Роторний двигун внутрішнього згоряння віктора горба

Винахід стосується енергетичного і транспортного машинобудування, зокрема роторних двигунів внутрішнього згоряння. Прототипом запропонованого винаходу є роторний двигун вн утрішнього згоряння [Патент РФ №2175397, Кл. А02В53/00, публ. 2001р.], який складається з двох або декілька роторних секцій профільованих роторів, встановлених на спільному валу, розділяючої заслінки з поршнем, ущільнювальних елементів, стакана з отвором для впуску робочого тіла в камеру стискання і для випуску відпрацьованого робочого тіла з неробочої камери, а також для впуску стисненого робочого тіла з аналогічної роторної секції. Розділяюча заслінка розділяє неробочу камеру і робочу, яка утворена однією стороною заслінки і уступом ротора. Розділяюча заслінка з поршнем мають канали для виводу відпрацьованого тіла з неробочої камери і для виводу робочого тіла під тиском з іншої робочої секції. Якщо двигун працює як двигун внутрішнього згоряння, то для цього передбачена свічка. Розділяюча заслінка весь час знаходиться в контакті з зовнішньою утворюючою ротора під дією пружини, яка розміщена в камері стискання стакана, і яка діє на дно поршня. Функції паливного насосу виконують стакани з камерами стискання певних роторних секцій. Проте цей двигун є складним за конструкцію та містить ряд недоліків. Зокрема у цьому двигуні відсутня система автоматичного всмоктування паливної суміші, яку необхідно подавати до робочої камери примусово, що ускладнює спосіб експлуатації двигуна. В якості основного робочого елемента у цьому двигуні, як і в більшості інших двигунів використовується ротор і при його зношенні необхідний капітальний ремонт всього двигуна та повна заміна секції, тому необхідно використовувати у конструкції велику кількість ущільнювачів, що ускладнює конструкцію двигуна при його виготовленні та експлуатації. Крім того ущільнювачі заважають ротору обертатися, при обертанні він б’ється до ущільнювачів та швидко зношується. Крім того ротор цього двигуна є асиметричним і при його обертанні виникає, в тій чи іншій мірі, постійна паразитна сила, яка направлена від центру обертання, і чим більша частота обертів тим більша ця сила. Це створює додаткове навантаження на головний вал та вібрацію двигуна. При виході з ладу однієї секції, нормальне і ефективне функціонування решти секцій проблематичне. Використання лише однієї секції вимагає додаткових конструктивних рішень, що робить конструкцію більш дорогою і менш надійною. В основу винаходу поставлене завдання спростити конструкцію двигуна, що збільшить його економічність, доступність, та спростить спосіб експлуатації, а також збільшити довговічність та потужність двигуна. Поставлене завдання досягається тим, що роторний двигун вн утрішнього згоряння, який містить одну або декілька секції, насаджених на спільний вал, кожна секція складається з ротора, статора, системи запалювання, робочої камери, системи випуску відпрацьованих газів та системи ущільнювачів, згідно з винаходом робоча камера разом зі змішувачем робочої суміші, вп ускним колектором і системою запалювання розміщена зовні статора по дотичній відносно статора, ротор має циліндричну форму, а його вісь дещо зміщена відносно осі статора, ротор також містить робочу та всмоктувальну лопатки, які використовуються в якості основного робочого елементу та одночасно як ущільнювач, кожна секція двигуна додатково містить ремонтне вікно з ущільнювачем та випускним колектором. Завдяки розміщенню робочої камери зовні статора по дотичній відносно статора вибух робочої суміші проходить направлено на робочу лопатку, що дає можливість використати не тільки енергію стиснутого робочого тіла (як це робиться у прототипі) але й додаткову - вибухову хвилю. Це підвищує е фективність використання пального, дає додаткову економію або підвищує потужність при однакових з прототипом затратах пального. Крім того робочу камеру дуже легко модифікувати по розміру чи по формі не чіпаючи при цьому ні ротора ні статора, що дає можливість також легко нарощувати потужність (збільшуючи об’єм камери), або змінювати характеристики двигуна для ти х чи інши х потреб (наприклад з метою досягнення більшої економічності, чи спеціалізації під конкретне робоче тіло - вид пального). Форма ротора являє собою звичайний циліндр на відміну від ротора прототипу (у якого асиметрична овальна форма з уступом), вісь його обертання співпадає з віссю симетрії і зміщена відносно осі статора, який має лише більший діаметр і теж виконаний у формі циліндра. Симетричний ротор при обертанні не дає ефекту „биття”, він не потребує противаги, й практично не додає вібрації. У двигуні можливе просте використання однієї секції, легке додавання будь якої кількості додаткових секцій їх розміщення під будь яким кутом одна відносно одної, і без додаткового регулювання чи балансування. Все це говорить про більш просту, надійну та дешеву конструкцію двигуна в цілому. В запропонованій конструкції двигуна нема обмежень на хід елементів, що труться і зношуються. Робоча лопатка, всмоктувальна лопатка та ущільнювач (всього один) до ротора притискаються пружиною, а отже нема биття (яке присутнє у