Двигун внутрішнього згорання

1. Двигатель внутреннего сгорания, со держащий неподвижный полый корпус с крышкой, внутри которого установлены с возможностью периодического вращения вал, ротор, состоящий из двух частей - втул ки и диска, и две группы лопастных рабочих органов, одна из которых жестко связана с втулкой, а другая - с диском, все зазоры между контактирующими поверхностями имеют уплотнения, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса и внешняя поверхность втулки выполнена в виде усеченных конусов, при этом их большие основания направлены в противоположные стороны, лопасти сопряжены с ними, диск расположен со стороны большего основания полости корпуса, а втулка и диск с лопастями установлены с возможностью осевого регулируемого перемещения. 2. Двигатель по п. 1,о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что на внутренней поверхности полости корпуса выполнена окружная канавка, а в ней расположена заслонка, установленная с возможностью окружного фиксируемого перемещения и перекрытия поперечного сечения канавки. Изобретение относится к двигэтелестроению, в частности, к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания и может быть использован в различных отраслях народного хозяйства. Известен двигатель внутреннего сгорания с неравномерным движением рабочих органов, содержащий неподвижный корпус с кольцевой рабочей камерой и лопастные рабочие органы: кинематически связанные с выходным валом постоянно угловой скорости, и вспомогательные, кинематически связанные с валом механизма периодического изменения угловой скорости, выполненного в виде кривошипо-шатунной передачи. Вспомогательные рабочие органы выполне ны с втулкой, установленной концентрично с валом механизма периодического изменения угловой скорости и связанной с валом при помощи шлиц, выполненных на стороне, противоположной механизму, а кожух механизма периодического изменения угловой скорости выполнен с возможностью вращения и связан с одной стороны непосредственно с основными рабочими органами, а с другой стороны с выходным валом [1]. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, включающей криаошипно-шатунный механизм. Кроме того, уплотнения лопастей, имеющих прямоугольную форму, после определенного износа необходимо заменять новыми, т.к. о з 11166 увеличение зазора м* -кду контактирующими поверхностями ничей не компенсирующие и параметры двигмеля ухудшаются. Наиболее бли ким« заявленному решению по технической общности и достигає- 5 мому результату ->рпчется лопас тной двигатель внутренне» s сгорания, содержащий неподвижный корпусе крышкой и рабочей камерой, лопастные рабочие органы, одна группа которых выполнена со втулкей, 10 устанавливаемой концентрично с валом, а вторая жестко соединена с диском, установленным между корпусом и крышкой концентрично валу. Лопасти выполнены прямоугольной формы, в зазорах между кон- 15 тактирующими элементами имеются уплотнения [2]. Недостатком известного решения явля ется то, что при износе уплотнений требует ся их замена, чт о п редус матривает 20 трудоемкий процесс разборки и сборки дви гателя. Кроме того, существенным недостат ком данного двигателя является большой шум при работе двигателя, обусловленный соударениями лопастей. 25 Цель изобретения - увеличение сроков работоспособности двигателя за счет продления сроков работы уплотнительных элемент ов с возможностью комп енсации износа последних путем сокращения шири- 30 ны зазоров; уменьшение шума за счет уменьшения силы соударения лопастей путем упреждающего переброса части газов из камеры сгорания в выхлопную полость, создавая там своеобразную газовую подуш- 35 ку, уменьшающую силу соударения лопастей. Предложенное конструктивное решение лопастного двигателя обеспечивает его работу без разборки и заводского ремонта с 40 продолжительностью эксплуатации, практически равной сроку службы изделия, на котором он установлен. Двигатель работает бесшумно. Поставленная цель достигается тем, что 45 двигатель внутреннего сгорания содержит неподвижный полый корпус с крышкой, внутри которого установлены с возможно стью периодического вращения вал, ротор, состоящий из двух частей - втулки и диска, 50 и две группы лопастных рабочих органов, одна из которых жестко связана со втулкой, а другая с диском, все зазоры между контак тирующими поверхностями имеют уплотне ния, согласно изобретению. 