РАДИАЛЬНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВАНКЕЛЯ
RADIAL SEAL FOR WANKEL ENGINE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции двигателя Ванкеля, насосах, компрессорах и других объемных машинах на основе двигателя Ванкеля.
Известны радиальные уплотнения двигателя Ванкеля по а.с. SU 1788303 А1, F01C 19/00, 1993; а.с. SU 673746 A1, F01C 19/02, 1979; заявке RU 94002896 А1, F01C 19/00, 20.06.1996 и др. В этих изобретениях в вершинах ротора устанавливаются дополнительные элементы для уплотнения. Все они не обеспечивают надежного уплотнения между рабочими полостями двигателя, так как не обеспечивают достаточного уплотнения между уплотняющими элементами и уплотняемыми поверхностями.
Известно радиальное уплотнение двигателя Ванкеля по патенту JP 60259702 А, F01C 19/02, 1985, где на оси кривошипа вала выполнен кулачок, в роторе выполнены пазы, в которых размещены дополнительные уплотнительные элементы с возможностью перемещения в радиальном направлении, в полости ротора двигателя размещены приводы. При вращении вала кулачок посредством приводов перемещает дополнительные уплотнительные элементы, прижимая их к уплотняемой поверхности корпуса двигателя, при этом в цепочке - кулачок, привод, уплотняющий элемент и уплотняемая поверхность выполнены беззазорно, находятся в постоянном контакте. В данном изобретении для выполнения двух рядов дополнительных уплотнений необходимо два кулачка, это усложняет конструкцию кривошипа двигателя. Данное изобретение принято в качестве прототипа.
Предложение дает возможность выполнения двух-, трехрядного уплотнения посредством одного кулачка и упрощает конструкцию кривошипа.
Предлагается радиальное уплотнение для двигателя Ванкеля, включающего кулачок, выполненный на оси кривошипа, при этом в корпусе ротора размещен привод, в роторе выполнены пазы, в которых с возможностью перемещения в радиальном направлении размещены уплотнительные элементы, при вращении вала двигателя кулачок посредством привода прижимает уплотнительный элемент к уплотняемой поверхности - эпитрохоиде двигателя, при этом в цепочке - кулачок, привод, уплотнительный элемент и уплотняемая поверхность выполнены беззазорно, находятся в постоянном контакте, где привод состоит из толкателя и равноплечего рычага, кулачок посредством толкателя перемещает ось равноплечего рычага, который своими концами прижимает два уплотнительных элемента до и после вершины ротора к уплотняемой поверхности. Предложение поясняется чертежами.
На фиг.1 показано радиальное уплотнение, где дополнительные уплотнительные элементы до и после вершины ротора прижимаются к уплотняемой поверхности приводом, состоящим из равноплечего рычага и толкателя посредством одного кулачка. Концы равноплечего рычага прижимают уплотнительные элементы до и после вершины ротора к уплотняемой поверхности, а ось равноплечего рычага прижимается кулачком через толкатель.
На фиг.2 показан вариант I вида А-А на фиг.1 с приводом, где выполнен кулачок в средней части оси кривошипа, толкатели перпендикулярны к оси кривошипа.
На фиг.3 показан вариант II вида А-А - продольный разрез радиального уплотнения с приводом, где кулачок расположен сбоку от опорной поверхности ротора, привод состоит из толкателя и дополнительного рычага, ось которого упирается в ось равноплечего рычага, один конец упирается в поверхность ротора, другой прижимается к кулачку через толкатель.
2
1
Радиальное уплотнение состоит из кулачка 1, выполненного на оси кривошипа 2 вала 3, на котором вращается ротор 4, привода, состоящего из толкателя 5 и равноплечего рычага 12, двух уплотнительных элементов 6. Радиальное уплотнение работает следующим образом. В процессе работы двигателя кулачок 1 совместно с осью кривошипа 2 вала 3 вращается со скоростью ω1. При этом ротор 4 вращается со скоростью ω=1/3ω, кулачок 1 вращается относительно ротора 4 и перемещает толкатель 5, перемещает и поворачивает в зависимости от положения уплотнительных элементов равноплечий рычаг 12, перемещает два уплотнительных элемента 6, прижимая последние к уплотняемой поверхности 7 корпуса двигателя. Толкатель 5 и равноплечий рычаг 12 находятся в корпусе ротора 4, уплотнительные элементы 6 - в пазах ротора. Уплотняемая поверхность 7 - эпитрохоида определяется параметрами двигателя. При вращении вала 3 по уплотняемой поверхности 7 с постоянным линейным контактом перемещаются два уплотнительных элемента 6, которые без зазора контактируют с равноплечим рычагом 12. Ось равноплечего рычага 12 перемешается по пазу вдоль оси 13, пересекающей ось кривошипа 2 и вершину 10 ротора 4. Сумма перемещений уплотнительных элементов определяет перемещение и поворот равноплечего рычага 12, который контактирует с толкателем 5, последний с постоянным линейным контактом перемещается по поверхности кулачка 1. Таким образом, профиль кулачка 1 задается геометрическим построением исходя из параметров уплотняемой поверхности 7, уплотнительного элемента 6, равноплечего рычага 12, толкателя 5 и профилей контактирующих поверхностей. Кулачок 1 выполняется симметрично относительно оси, пересекающей оси кривошипа 2 и оси 8 вала 3. Вышеперечисленное обеспечивает постоянное касание между уплотнительным элементом и уплотняемой поверхностью на всех режимах работы двигателя, следовательно, и надежное уплотнение рабочих полостей двигателя. С учетом существующего уплотнения в вершине ротора предложение позволяет выполнить трехрядное уплотнение. Для выборки конструктивных и эксплуатационных зазоров в уплотнительном элементе выполняется паз, в котором размещается подпружиненная прижимная планка 9, или сам уплотнительный элемент выполняется подпружиненным - между уплотнительным элементом и приводом устанавливается пружина 11.
Равноплечий рычаг 12 может быть выполнен и несимметричным, в этом случае кулачок 1 выполняется несимметричным.
В продольном сечении А-А кулачок может быть выполнен в середине опорной поверхности кривошипа 2, толкатель выполняется перпендикулярно к оси кривошипа 2 (вариант I, фиг.2). Кулачок может быть выполнен сбоку от опорной поверхности (вариант II, фиг.3). В этом случае толкатель выполняется составным. В продольном разрезе радиального уплотнения кулачок расположен сбоку от опорной поверхности кривошипа 2, привод состоит из толкателя 5 и дополнительного рычага 15, ось которого упирается в ось равноплечего рычага 14, один конец дополнительного рычага 15 упирается в поверхность ротора 4, другой приводится в движение толкателем 5 от кулачка 1. Толкатель может быть выполнен и под острым углом к кривошипу 2, а кулачок расположен сбоку от опорной поверхности кривошипа 2.