РОТАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с вращающимся ротором.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, в корпусе которого размещен ротор со смещением по отношению к оси корпуса двигателя (патент США №4688531). В роторе данного двигателя выполнены радиальные расточки, в которых размещены гильзы цилиндров с возможностью скольжения в радиальном направлении. При работе данного двигателя гильзы движутся вместе с ротором в окружном направлении и также возвратно-поступательно в радиальных расточках ротора. Поршни размещены в гильзах цилиндра и движутся только в окружном направлении вместе с ротором. Изменение объема между поверхностью поршня и поверхностью гильзы цилиндра происходит в результате радиального перемещения гильз цилиндра и обеспечивает всасывание горючей смеси через входное окно, затем сжатие в цилиндре и выпуск в рабочие камеры, которые образованы внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью ротора в радиальном направлении. Сгорание топлива происходит в рабочих камерах. Разность давлений в рабочих камерах вызывает вращение ротора. Для выхлопа отработавших газов предусмотрены выхлопные и продувочные отверстия. Воздух в продувочные отверстия подается вентилятором.
Недостатком данного двигателя является низкая надежность, поскольку в процессе работы наружная поверхность гильзы цилиндра нагревается до высокой температуры в рабочих камерах, где происходит сгорание топлива, и контактирует с ротором в радиальных расточках. В зоне контакта гильз и ротора возникает большое трение, поскольку в радиальных расточках ротора возникает усилие, вызывающее вращение ротора.
Известен также роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ №2613012, в котором ротор выполнен в виде треугольника Рело и расположен эксцентрично в цилиндрической полости статора. Внутренняя поверхность корпуса выполнена в виде эллипса. В вершинах ротора равномерно друг от друга под 120 градусов выполнены три паза, а в пазах размещены П-образные лопатки в виде прямоугольных поршней или прямоугольных подпружиненных поршней. В вершинах поршней размещены износостойкие вставки, выполненные в поперечном сечении в виде трапеций, которые, как и вершины поршней контактируют при вращении ротора с цилиндрической рабочей поверхностью статора. В вершине каждого поршня выполнены каналы, которые подведены к поверхности износостойкой вставки для просачивания под определенным давлением масла через зазоры для смазки скользящих поверхностей поршней и цилиндрической рабочей поверхности статора. Двигатель содержит также свечи, форсунки и компрессор для нагнетания свежего воздуха в камеры. При сгорании топливовоздушной смеси, образуется крутящий момент, вызывающий вращение ротора.
Недостатком данного двигателя является низкая надежность, поскольку в процессе работы поверхность внутри цилиндра будет нагреваться до высокой температуры, будет выгорать масло внутри цилиндра и происходить быстрый износ вставок. Это приведет к выходу двигателя из строя.
Известен также быстроходный двигатель (патент РФ на полезную модель 187136). Данный двигатель принимаем за прототип. Двигатель содержит двигательную часть, две компрессорные части, которые размещены по краям двигательной части и направляющие части, которые размещены за пределами двигательной и компрессорных частей в осевом направлении, причем отделены от проточных частей стенками. Также двигатель содержат пластины, которые размещены в роторе и выполнены, как единое целое. Взаимодействие пластин с ротором осуществляется только в направляющих частях.
Недостатком быстроходного двигателя является то, что в нем не предусмотрен отвод тепла от горячих элементов двигателя. Это снижает надежность двигателя.
Задачей настоящей полезной модели является создание двигателя, обладающего высокой надежностью.
Поставленная задача решается тем, что ротационный двигатель состоит из двигательной части, компрессорных частей и направляющих частей, которые разделены между собой стенками. Также состоит из корпуса с полостью, в которую помещен ротор, снабженный радиальными прорезями с размещенными в них пластинами, образующими рабочие камеры переменного объема, сообщающиеся с камерой сгорания. Причем, в корпусе лабиринтовых уплотнений, размещенных в месте подвода рабочего тела из камеры сгорания, выполнено отверстие, к которому присоединен трубопровод, соединенный свободным концом с источником сжатого воздуха. Кроме того, между источником сжатого воздуха и охлаждаемыми элементами двигателя на трубопроводе размещен охладитель воздуха. Также, между источником сжатого воздуха и охладителем размещен дожимной компрессор. Причем, в качестве источника воздуха применен ресивер. Кроме того, корпус вместе с камерой сгорания, снабжены внешним корпусом с внутренними полостями, в которых выполнены отверстия, соединенные с трубопроводом, который свободным концом соединен с источником холодного воздуха. Также, в качестве источника холодного воздуха для внутренних полостей применена часть низкого давления компрессора.
На фиг. 1 представлен фрагмент двигательной части.
На фиг. 2 представлена компрессорная часть двигателя.
На фиг. 3 представлена направляющая часть двигателя.