55 Внутренняя поверхность корпуса и внешняя поверхность втулки выполнены в виде усеченных конусов, при этом их большие основания направлены в противоположные стороны, лопасти сопряжены с ними, диск расположен со сторона бо-'Ьшго основания полости корпуса, а втунса . диски с лопастями установлены с возможностью осевого регулируемого осевого перемещения. На внутренней поверхности полости корпуса выполнена окружная канавка, а в ней расположена заслонка, установленная с возможностью окружн ого фиксируемого перемещения и перекрытия поперечного сечения канавки Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным показывает, что оно содержит следующие отличительные признаки: - рабочая камера выполнена в виде усеченного полого корпуса, заключена ме*лу конусообразной втулкой и конусообразной внутренней поверхностью корпуса, и большим основанием обращена в сторону диска, причем между диском и втулкой имеется ^азор. В корпусе двигателя выполнена перепускная канавка, в которой размещена заслонка с х во ст ов ик ом с в озм ожн ос тью возвратно-поступательного движения по дуговой траектории, а к хвостовику шарнирно прикреплен винт с маховиком. Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид двигателя внутреннего сгорания (в аксонометрии); на фиг. 2 - основные составные части двигателя (в аксонометрии); на фиг. 3 - продольный разрез двигателя; на фиг. 4 разрез по А-А фиг. 3; на фиг. 5 - разрез по Б-Б фиг, 3; на фиг, 6 - разрез по В-В фиг. 3; на фиг. 7 - совмещенные поперечные разрезы по Г-Г и Д-Д фиг. 1. на фиг. 8 - вид Е фиг. 1; на фиг. 9 - разрез по Ж-Ж фиг. 1. Двигатель внутреннего сгорания содержит неподвижный корпус 1 с прикрепленной к нему болтами 2 крышкой 3, внутри которого помещена втулка 4 с двумя жестко закрепленными лопастями 5 и 6, соединенная с корпусом 1 при помощи обгонной муфты 7; диск 8 с двумя жестко закрепленными лопастями 9 и 10, соединенный с крышкой 3 при помощи обгонной муфты 11 и поджатый гайкой 12, зафиксированной контргайкой 13 через упорный подшипник 14 к корпусу 1, Втулка 4 и диск 8 расположены на валу 13 с зазором 8 , ширина которого не менее суммы зазоров между торцевыми поверхностями лопастей и рабочей камеры и может составлять, например, 2~6% высоты рабочей камеры двигателя. Втулка 4 и диск 8 смонтированы на валу 15 с помощью обгонных муфт 16 и 17. соответственно, которые соединены с валом 15 шпонками 18 и 19. Обгонная муфта 7 закреплена на втулке 4 при помощи шпонки 20, а 5 11166 обгонная муфта 11 соединена сдиском 8 при помощи шпонки 21. Корпус 1 выполнен со всасывающим отверстием 23 и содержит свечу зажигания 24; между внутренней поверхностью корпуса 1 5 и наружной поверхностью втулки 4. Образована рабочая камера 25 в форме усеченного конуса, ограниченная торцовыми поверхностями корпуса и диска. Лопасти 5 и 6, 9 и 10 вписываются в 10 форму камеры. К диску 8 жестко закреплены большими торцами пара лопастей 9 и 10, боковые поверхности которых обращены как к внутренней конической поверхности корпуса 1, так и к конической поверхности 15 втулки 4, а меньшими торцами обращены к торцовой внутренней поверхности корпуса 1. К втулке 4 жестко закреплены боковыми поверхностями лопасти 5 и 6, обращенные второй боковой поверхностью к внутренней 20 конической поверхности корпуса 1, а вторыми их поверхностями - к внутренним торцовым поверхностям корпуса 1 и к диску 8. Во все зазоры между вращающимися деталями и корпусом, а также между втулкой 25 и диском помещены уплотнительные элементы 26, поджатыми упругими элементами 27, Уплотнительные элементы выполнены равноизнашивающимися, что обеспечено различными приемами конструирования: 30 1. 8 зоне большего износа трущаяся по верхность выполнена большей по сравне нию с поверхностью в зоне меньшего износа, т.