ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
GAS-DYNAMIC ROTARY ENGINE

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям, может быть использовано в качестве гидравлических, вакуумных, пневматических, газовых и других использующих давление газов двигателей.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, включающий корпус с профилированной рабочей поверхностью и торцевыми крышками, ротор, установленный на валу и снабженный качающимися поршнями, контактирующими с профилированной рабочей поверхностью корпуса (см. а.с. СССР 1017803, МПК 3 F02B 53/00, опубл. 15.05.1983 г.).
Недостатком такого двигателя является отсутствие надежного и постоянного контакта уплотнений между гранями поршней и профилированной поверхностью корпуса, что снижает мощность двигателя.
Из известных наиболее близким к заявляемому техническому решению является роторный двигатель внутреннего сгорания, включающий неподвижный тороидальный корпус, в котором расположен впускной канал введения топлива и воздуха в полость и напорный канал для отвода продуктов сгорания от двигателя, включая силовую тороидальную полость, в которой размещены два вращающихся диска с парными жесткозакрепленными поршнями. Каждый диск имеет выходной вал, на котором закреплена силовая шестерня, причем вал первого диска вставлен в полость вала второго диска. Поочередное вращение дисков контролируется подпружиненными стержнями (патент US 6341590 A (BARRERA RENE MANUEL), F02B 53/00, опубл. 29.01.2002 г.).
Недостатками прототипа являются сложность в изготовлении, большие нагрузки со стороны поршней на внутреннюю криволинейную поверхность корпуса в результате действия центробежных сил, возникающих при вращении ротора, наличие значительных сил трения поршней с каркасом ротора, которые ведут к снижению ресурса и кпд двигателя.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение долговечности работы двигателя за счет устранений действия центробежных сил поршней на внутреннюю криволинейную поверхность корпуса, улучшение качества уплотнений камер переменного объема, повышение мощности и кпд двигателя.
Решение технической задачи достигается в роторном двигателе, содержащем корпус с торцевыми стенками и внутренней тороидальной замкнутой поверхностью с впускными и выпускными штуцерами, левый и правый роторы, выполненные в виде отдельных дисков, к которым жестко прикреплены поршни, имеющих соосные валы, уплотнительные кольца, установленные в торцевых стенках, шестерни передачи крутящего момента выходному валу двигателя, при этом левый и правый валы роторов вставлены в соответствующие обгонные муфты, на которых закреплены шестерни передачи крутящего момента выходному валу двигателя.
Введение двух симметричных роторов позволяет последовательно их нагружать силовой нагрузкой, возникающей за счет давления газов на поршни. При подаче давления газа (сжатого воздуха) во впускной штуцер между поршнями правого и левого роторов создается давление, в результате которого за счет обгонной муфты застопаривается левый ротор, а правый ротор, вращаясь, передает через шестерню вращающий момент на выходной вал, в следующем цикле левый ротор выполняет такой цикл. Подобная конструкция позволяет повысить силовую нагрузку на поршень на протяжении всего хода поршня, повысить мощность и кпд двигателя.
Схема устройства двигателя поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез двигателя, фиг.2 - поперечный разрез двигателя, фиг.3 - вид сбоку, фиг.4 - вид левого ротора с обтюрирующим кольцом, фиг. 5 - вид правого ротора.
Газодинамический роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 (фиг.1) с торцевыми стенками и внутренней тороидальной замкнутой поверхностью с впускными 2 (фиг.1) и выпускными 3 (фиг.1) штуцерами, левый 20 (фиг.3) и правый 21 (фиг.3) роторы, выполненные в виде отдельных дисков, к которым жестко прикреплены поршни 4, 5 (фиг.1), имеющих соосные валы, установленные в подшипниках корпуса 12, 13 (фиг.2), уплотнительные кольца 10, 11 (фиг.2), установленные в торцевых стенках, шестерни 15, 17 (фиг.2) передачи крутящего момента выходному валу двигателя 18 (фиг.2), при этом левый и правый валы роторов вставлены в соответствующие обгонные муфты 14, 16 (фиг.2), на которых закреплены шестерни 15, 17 (фиг.2) передачи крутящего момента выходному валу двигателя 18 (фиг.2).
Газодинамический роторный двигатель работает следующим образом. При подаче сжатого газа (воздуха) во впускной штуцер 2 (фиг.1) возникающее давление действует на днище поршней 4, 5 (фиг.1), за счет сил давления левый ротор 20 (фиг.3) стопорится обгонной муфтой 16 (фиг.2), а правый ротор 21 (фиг.3) свободно перемещается под действием давления на поршень 5 (фиг.1), предавая вращающий момент на рабочую шестерню 15 (фиг.2). Другим концом поршень 5 сжимает воздух в полости сжатия 6 (фиг.1) запоршневого пространства, создавая давление между поршнями 4 и 5 (фиг.1), при этом, когда поршень 5 переместится за выпускной штуцер, он открывается, стравливая давление в нагнетательной полости 7 (фиг.1). После вращения правого ротора 21 (фиг.3) поршни поменялись местами. Поршень 5 (фиг.1) правого ротора 21 (фиг.3) занял левое исходное положение, а поршень 4 (фиг.1) левого ротора 20 (фиг.3) занял правое исходное положение. При очередном цикле при подаче сжатого газа (воздуха) во впускной штуцер между поршнями 4 и 5 (фиг.1) возникает давление и в этом случае правый ротор 21 (фиг.3) стопорится обгонной муфтой корпуса 14 (фиг.2), а рабочий ход осуществляет левый ротор 20 (фиг.3), передавая вращающий момент на левую рабочую шестерню 17 (фиг.2). Такие циклы, включающие в работу то левый, то правый ротор, повторяются в процессе эксплуатации двигателя, обеспечивая постоянное вращение выходного вала.
Обтюрация поршней обеспечивается компрессионными кольцами 6, 9 (фиг.1), надетыми на них, уплотнительными компрессионными кольцами 10, 11 (фиг.2), а также кольцами ротора 22 (фиг.3).
Использование предлагаемой конструкции роторного двигателя позволит упростить конструкцию, повысить компрессию, крутящий момент двигателя и его кпд.