РОТОРНОЕ УСТРОЙСТВО С ШИБЕРНОЙ ПЕРЕГОРОДКОЙ

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению и может быть использована для привода машин и механизмов.
Известен проект роторного двигателя Алексеева (Алексеев В.А., Патент RU №2126897 C1 F02В 53/00, 27.02.1999 г.), содержащий корпус с выполненной в нем цилиндрической полостью, вращающийся эксцентриковый вал с установленным на нем с возможностью вращения и перекатывания с постоянным контактом по внутренней поверхности полости корпуса цилиндрическим ротором, три постоянно подпружиненные относительно корпуса подвижные перегородки, контактирующие с цилиндрическим ротором. Цилиндрический ротор установлен на эксцентриковом валу и имеет возможность постоянного контакта с внутренней цилиндрической полостью корпуса двигателя при перекатывании по ней. При этом ротор при его перемещении контактирует с двумя подвижными перегородками постоянно, с третьей периодически, что создает камеры, в которых происходят рабочие фазы - впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. В процессе работы двигателя фазы впуска и выпуска продолжаются целый оборот ротора и существуют одновременно. При этом половину времени оборота осуществляет фаза рабочего хода, а другую половину - фаза сжатия так же при наличии фаз впуска и выпуска.
Существенным недостатком роторного двигателя Алексеева является движение контактирующего с ротором шибера за счет давления рабочей смеси на малую площадь его нижнего скоса торца, что при необходимом применении различных уплотнений между корпусом и ротором усложняет конструкцию изделия и не дает необходимого положительного эффекта для соответствия движения шибера от усилий рабочей смеси и пружины и может служить нарушением расчетного режима работы двигателя.
Задачей полезной модели является создание конструкции роторного устройства с шиберной перегородкой в качестве двигателя внутреннего сгорания, отличающегося от существующих роторно-поршневых механизмов простотой сопряжения ротора и корпуса, технологичностью изготовления, повышение эффективности механизма передачи движения от исполнительного органа непосредственно на прямой вал
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в надежности плотного сопряжения элементов, уменьшением утечки рабочего тела между рабочими полостями, увеличением долговечности, повышением экономичности устройства.
Задача решена в роторном устройстве с шиберной перегородкой, используемым в качестве двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с выполненной в нем цилиндрической полостью, ротор, размещенный в нем и вращающийся на прямом валу, шиберную перегородку, размещенную в пазу корпуса с возможностью постоянного контакта с поверхностью ротора за счет пружины, камеру сгорания с форсунками для впрыска жидкого или газообразного топлива и свечей зажигания, впускное и выпускные отверстия по обе стороны шиберной перегородки, служащей совместно с ротором и корпусом в образовании камеры расширения и камеры сжатия рабочего тела, согласно полезной модели ось вала расположена на центральной части корпуса, шиберная перегородка размещена в радиальных пазах и ее перемещение осуществлено посредством пружины совместно с поршневым цилиндром от давления при сгорающей топливной смеси из камеры сгорания, при этом ротор выполнен в виде цилиндра, эксцентрично закрепленного на валу с вращением своей внешней поверхности за счет подшипника относительно базовой образующей цилиндра ротора с возможностью обеспечения последовательных процессов всасывания, сгорания и выхлопа и с одним циклом работы за каждый оборот вращения вала.
Роторное устройство с шиберной перегородкой поясняется чертежами:
фиг.1 - общий вид роторного устройства с шиберной перегородкой
фиг.2 - вид корпуса роторного устройства с шиберной перегородкой (разрез А-А на фиг.1)
фиг.3 - схема роторного устройства с шиберной перегородкой в качестве двигателя внутреннего сгорания за счет сгорания газовых топлива и окислителя
фиг.4 - схема роторного устройства с шиберной перегородкой в качестве двигателя внутреннего сгорания за счет сгорания газового или жидкого топлива и воздушной смеси, подаваемой внешним роторным компрессором.
