РОТАЦИОННО-ПЛАСТИНЧАТЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с вращающимися роторами.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (патент США US 2003047158), состоящий из корпуса, смещенного относительно оси вращения ротора. Лопатки присоединены к ротору шарнирно и создают отдельные камеры в двигателе. Каждая из камер обладает способностью работать по циклу Отто. Каждая камера обладает свечей зажигания и клапанами впуска и выпуска, которые позволяют всасывать свежую смесь и удалять отработавшие газы.
Недостатком двигателя является низкая надежность ввиду того, что шарнирные соединения крепления лопаток находятся в зоне сгорания топлива.
Известен роторно-поршневой двигатель (полезная модель РФ №194108), двигатель содержит корпус с эллиптической расточкой, в котором размещен ротор с радиально выдвигающимися лопастями. Двигатель включает камеры всасывания, сжатия, расширения и выхлопа отработавших газов. На поверхности цилиндра ротора по окружности вырезан паз, который служит для перепуска воздуха из камеры сжатия в начальную камеру расширения. При работе двигателя пластины за счет центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности ротора.
Недостатком двигателя является низкая надежность, поскольку сгорание топлива происходит в зоне воздействия пластин на внутреннюю поверхность корпуса двигателя, что приведет к быстрой поломке двигателя.
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 этих частей стенками. Также двигатель содержат пластины, которые размещены в роторе и выполнены, как единое целое. Взаимодействие пластин с ротором осуществляется только в направляющих частях, где низкие температуры и давление. Это увеличивает надежность данного двигателя по сравнению с рассмотренными выше двигателями.
Недостатком прототипа является низкая экономичность, вызванная утечками рабочего тела и сжатого воздуха.
Целью настоящей полезной модели является увеличение экономичности.
Цель достигается тем, что ротационно-пластинчатый двигатель, состоит из корпуса с полостями двигательной и компрессорной частей, в которых помещен ротор с образованием рабочих камер переменного объема. При этом на внутренней поверхности корпуса двигателя размещены лабиринтные уплотнения. Также на внутренних поверхностях боковых стенок между двигательной и компрессорной частями размещены лабиринтные уплотняющие элементы. Кроме того, в роторе выполнены прорези, в которых размещены направляющие элементы с пластинами, образующими камеры переменного объема, при этом на конечной части каждой пластины, обращенной к внутренней поверхности корпуса, размещены лабиринтные уплотнения. Также лабиринтное уплотнение пластины выполнено в виде усиков, при этом габариты размещения усиков на пластине в окружном направлении не превышают толщины пластины, а усик, размещенный по оси пластины в радиальном направлении, выполнен большим по длине, чем усики, удаленные от оси пластины.
На фиг. 1 представлена двигательная часть.
На фиг. 2 представлена двигательная часть без уплотнений на роторе.
На фиг. 3 представлена компоновка двигателя.
На фиг. 4 представлена компрессорная часть двигателя.
На фиг. 5 представлена направляющая часть двигателя.
На фиг. 6 показана пластина с направляющими элементами.
На фиг. 7 показана пластина с размещенными на ней уплотнениями.
Ротационно-пластинчатый двигатель на фиг. 1 состоит из камеры сгорания щелевого типа 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. На внутренней поверхности корпуса 5 двигательной части размещены лабиринтные уплотнения 6. На роторе также закреплены уплотнения лабиринтного типа 7, которые не имеют контакта с пластинами. В зоне подвода рабочего тела из камеры сгорания также размещены уплотнения лабиринтного типа 8. Для использования тепла уходящих газов применен регенератор 9. Для уменьшения пульсаций воздуха применен ресивер 10. Трубопровод 11 соединен с компрессором. Стрелкой А показан подвод рабочего тела из камеры сгорания, стрелкой Б показан отвод отработавших газов, стрелкой С показано направления вращение ротора. Обозначения на всех фигурах одинаковые.
Ротационно-пластинчатый двигатель на фиг. 2 не содержит уплотнений на роторе, также в этом двигателе отсутствуют регенератор и ресивер.
На фиг. 3 показано размещение двигательной части 12, компрессорных частей 13 и направляющих частей 14, которые отделены друг от друга боковыми стенками 15. На боковых стенках размещены лабиринтные уплотнения сотового типа 16. К каждой пластине прикреплен штифт 17, который входит в паз 18 с помощью которого осуществляется работа двигателя, вращение ротора происходит в подшипниках 19.
На фиг. 4 показана компрессорная часть двигателя, которая содержит лабиринтные уплотнения 20, размещенные на внутренней части корпуса компрессорной части. Воздух поступает в рабочие камеры через впускные окна 21, сжатый воздух направляется через выпускные окна 22 в камеру сгорания двигателя. Вместо одной трубы большого диаметра здесь представлен вариант из нескольких отводящих труб 23 меньшего диаметра. Стрелкой А1 показан подвод свежего воздуха, стрелкой Б1 показан отвод сжатого воздуха.
На фиг. 5 представлена направляющая часть двигателя. Именно в направляющей части осуществляется силовое взаимодействие пластин с ротором в силовых направляющих элементах 24, закрепленных на роторе, причем, направляющие элементы 25 являются вспомогательными. Вместо штифта и паза в данном варианте двигателя применены вставки 26, которые закреплены на конечной части пластины и взаимодействуют с внутренней поверхностью корпуса двигателя.
На фиг. 6 показана пластина с направляющими элементами, которые разделяются на силовой направляющий элемент и вспомогательный направляющий элемент. Силовой направляющий элемент при работе взаимодействует с пластиной и вынуждает ротор вращаться, он выполнен большим по размеру, чем вспомогательный направляющий элемент, который такой нагрузки не несет. Для силового направляющего элемента предусмотрено также применение более прочного износостойкого материала. Между направляющими элементами и пластиной предусмотрен зазор для масляной пленки, также в направляющих элементах предусмотрено выполнение фасок для захода масла.
На фиг. 7 показана пластина, на которой размещены лабиринтные уплотнения. Причем габариты размещения усиков на пластине в окружном направлении В не превышают толщины Д пластины. Также усик 27, размещенный по оси пластины в радиальном направлении (или усик ближайший к оси), выполнен больше по длине, чем остальные усики на пластине.
Работа данного двигателя на фиг. 1 осуществляется воздействием рабочего тела, выходящего из камеры сгорания щелевого типа 1 на пластины 3 в роторе 4. При вращении ротора рабочее тело под воздействием центробежной силы отбрасывается к внутренней поверхности корпуса 5. Для уменьшения утечек, установлены лабиринтные уплотнения 6. Лабиринтные уплотнения 7, установленные на роторе, при высокой частоте вращения работают слабо. На фиг. 2 представлен двигатель без таких уплотнений. На фиг. 3 представлен двигатель с уплотняющими элементами, размещенными на внутренних поверхностях боковых стенках 15 между двигательной частью и компрессорными частями, которые выполнены в виде лабиринтных уплотнений сотового типа 16. На фиг. 4 представлена компрессорная часть ротационно-пластинчатого двигателя с лабиринтными уплотнениями 20 на внутренней поверхности корпуса. Для уменьшения утечек также предусмотрена установка лабиринтных уплотнений в виде усиков на каждой пластине, которая представлена на фиг. 7, в двигательной части и в компрессорных частях. Причем габариты размещения усиков на пластине в окружном направлении не превышают толщины пластины. Также усик, размещенный по оси пластины в радиальном направлении, выполнен большим по длине, чем остальные усики на пластине.
Более широкое применение лабиринтных уплотнений позволяет уменьшить утечки рабочего тела и сжатого воздуха и увеличивает экономичность двигателя.