Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння

1 Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, з порожниною, розділеною принаймні на дві секції, одна з яких є компресорною, а інша робочою, у кожній секції встановлені жорстко закріплені на валу двигуна ротори-поршні, виконані у формі плоских кулачків із криволінійною робочою поверхнею, велика частина якої є циліндричною поверхнею, концентричною поверхні порожнини корпуса, а менша частина виконана у вигляді плавного виступу, контактуючого з поверхнею порожнини корпуса, причому робоча поверхня роторів кінематично зв'язана з рухливими затворами, жорстко закріпленими на валах, рівнобіжних осі вала двигуна і установленими у впускному і випускному каналах корпуса, при цьому циліндрична поверхня затвора компресорної секції звернена проти, а робочої - по напрямку обертання вала двигуна, циліндричні поверхні затворів торкаються циліндричних поверхонь ро торів-поршнів і порожнин корпуса, а в ТІЛІ затворів виконані наскрізні канали, розташовані концентрично валам затворів, ВІЛЬНІ КІНЦІ валів затворів за допомогою кулачкових механізмів з'єднані з валом двигуна, при цьому порожнини компресорної і робочої секцій, сполучені між собою каналом із клапанним чи золотниковим механізмом, що містить привід від вала двигуна, що відрізняється тим, що ротори виконані порожнистими, оснащені лопатями вентиляторів, причому у ротор компресорної секції вмонтовані лопаті осьового вентилятора, а у ротор робочої секції - лопаті осьового вентилятора та відцентрової турбіни з вихідним каналом, розташованим у ТІЛІ виступу ротора робочої секції збоку випускного каналу двигуна, напроти лопатей осьових вентиляторів у перегородках корпуса і виконані канали з необертовими лопатями, а на вході повітря у двигун ці канали закриті повітряним фільтром з заслінкою, кінематично пов'язаною з розташованим у корпусі двигуна термостатом 2 Двигун по п 1, який відрізняється тим, що вихідний канал у виступі ротора робочої секції закінчується щілиноподібним соплом, що має замкнений прямокутний контур, що прилягає до поверхонь порожнини робочої секції 00 Винахід відноситься до двигунобудування, може бути використаний для зниження теплової напруженості роторно-поршневого двигуна при перетворюванні ним енергії згоряння палива у механічну енергію і є удосконаленням винаходу по основному патенту України № 13145 Відома схема роторно-поршневого двигуна з порожниною, розділеною принаймні на дві секції, одна з яких є компресорною, а інша - робочою У кожній секції такого двигуна встановлені жорстко закріплені на його валу ротори-поршні, виконані у формі плоских кулачків із криволінійною робочою поверхнею, велика частина якої є циліндричною поверхнею, концентричною поверхні порожнини корпуса, а менша частина виконана у виді плавного виступу, контактуючого з поверхнею порожнини корпуса Робоча поверхня роторів кінематичне зв'язана з рухливими затворами, жорстко закріпленими на валах, рівнобіжних осі вала двигуна і установленими у впускному і випускному каналах корпуса Циліндрична поверхня затвора компресорної секції звернена проти, а робочої - по напрямку обертання вала двигуна, циліндричні поверхні затворів торкаються циліндричних поверхонь роторів-поршнів і порожнин корпуса В ТІЛІ затворів виконані наскрізні канали, розташовані концентричне валам затворів, ВІЛЬНІ КІНЦІ валів затворів за допомогою кулачкових механізмів з'єднані з валом двигуна Порожнини компресорної і робочої секцій повідомлені між собою каналом із клапанним чи золотниковим механізмом, що містить привід від вала двигуна Ця схема не має ущільнень, зокрема ущільнень роторів без яких не може бути забезпечена необхідна герметичність порожнин двигуна, а отже і його працездатність В основу винаходу покладене завдання охолодження роторів та стінок порожнини робочої секції відомого роторно-поршневого двигуна по патенту України №13145 водночас з зниженням його токсичності шляхом обдуву поверхонь означених частин двигуна повітрям Поставлене завдання вирішено таким шляхом У відомому роторно-поршневому двигуні по патенту № 13145 ротори виконані оснащені лопатями вентиляторів, причому у ротор компресорної секції вмонтовані лопаті осьового вентилятора, а у ротор робочої секції - лопаті осьового вентилятора та відцентрової турбіни Вихідний канал цієї турбіни розташований у ТІЛІ виступу ротора робочої секції з боку випускного каналу двигуна Напроти лопатей осьових вентиляторів у перегородках корпусу виконані канали з необертовими лопатями, а на вході повітря у двигун ці