Ротационный двигатель на фиг. 1 состоит из камеры сгорания 1, рабочее тело из камеры сгорания поступает в двигательную часть, в рабочие камеры 2, которые образованы пластинами 3. Пластины размещены в роторе 4, причем для двигательной части, компрессорных частей и для направляющих частей применены общие пластины. В зоне подвода рабочего тела из камеры сгорания размещены уплотнения лабиринтового типа 5, в корпусе уплотнений выполнено отверстие 6 соединенное трубопроводом 7 с источником сжатого воздуха. Между источником сжатого воздуха и уплотнениями лабиринтового типа на трубопроводе размещен охладитель воздуха 8. Предусмотрено, что отверстие в корпусе уплотняющих элементов соединено свободным концом трубопровода с ресивером 9, размещенным перед камерой сгорания. Между источником сжатого воздуха и охладителем размещен дожимной компрессор 10. Кроме того, корпус вместе с камерой сгорания, снабжены внешним корпусом с внутренними полостями 11, которые соединены трубопроводом с источником охлаждающего воздуха. В качестве источника холодного воздуха для внутренних полостей применена часть низкого давления в компрессоре, к которой относится рабочая камера в компрессоре, находящаяся на начальной стадии сжатия воздуха. На роторе закреплены уплотняющие элементы 12, которые не имеют контакта с пластинами. Для использования тепла уходящих газов применен регенератор 13. Трубопровод 14 соединен с компрессором. Стрелкой А показан подвод холодного воздуха для охлаждения пластин и ротора, стрелкой Б показан подвод охлаждающего воздуха из части низкого давления в компрессоре, к полости внешнего корпуса двигателя и камеры сгорания. Стрелкой В показан выход охлаждающего воздуха из полостей внешнего корпуса. Стрелкой С показан подвод сжатого воздуха из компрессора в камеру сгорания двигателя, стрелкой Д показано направление уходящих газов. Стрелкой Е показано направление вращения ротора.
На фиг. 2 представлена компрессорная часть двигателя. Обозначения рабочих камер, пластин, ротора и уплотняющих элементов в компрессорной части такое же, как и в двигательной части. Компрессорных частей в ротационном двигателе две, они выполнены одинаковыми и размещены по краям двигательной части. Каждая компрессорная часть содержит впускное окно 15 для подвода свежего воздуха и выпускное окно 16 для отвода сжатого воздуха в камеру сгорания данного двигателя. В корпусе выполнены отверстия 17 в рабочей камере, находящейся на начальной стадии сжатия воздуха, для подвода воздуха в полости внешнего корпуса двигателя и камеры сгорания. Такие рабочие камеры относятся к части низкого давления в компрессоре. Стрелой А1 показан подвод свежего воздуха в компрессор. Стрелкой Б показан отвод охлаждающего воздуха в полости внешнего корпуса двигательной части. Стрелкой С показан отвод сжатого воздуха в камеру сгорания.
На фиг. 3 представлена направляющая часть двигателя. Контакт между пластинами и ротором осуществляется только в направляющей части. Для этого на роторе закреплены направляющие элементы 18. Кроме того, на каждой пластине установлен штифт 19, в котором шарнирно закреплены башмаки 20 со способностью к колебательным движениям. В боковой стенке двигателя выполнена выточка 21 в форме эллипса, в которой размещены башмаки.
Работа ротационного двигателя осуществляется воздействием рабочего тела, выходящего из камеры сгорания 1 на пластины 3 в роторе 4. При работе двигателя в корпус уплотнений лабиринтового типа 5 через отверстие 6 подводится сжатый воздух от ресивера 9, через охладитель воздуха 8. При необходимости воздух перед охладителем дополнительно сжимается дожимным компрессором 10. Во внутренние полости 11 внешнего корпуса ротационного двигателя воздух подается из части низкого давления в компрессоре. Сжатый воздух из компрессорных частей через выпускные окна 16 поступает в регенератор 13, где осуществляется предварительный подогрев воздуха перед поступлением в камеру сгорания. Через отверстия 17 в рабочей камере компрессора воздух поступает во внутренние полости 11 внешнего корпуса двигательной части для охлаждения горячих элементов корпуса и камеры сгорания. Вращение ротора осуществляется посредством контакта пластин с направляющими элементами 18. Выполнение в боковой стенке корпуса выточки 21 в форме эллипса вызывает колебательно движение пластин посредством штифта 19 и башмаков 20.
Охлаждение наиболее горячих частей двигателя во время его работы охлаждающим воздухом способствует выравниванию тепловых полей в двигателе и уменьшает тепловые напряжения, вызывающие коробление корпуса двигателя, которое может вызвать задевания пластин о корпус двигателя и вызвать их поломку. Таким образом, применение охлаждающего воздуха повышает надежность данного двигателя.