Роторный двигатель внутреннего сгорания

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАННЯ
Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий статор и два соосно установленных двухлопастных ротора, один из которых выполнен сборно-разборным, а также системы газораспределения и воспламенения и шестерёнчатый механизм преобразования движения лопастей во вращение вала. (1)
Недостатками такого двигателя являются большие габариты, сложная и громоздкая система газораспределения, низкая надежность отдельных деталей и шарниров из-за высоких скоростных характеристик и удельных давлений в них.
Известен также роторный двигатель, содержащий полный цилиндрический корпус со средствами газораспределения, воспламенения и охлаждения, закрытый торцевыми крышками с встроенными в них неподвижными зубчатыми колёсами внутреннего зацепления и подшипниками, на которых с возможностью вращения соосно с корпусом в его полость установлен сборно-разборный ротор. (2)
Недостатком данного двигателя является недостаточно высокие удельные мощностные и габаритные характеристики, недостаточные надёжность и механическое КПД двигателя.
Целью создания полезной модели является  повышение удельных мощностных и габаритных характеристик, повышение надежности и механического КПД двигателя.
Эта цель достигается тем, что сборно-разборный ротор выполнен из двух симметричных лопастей фланцевого типа, которые на скользящей посадке с возможностью взаимного смещения посажены на центральную разрезную толстостенную втулку и осепоперечные шайбы, при этом каждая лопасть
2003112314
JlliniljIllljiiH
М. кл7 F 02В53/00
жёстко связана с кулисой секторного сечения, подвижной в полости разрезной втулки и связанной через кулисный камень с кривошипом, который через зубчатую шестерню на нём, кинематически связан с неподвижным зубчатым колесом внутреннего зацепления в торцевой крышке, а торцы разрезной втулки соединены с каждой стороны соосно с фланцевыми полуосями, через которые производят съём или подачу вращающего момента ротора, причём ось качения кулисы выполнена соосной с осью вращения ротора, направляющие кулисного камня имеют угол наклона 0° - 30° по отнощению к оси симметрии сектора кулисы, кривощипы в роторе установлены в противофазе, а передаточное отношение щестерни и колёса принято как 1:2, а полости переменного объёма, образующиеся при качении кулисы в разрезной втулке, выполняют функции насосов для нагнетания воздушно-капельной масляной аэрозоли в подвижные шарниры из поддона двигателя.
Полезная модель поясняется графическим материалом. На фиг. 1 изображён роторный двигатель внутреннего сгорания, продольный разрез; на фиг. 2-6, поперечные разрезы на фиг. 1.
Двигатель содержит корпус 1, имеющий цилиндрическую полость 2, окно 3 для впуска горючей смеси, окно 4 для выпуска отработанных газов, электрическую свечу зажигания 5. Корпус 1 с торцов закрыт симметричными крышками 6, с подшипниками 7, крышками подшипников 8 и неподвижными зубчатыми колёсами 9 внутреннего зацепления. В полость корпуса 1 соосно с возможностью вращения вставлен сборно-разборный ротор, состоящий из продольно-разрезной, толстостенной втулки 10 диаметром чуть меньще внутреннего диаметра зубчатого колеса 9, на середину которой соосно и неподвижно с ней посажены: осепоперечная шайба И с уплотняющим элементом 12, две симметричнее лопасти 13 фланцевого типа с уплотняющими элементами 14 с возможностью взаимного смещения, которые с корпусом I образуют четыре герметичных рабочих объёма (А, В, С,
Д), характерных для двигателей этого типа. Каждая лопасть 13 на центральном отверстии снабжена кулисой 15 секторного сечения, жестко связанной с лопастью 13 и шарнирно с втулкой 10, ось качения которой совладает с центральной осью ротора. В теле кулисы 15 щелевая направляющая кулисного камня 16 выполнена с определённым наклоном от 0° до 30° по отношению к ее оси симметрии. Кулисный камень 16 выполненный, например, в виде втулки или квадрата, или иной формы, связан с кривошипом 17, снабжённым шестерней 18, и установлен с возможностью вращения на подшипниках скольжения, образованных осепоперечной шайбой 19, посаженной на втулку 10 неподвижно и соосно, и фланцевой полуосью 20, с торцевой части закрепленной на втулке 10 на болтах или иным способом, через которые производится съем или подача крутящего момента ротора. Шестерни 18 кинематически связаны с зубчатым неподвижным колесом 9 внутреннего зацепления. Кривошипы 17 установлены в противофазе друг относительно друга, что позволяет знакопротивоположные усилия от лопастей 13 преобразовывать во вращательное движение шестерен 18 в одном направлении. Наклон направляющих кулисного камня 16 ликвидирует положение фазы мертвая точка кривошипа 17. Осепоперечные шайбы 11 и 19 выполнены из антифрекционных материалов. Все трущиеся детали механизма синхронизации движения лопастей смазываются воздушно-капельным способом через соответствующие проточки и отверстия в деталях механизма. На чертежах они условно не показаны, а движение воздушно-капельной смеси по каналам создается за счет изменяющихся при работе объемов 20, образованных стенками деталей 10, 15, 11, 19. Таким образом, отпадает необходимость установки на двигателе дополнительного масляного насоса. При сборке корпуса I и крышек 6 с уплотняющим устройством 21 образуются камера 22 и 23, одна из которых 22 служит для циркуляции охлаждающей жидкости двигателя, другая 23 - для масла.