канали закриті повітряним фільтром з заслонкою, кінематичне пов'язаною з розташованим у корпусі двигуна термостатом Вихідний канал у виступі ротору робочої секції закінчується щілиноподібним соплом, маючим замкнений прямокутний контур, що прилягає до поверхонь порожнини робочої секції На фіг 1 зображений повздовжній розріз двигуна, на фіг 2 - розріз А - А по фіг 1, на фіг 3 розріз Б - Б по фіг 2 У корпусі 1 двигуна на валу 2 знаходяться ротори 3 та 4 Ротор 3 компесорної секції виконаний порожнистим і має розташовані біля валу 2 лопаті 5 осьового вентилятора У порожнині ротора 4 робочої секції окрім лопатей 5 осьового вентилятора встановлені лопаті 6 відцентрової турбіни, кільцевий канал навколо яких закінчується вихідним каналом 7 в ТІЛІ виступу ротора 4 Канал 7 закінчується щілиноподібним соплом 8, маючим замкнений прямокутний контур, що прилягає до поверхонь порожнини робочої секції Сопло 8 розташовано на виступі ротора 4 з боку випускного каналу 9 Для проходу повітря напроти лопатей осьових вентиляторів 5 у перегородках корпусу 1 виконані канали з необертовими лопатями 10, а на вході повітря у двигун ці канали закриті повітряним фільтром 11 з заслонкою 12, кінематичне пов'язаною з розташованим у корпусі 1 двигуна термостатом 13 При роботі двигуна разом з валом 2 обертаються ротори 3 та 4 Спочатку заслонка 12 перекриває доступ повітря крізь фільтр 11, тому відбувається швидкий нагрів корпусу 1 При цьому нагрівається і термостат 13, видвіжний елемент якого від нагрівання спеціальної рідини в термостаті завдяки тязі або валу відкриває заслонку 12 Повітря, проходячи крізь фільтр 11, очищається від пилу і прямує далі крізь перегородку у корпусі 1 з направляючими лопатями 10 під дією лопатей 5 44984 осьового вентилятора, розташованого у роторі З компресорної секції Потім повітря проходить крізь перегородку між секціями двигуна також маючу направляючі лопаті 10, котрі відвертають поток повітря назустріч лопатям 5 осьового вентилятора ротора 4 робочої секції 3 цієї другої ступені осьового вентилятора повітря прямує на лопаті 6 відцентрової турбіни, котрі викидають його у розташований навколо них кільцевий канал Допомогає цьому і торцова стінка турбіни 6, плавно міняюча напрямок руху повітря Під натиском усіх вентиляторів повітря викидається у вихідний канал 7 з соплом 8, омиваючи гарячі стінки порожнини робочої секції Змішуючись з вихлопними газами, повітря доокислює їх, чим зменшує їх токсичність та разом з ними викидається з двигуна Наведена сукупність особливостей у будові системи повітряної продувки порожнин роторів і особливо порожнини робочої секції забезпечує наступне Оскільки СОПЛО 8 має прямокутний контур, що прилягає до поверхонь порожнини робочої секції, то виходячи з нього повітря використовується саме на обдув цих стінок Таким чином, сопло 8 підвищує ефективність охолодження стінок порожнини Шари повітря що біля стінок порожнини чинять меншу виштовхуючу дію на вихлопні гази, що знаходяться у порожнині секції, тому проникають у них з усіх боків глибше, ніж як би повітря рухалось суцільним потоком по кільцевій порожнині Шар повітря, по-перше, ВІДДІЛЯЄ вихлопні гази від стінки, виконуючи функцію її теплоізоляції, а по-друге, швидше нагрівається як стінкою, так і гарячими газами, тому менше віднімає у останніх тепла, а більш висока температура як газів так і повітря буде сприяти підвищенню швидкості реакції окислення продуктів згоряння палива Глибше проникнення шарів повітря у вихлопні гази покращить їх зменшування, в наслідок чого підвищиться ефективність роботи двигуна як нейтралізатора вихлопних газів Окремий нейтралізатор у цьому разі стає непотрібним, що спрощує загальну будову двигуна Лопаті 5, 6 і 10 є одночасно ребрами охолодження і покращують тепловіддавання від роторів та перегородок корпусу двигуна за рахунок того, що вони збільшують площину поверхонь тепловіддавання Завдяки тому, що лопаті є частиною роторів, то обертаючись разом з ними, вони виключають необхідність у окремому вентиляторі для їх охолодження Це також обумовлює спрощення будови двигуна Таким чином, окрім зниження токсичності, охолодження повітрям внутрішніх поверхонь деталей двигуна полегшує й охолодження його корпусу оскільки цим вже відведено значну частину тепла Потужність системи охолодження корпусу при цьому зменшується, що дозволяє обійтись без рідинного охолодження Це спрощує загальну будову двигуна, і завдяки цьому підвищує його надійність, зменшує масу, розміри та вартість 44984 РІГДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90