонапр женности позвол ет увеличить цикловую подачу топлива и максимальную температуру продуктов сгорани , удельную мощность и эффективный КПД.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1,Роторный двигатель внутреннего сгорани , содержащий коопус с рабочей полостью, образованной двум  пересекающимис  цилиндрическими поверхност ми , ведущий ротор и ведомый ротор с камерой сгорани , снабженные внутренними полост ми, содержащими теплоноситель, причем поверхности роторов образованы дугами окружностей, отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  эффективности теплообмена , полости теплоносител  выполнены в виде замкнутых каналов, расположенных в плоскости вращени  ведущего ротора на его внутренней периферийной поверхности, а задн   по направлению вращени  стенка основного ротора вьшолнена в виде вставки с коэффициентом теплового расширени  меньшим, чем у основного ротора.

   2,Двигатель по п, 1, о т л и - чающийс  тем, что каналы выполнены в виде ребер, закрытых пластиной .

   3,Двигатель по п, 1, о т л и - чающийс  тем, что каналы выполнены в виде трубчатых элементов.

   4,Двигатель по пп. 1-3, отличающийс  тем, что трубчатые элементы навиты в виде змеевика, а их концы соединены отрезком трубы большего диаметра, размещенным вблизи оси вращени  ротора.

   5,Двигатель по пп. 1-3 и 4, отличающийс  тем, что змееви выполнен из двух частей с противоположным направлением навивки трубчатых элементов.

   Ч I )5 2.)3,

   12

   7 б

   Фиг.

   А-Л

   Б-Б

   Фиг.3