Роторный двигатель работает следующим образом.
В процессе запуска двигателя при подаче вращающего момента на ротор по часовой стрелке через полуось 20, связанную жёстко с втулкой 10, шестерни 18 начинают обкатываться по зубчатым колесам 9 внутреннего зацепления, перемещаясь вокруг центральной оси и вращаясь вокруг своих осей. Так как щестерни 18 жестко связана с кривощипами 17, то и они вступают в это вращательное движение. Круговое движение от каждого кривощипа 17 через кулисный камень 16 и кулису 15 передается лопасти 13, с которой он кинематически связан. В результате этого, лопасти 13 вовлекаются в сложное движение: вращательное вместе с центральной разрезной втулкой 10 и колебательное (пульсирующее) относительно этой же втулки 10. Кривошипы 17 установлены в роторе в противофазе, то есть повернуты друг относительно друга на 180°. Это приводит к тому, что с одной стороны знакопро-тивоположные усилия от лопастей 13 (или наоборот) складываются во вращательное движение шестерни 18 в одном направлении; с другой стороны угол раскрытия лопастей увеличивается вдвое по сравнению с углом качения кулиса 15. В результате такого движения лопастей 13 четыре бегущих по кругу объема А,В,С,Д за один оборот ротора четырежды меняют свои объемы. Например, при увеличении, рабочего объема А (фиг.2) он заполняется через окно 3 горючей смесью, приготовленной в карбюраторе. В дальнейшем при вращении лопастей 13 происходит сжатие рабочей смеси и ее перемещение в зону установки свечи 5 зажигания (фиг.2.). При подаче электрического разряда свечой 5 зажигания рабочая смесь воспламеняется и сгорает с выделением большого количества тепла. Вследствие нагрева газа, давление в рабочем объеме резко возрастает, начинается процесс расширения (рабочий ход). Механизм синхронизации лопастей трансформирует суммарные силы, действующие на плоские поверхности лопастей 13, в крутящий момент на выходном валу полуосей 20. В дальнейшем, при перемещении рабочего объема он совмещается с окном 4
и начинается процесс выпуска отработанного газа с уменьшением рабочего объема. Итак, на рабочем объеме А описанные процессы повторяются. Такие же процессы и в той же последовательности протекают и в остальных трех рабочих объемах В,С,Д. Следовательно, за каждый оборот ротора в двигателе совершается четыре рабочих хода.
Предложенное техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию роторного двигателя, уменьшить габаритные размеры, максимально унифицировать детали, повысить КПД. Возможны модульные соединения отдельных двигателей в единый ДВС, при этом отдельные блоки могут располагаться как вдоль одной оси, так и параллельно пакетом. Из трех или четырех типоразмеров деталей двигателя можно собрать ДВС и перекрыть диапазон потребляемых мощностей в промышленности от 20 до 3000 лошадиных сил.
Предлагаемый роторный двигатель внзпгреннего сгорания возможно и целесообразно использовать в различных транспортных средствах.
Источники информации:
1.Заявка ФРГ №2746679, кл. FOIC 1/42, 1979 г.
2.Патент РФ №2023184, F 02 В 53/00
Соавторы
Коронцевич А.А. Коронцевич О.А.
Q toeao 2003 г.