е. в прямой зависимости. Так, на пример, поверхности уплотнений диска и 35 лопастей, контактирующих с внутренней по верхностью корпуса, должны быть больши ми поверхностей уплотнений, контактирующих со втулкой или же иметь большее количество рядов уплотнений. И по 40 периметру уплотнения должны иметь пере менные размеры поверхностей: с увеличе нием радиального расстояния уплотнение должно быть шире (по принципу трапеции). 2. При одинаковой величине поверхно- 45 сти уплотнений должны быть различные величины усилий прижима (величина упругости упругих элементов). 3. Применением материалов различной износостойкости, 50 При сближении поверхностей при осевом поджатии расстояние между боковыми поверхностями всегда меньше, чем между торцовыми, однако отношение этих и постоянная, что позволяет обеспечить пропорци- 55 ональность износа вышеуказанными методами простого конструирования. Для контроля усилия поджимной гайки установлен, например, во втулке датчик 28, контактирующим элементом 27. На диске и втулке имеется по одной жестко с ним соединенной обойме 29, на каждой обойме выполнено по даа углубления 30 и по две лыски 31. Причем углубления и лыски выполнены так, что их положению на фиг. 7 соответствует положение лопастей на фиг. 4. Втулка 4 и диск 8 установлены на подшипниках 32. На концах втулки и диска жестко закреплены обгонные муфты 33 с шестеренками 34 для запуска двигателя. К обоймам 29 смонтирован стопор 35 с пружиной 36 и прерывателем, состоящим из подвижного рычажка с контактом 37 и неподвижного контакта 38. Подвижный контакт снабжен регулировочным устройством, состоящих из винтов 39 и 40 и пружины 41. Усилие пружины сжатия 36 по величине превосходит усилие пружины растяжения 41. К обоймам 29 (к лыске 31) также вмонтирован фиксатор 42 с пружиной 43, тягой 44 и рукояткой 45, выведенной на приборный щиток. Усилие пружины 43 позволяет стопору удержать лопасти со сжатой смесью. Вал отбора мощности 15 с маховиком 46 установлен на подшипниках 47 и имеет зубчатый венец 48, по которому обкатываются четыре сателлита 49, помещенные внутри зубчатого венца 50. Элементы 48, 49 и 50 размещены симметрично с двух сторон вала 15. К двигателю смонтирован пусковой механизм, состоящий из двух зубчатых секторов 51 с возможностью входа в зацепление с зубчатыми колесами 34, двух зубчатых секторов 52. Сектора 51 и 52 жестко соединены с валом 53, как показано на фиг. 1. Один из секторов 51 связан с возвратной пружиной 54; второй - при помощи водила 55 сопряжен с зубчатым колесом 56, с которым зацеплена шестерня 57 стартера 58, диаметры зубчатого сектора 51 и зубчатого колеса 56 выполнены так, что позволяют сектору 51 совершать не полный оборот, а качательновозвратное движение, при этом зубчатое колесо 34 совершает пол оборота. В корпусе двигателя смонтирован противоударный механизм лопастей, состоящий из канавки 59, заслонки 6Q, шарнирно с ней соединенного винта 61 с маховиком 62. Охлаждение и смазка двигателя выполняются уже известным в технике способом, например, двигатель "Ванкеля". Двигатель работает следующим способом. В положении, показанном на фиг. 4 и фиг. 7 происходит разрыв контактов 37 и 38 на свечу зажигания 24 подается высокое напряжение, возникает искра, происходит воспламенение сжатой рабочей смеси, заключенной в пространстве рабочей камеры между лопастями 6 и 10, диском и внут 11166 ренней поверхностью корпуса 1. Придавлений горючих газов лопасть 6 втулки 4 движется по направлению по часовой стрелке, увлекая за собой во вращение вал 15 через обгонную муфту 16, ролики которой при этом заклинивают между втулкой 4 и телом самой муфты {фиг. 5). При этом диск 8 с лопастями 9 и 10 остаются на месте, т.