Согласно фиг.1, 3 и 4 роторное устройство с шиберной перегородкой состоит из внешнего цилиндра ротора 1 на подшипнике 2 и эксцентриковой втулке 3, вала 4, камеры расширения 5, впускного отверстия 6, цилиндрического корпуса роторного устройства 7, цилиндрического уплотнения 8, камеры сжатия 9, шиберной перегородки 10, пружины 11, поршня 12, выпускного отверстия 13, клапанов 14, 16, 17, камеры сгорания 15, баллона газового топлива 18, баллона газового окислителя 19, впускного отверстия роторного компрессора 20, камеры расширения роторного компрессора 21, камеры сжатия роторного компрессора 22, выпускного отверстия роторного компрессора 23.
1
1
2
1
В роторном устройстве с шиберной перегородкой, используемым в качестве двигателя внутреннего сгорания за счет сгорания газовых топлива и окислителя, расположенных в газовых баллонах под давлением, роторный цилиндр 1 на подшипнике 2, эксцентриковой втулке 3 и валу 4 начинает поворот за счет зажигания и подачи в камеру расширения 5 сгорающей топливной смеси через впускное отверстие 6 и клапан 14, открытый при угле поворота ротора от 0 до α градусов из камеры сгорания 15. Клапана 16 и 17 в этот период закрыты. Одновременно из камеры сжатия 9, разделенной с камерой расширения 5 шибером 10 с цилиндрическим уплотнением 8, передвигающимся за счет пружины 11 и поршневого цилиндра 12 через выпускное отверстие 13 происходит выталкивание продуктов сгорания, полученных при предыдущем обороте ротора. При повороте ротора на угол выше α закрывается клапан 14 и открываются клапана 16 и 17, в связи с чем во время дальнейшего поворота ротора на угол α=(360-α) градусов в камеру сгорания 15 из баллонов 18 и 19 поступают газовое топливо и газовый окислитель соответственно под необходимым для использования в качестве топливной смеси первоначальным давлением. Во время следующего оборота режим работы роторного устройства повторяется.
1
В роторном устройстве с шиберной перегородкой, используемым в качестве двигателя внутреннего сгорания за счет подачи в камеру сгорания газового топлива из баллона, а воздушной смеси- находящимся с ним на одном валу роторным компрессором при угле поворота от 0 до α градусов роторного цилиндра 1 на подшипнике 2, эксцентриковой втулке 3 и валу 4 производится зажигание и подача в камеру расширения 5 сгорающей топливной смеси через впускное отверстие 6 и клапан 14 из камеры сгорания 15. Клапана для подачи топлива 16 и сжатого воздуха 17 в камеру сгорания закрыты. Одновременно из камеры сжатия 9, разделенной с камерой расширения 5 шибером 10 с цилиндрическим уплотнением 8, передвигающимся за счет пружины 11 и поршневого цилиндра 12 через выпускное отверстие 13 происходит выталкивание продуктов сгорания, полученных при предыдущем обороте ротора.
1
2
1
После поворота ротора на угол α, закрывается клапан 14 и открываются клапана 16 и 17, в соответствии с чем во время дальнейшего поворота ротора на угол α=(360-α) градусов газовое топливо поступает под необходимым давлением в камеру сгорания 15 из газового баллона 18. Одновременно воздух через впускное отверстие 20 всасывается в камеру расширения 21 роторного компрессора. Из камеры сжатия 22 через клапан 17 сжимающийся воздух, поступивший в компрессор за предыдущий оборот, подается в камеру сгорания 15. После начала второго оборота ротора после 0 градусов происходит зажигание газовой смеси и повторение и режима работы соответственно первому обороту.
В качестве газового топлива могут применяться сжимаемые естественные газы, выделяемые из скважин, промысловые газы, выделяющиеся совместно с нефтью, крекинг-газ, получаемый при обработке нефти, светильный газ, являющийся продуктом сухой перегонки каменных углей. К сжиженным газам относятся этан, проран, бутан и др. (Анохин В.И., Отечественные автомобили, М., Машиностроение, 1968, стр.278). В качестве газового окислителя - сжатый воздух, сжатый кислород и другие соединения на его основе.
За один оборот вращения вала роторного устройства с шиберной перегородкой реализуется четырехтактный режим работы поршневого двигателя, достигаемый им за два оборота коленчатого вала.
Таким образом, в роторном устройстве с подвижным шибером реализуются те же функции, что и в поршневом устройстве, однако кривошипно-шатунный механизм здесь отсутствует, что увеличивает механический К.П.Д. устройства (Орлин А.С. и др.. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. Машиностроение, 1971 г., гл.ХI, стр.172, 336).