Корпус роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания и может быть использована при изготовлении корпуса двигателя.
Наиболее интенсивное тепловыделение в двигателе имеет место на такте расширения продуктов сгорания и в процессе продолжающегося при этом сгорания топлива, поэтому возникает необходимость теплоизоляции внутренней поверхности в зонах горения и расширения. При работе двигателя дополнительное снижение теплоотвода от горячих газов в систему охлаждения достигается за счет теплоизоляции внутренней поверхности зоны выпускного канала.
Известен корпус роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с расположенными в нем впускным и выпускным каналами и каналами охлаждения (US 4021163, 1977). Существенным недостатком известного технического решения является отсутствие теплоизоляции на поверхности выпускного канала, что приводит к повышению степени теплоотвода от горячих газов в каналы охлаждения, в результате чего снижается эффективность двигателя.
2
3
2
3
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является корпус роторно-поршневого двигателя с расположенным в нем выпускным каналом и нанесенным на внутреннюю поверхность выпускного канала теплоизоляционным покрытием, выполненным из композиционного материала (RU 5823, 1998). В известном техническом решении покрытие внутренней поверхности выпускного канала выполнено из композиционного материала, состоящего из твердых включений фазы α - AlO, распределенной в матрице из γ - AlO и соединениях муллита
2
3
2
3AlO*2SiO.
Существенным недостатком известного технического решения является недостаточная эффективность снижения теплоотвода от горячих газов через систему охлаждения корпуса.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в повышении эффективности роторно-поршневого двигателя за счет снижения теплоотвода от горячих газов через систему охлаждения корпуса.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемой полезной модели, заключается в снижении теплопроводности материала покрытия внутренней поверхности выпускного канала.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в корпусе роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с расположенным в нем выпускным каналом и нанесенным на внутреннюю поверхность выпускного канала теплоизоляционным покрытием, выполненным из композиционного материала, покрытие внутренней поверхности выпускного канала выполнено из композиционного материала на основе пеноциркона в соотношении компонентов, масс. %:
диоксид циркония (ZrO<sub>2</sub>)
65-70
гидроксид алюминия (Al(ОН)<sub>3</sub>)
1,0-1,5
алюминиевая пудра
2,0-3,0
алюмохромфосфатное связующее (CrAl<sub>3</sub> H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)
20-25
полиметилсилоксан
остальное
Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как выполнение покрытия внутренней поверхности выпускного канала из композиционного материала на основе пеноциркона с определенным соотношением компонентов обеспечивает снижение теплопроводности материала покрытия внутренней поверхности выпускного канала.
Настоящая полезная модель поясняется следующим описанием и иллюстрациями, где
на фиг. 1 изображена схема предлагаемого корпуса роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с выпускным каналом;
на фиг. 2 представлена таблица сравнительных параметров известного и предложенного технического решения.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1 - корпус роторно-поршневого двигателя;
2 - выпускной канал;
3 - система охлаждения корпуса.
Корпус 1 роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, изготовленный из алюминиевого сплава, включает расположенный в стенках выпускной канал 2 (см. фиг. 1), на внутренней поверхности которого нанесено теплоизоляционное покрытие, выполненное из композиционного материала на основе пеноциркона в соотношении компонентов, масс. %:
диоксид циркония (ZrO<sub>2</sub>)
65-70
гидроксид алюминия (Al(OH)<sub>3</sub>)
1,0-1,5
алюминиевая пудра
2,0-3,0
алюмохромфосфатное связующее (CrAl<sub>3</sub> H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)
20-25
полиметилсилоксан
остальное
3
Применение композиции для получения пеноциркона, состоящей из диоксида циркония, гидроксида алюминия, алюминиевой пудры, алюмохромфосфатного связующего и силиконовой жидкости в виде полиметилсилоксана, позволяет получить материал, способный затвердевать без внешнего нагрева. На внутреннюю поверхность выпускного канала 2 корпуса 1 при температуре 20-25°C осуществляется нанесение указанного материала, при этом происходит его затвердевание. В результате образуется теплоизоляционное покрытие с плотностью 0,9 г/см, коэффициентом теплопроводности на уровне 0,13-0,15 Вт/м*К, пределом прочности до 5 МПа и температурой начала размягчения 1820°C. Оптимальное соотношение составляющих компонентов в покрытии внутренней поверхности выпускного канала 2 корпуса 1 обеспечивает пониженную теплопроводность материала покрытия, что позволяет снизить теплоотвод от горячих газов через систему 3 охлаждения корпуса за счет теплоизоляции внутренней поверхности выпускного канала 2 корпуса 1.
Для оценки свойств покрытия внутренней поверхности выпускного канала 2 были проведены испытания композиционного материала на основе пеноциркона при различных соотношениях компонентов, масс. %:
рецептура 1
диоксид циркония (ZrO<sub>2</sub>)
65
гидроксид алюминия (Al(OH)<sub>3</sub>)
1,5
алюминиевая пудра
3
алюмохромфосфатное связующее (CrAl<sub>3</sub> H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)
25
полиметилсилоксан
остальное
рецептура 2
диоксид циркония (ZrO<sub>2</sub>)
70
гидроксид алюминия (Al(OH)<sub>3</sub>)
1
алюминиевая пудра
2
алюмохромфосфатное связующее (CrAl<sub>3</sub> H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)
20
полиметилсилоксан
остальное
рецептура 3
диоксид циркония (ZrO<sub>2</sub>)
66
гидроксид алюминия (Al(ОН)<sub>3</sub>)
1,4
алюминиевая пудра
2
алюмохромфосфатное связующее (CrAl<sub>3</sub> H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)
23
полиметилсилоксан
остальное
рецептура 4
диоксид циркония (ZrO<sub>2</sub>)
67
гидроксид алюминия (Al(OH)<sub>3</sub>)
1,3
алюминиевая пудра
2,5
алюмохромфосфатное связующее (CrAl<sub>3</sub> H<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>)
24
полиметилсилоксан
остальное
При этом приведенные в рецептурах диапазоны соотношений компонентов не должны толковаться, как ограничивающие область предлагаемого технического решения.
Полученные результаты исследования покрытий, выполненных в соответствии с указанными выше рецептурами предлагаемого технического решения и прототипа, представленные в таблице (см. фиг. 2) показывают, что:
- максимальное значение коэффициента теплопроводности исследуемых покрытий, изготовленных в соответствии с предложенными рецептурами (в диапазоне рабочих температур до 1800°C), ниже минимального значения коэффициента теплопроводности покрытий прототипа (в диапазоне рабочих температур до 800°C) в 25 раз;
- отклонения в значениях коэффициентов теплопроводности композиционного материала исследуемых покрытий, изготовленных в соответствии с рецептурами 1-4, находятся в допустимых пределах измерений.
Таким образом, выполнение покрытия внутренней поверхности выпускного канала из композиционного материала на основе пеноциркона при определенном соотношении компонентов позволяет повысить эффективность роторно-поршневого двигателя за счет снижения теплоотвода от горячих газов через систему охлаждения корпуса.