е. обгонная муфта 11 препятствует его вращению в противоположную сторону (ее ролики заклиниваются между телом муфты и крышкой 3). Втулка 4 с корпусом 1 рассоединена (ролики муфты 7 расклинены) и вал 15 с диском 8 рассоединены (ролики муфты 17 расклинены). Втулка 4 с валом 15 вращается до тех пор, пока лопасть 6 пройдет выхлопное отверстие 23 (вследствие чего начинается выхл оп отработанных газов), и займет положение лопасти 9, а лопасть 9 станет на место лопасти 5, при этом лопасть 5 займет положение лопасти 10, сжав горячую смесь, поданную через всасывающее отверстие 22. а за ней в кольцевую камеру 25 будет подана новая порция горючей смеси; лопасть 10 станет на место лопасти 6; в этот момент на свечу зажигания 24 опять подается высокое напряжение, и смесь опять воспламеняется. Теперь уже выхлоп и вращение вала (рабочий ход) совершает лопасть 10, а сжатие и впуск рабочей смеси производит лопасть 9, при этом ролики обгонных муфт 17 и 7 заклинены, а ролики муфт 11 и 16 не заклинены. И так поочередно каждая пара рабочих лопастей вращают вал с маховиком, и каждая пара лопастей за пол оборота производит четыре цикла, если не применять сателитов. то можно достичь огромных оборотов вала с маховиком 46, но сателлиты как бы помогают сглаживать равномерность вращения. 8 4 делает пол оборота, ролики ее обгонной муфты 33 заклинены (фиг. 9). Втулка 4, вращаясь по часовой стрелке (фиг. 4), совершает всасывание, а при движе5 нии водила вверх втулка 4 остается неподвижной, а пол оборота теперь совершает диск 8, производя сжатие рабочей смеси, впущенной перед этим и всасывая новую порцию рабочей смеси. В положении на фиг, 10 4 и 7 фиксатор 35 под действием пружины 36 входит в углубление 30, размыкая контакты 37 и 38, возникает искра, происходит воспламенение смеси, двигатель завелся. Теперь отключают стартер, рукоятки 45 опу15 екают вниз, а пружина 54 выводит из зацепления сектора с шестернями 34 (фиг. 8, 9). При остановке после выключения зажигания рукоятки 45 подняты вверх и лопасти займут положение, указанное на фиг. 4 под 20 действием стопоров 42, прижимаемых пружиной 43 к лыскам 31. Двигатель готов к очередному запуску. Когда двигатель набрал обороты, его необходимо отрегулировать на бесшумность, 25 заслонкой 60, приводимой в движение винтом 61 с маховиком 62. При этом совершается частичный, как бы упреждающий, выхлоп (фиг. 4) через канавку 59 в межлопастное пространство возле выхлопного отверстия 30 23, создавая там газовую подушку, которая уменьшает силу соударения лопастей. Маховик 62 можно сблокировать с валом 15 зубчатой или иной передачей так, чтобы обеспечить постоянную бесшумность рабо35 ты, а не только работу в установившемся режиме. При длительной работе двигателя контактирующие поверхности уплотнений 26 изнашиваются. При износе ухудшается тер40 метичность рабочей камеры, ухудшается мощность двигателя и его экономичность. Чтобы восстановить герметичность в Пуск двигателя. предложенном двигателе предлагаемая Двигатель должен быть собран в положении, как показано на фиг. 4 и фиг. 7. Толь- 45 конструкция в форме усеченного полого конуса и трапецеидальной формой лопастей ко рукоятки 45 должны быть подняты вверх, дает возможность компенсировать износ чтобы стопоры 42 прижимались к лыскам 31 без разборки двигателя при помощи регулиобойм 29 втулки 4 и диска 8. Пусковые секровки трущихся элементов при их износе, тора 51 совершают противоположные повороты, т.к. двигатель запускается втулкой 4 и 50 поджатием определенным усилием, контролируемым указателем усилия прижима дисдиском 8 на пол оборота. Для пуска двигатека с лопастями 9 и 10 поджимной гайкой 12 ля необходимо включить зажигание и старс фиксацией ее контргайкой 13 через упортер 58. При этом шестерня 56 приведет в ный подшипник 14, обеспечивающего гервозвратно-качательное движение сектора 51 посредством водила 55, валов 53 и секто- 55 метичность. Такие компенсации износов можно совершать до тех пор, пока не выберов 52. При движении водила вниз диск 8 не рется износ величиной примерно 5-6 мм в приводится в движение, т.к. ролики его обзависимости от величины двигателя. гонной муфты расклинены (фиг. 8), а втулка 11166 11166 11166 11166 s Фиг. 6 11166 53 Вид Е ФигЛ 11166 Ж-tt Фиг. 9 Упорядник Замовлення 4051 Техред М.Моргентал Коректор * Н.Король Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл,, 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101