прототипі). З часом ці елементи зношуючись виштовхуються пружиною, продовжуючи щільно притискатися до поверхні статора (обидві лопатки) та ротора (ущільнювач), не порушуючи режиму роботи камер. При цьому запас ходу на практиці може вимірюватися декількома сантиметрами. Працюючи в однакових умовах, деталь що має обмеження на тертя наприклад в 0,5мм вийде з ладу набагато швидше ніж та, яка має таке обмеження в розмірі 20мм і навіть більше. А також допуски на довжину, при виготовленні ущільнювачів та лопаток. На практиці це означає можливість використання напівзношених, чи майже зношених елементів, разом з абсолютно новими в одній секції без порушення режиму та втрати ефективності. В якості основного робочого елементу (на який тисне і штовхає робоче тіло - газ), замість прямого використання ротора (як це у прототипі), використовуються лопатки, які є простими за конструкцією і у випадку їх зношення їх легко замінити через ремонтне вікно, що спрощує та здешевлює ремонт та збільшує довговічність. Ремонтне вікно та ущільнювач забезпечують дві функції, зокрема через це вікно можна замінити робочу і всмоктувальну лопатки та їх пружини не розбираючи двигуна, а також виконує роль ущільнювача між ротором та статором. На Фіг.1. зображено двигун, загальний вигляд; на Фіг.2 - поперечний переріз одної секції, робочий хід; на Фіг.3 - повздовжній переріз одної секції. Роторний двигун внутрішнього згоряння містить одну або декілька секцій 1, насаджених на спільний вал 4. Кожна секція складається з ротора 2 та статора 3. В статор 3 по дотичній до нього вмонтована робоча (вибухова) камера 5 разом зі змішувачем робочої суміші 6, впускним колектором 7 та системою запалювання 8. Ротор 2 містить робочу лопатку 9 та всмоктувальну лопатку 10. Секція містить також ремонтне вікно 11 разом з ущільнювачем 12 та випускним колектором 13 для видалення відпрацьованих газів. Двигун працює таким чином. Розглянемо роботу двигуна на прикладі одної секції. При запалюванні робочої суміші в робочій камері 5 проходить вибух робочої суміші направленої дії. Сила, що діє на робочу лопатку 9 змушує обертатися ротор 2 і виконувати певну роботу. При обертанні ротора 2 на 180°, всмоктувальна лопатка 10 всмоктує через впускний колектор 7 змішувача 6 робочу суміш в робочу камеру 5 в кількості регульованої впускним колектором 7 в змішувачі 6 робочої суміші. При обертанні ротора 2 ще на 180°, всмоктувальна лопатка 10 також виконує ще і функцію виштовхування відпрацьованих газів через випускний колектор 13, а робоча лопатка 9 в цей час перекриває робочу камеру 5. Коли робоча камера 5 перекривається, в ній вирівнюється тиск і впускний колектор 7 в змішувачі 6 робочої суміші під дією пружини закривається, після чого спрацьовує система запалювання 8 і знову виконується робочий хід. За один оберт ротора 2 виконується повний робочий цикл двигуна. Ремонтне вікно 11 та ущільнювач 12 виконують дві функції, зокрема через ремонтне вікно 11 можна замінити робочу лопатку 9 та всмоктувальну лопатку 10 та їх пружини не розбираючи двигуна, а також виконує роль ущільнювача між ротором 2 та статором 3. Робочий хід двигуна становить близько 270°. Як робоче тіло використовується все, що дає об’ємне розширення при запаленні (бензин, дизпаливо, газ і т.п.), а також стиснене повітря і пара. Крім того у запропонованому двигуні можна використовувати відпрацьоване робоче тіло з попередньої секції у виконанні наступної без зовнішньої робочої камери. Запропонований двигун на холостих обертах є практично безшумним, а вміст шкідливих викидів майже нульовий. При надлишку енергії автоматично підключається компресор для заповнення запасу витраченого повітря. У порівнянні з іншими аналогічними двигунами при рівних потужностях витрата палива у запропонованому двигуні у три - чотири рази менша. Простота конструкції забезпечує високу надійність і безаварійність При поломці деталей в одній або декілька секціях, а також при утворенні тріщин або розламів у корпусі та валу, на якому розташовані секції, призведе до втрат потужності, проте не до зупинки двигуна. Завдяки порівняно невеликій масі двигуна при необхідності можна встановлювати запасні двигуни та на відміну від прототипу завдяки запропонованій конструкції не потребує складних рішень ущільнення між стінками ротора та статора, що спрощує процес виготовлення двигуна. По економічності запропонований двигун наближається до електродвигунів, що дозволить їх використання в якості електростанції для живлення різних установок, насосів, польових станів, заправних станцій, станцій перекачування природного газу, нафтопродуктів, компресорних станцій і т. п. Перехід роботи двигуна з одного робочого тіла на інше можливий в автоматичному або примусово-механічному режимі, без зупинки обертання ротора при будь-якій кількості обертів. Двигун дуже простий у виготовленні та експлуатації, що не потребує високої кваліфікації працівників, можливий запуск двигуна без акумуляторів. Крім того двигун має малу кількість тертьових і підлягаючих зношуванню деталей. Можлива установка великої кількості роторних секцій на одному валу дви гуна, зміщених на певний кут в одній секції, що дозволяє виключити вібрацію при будь-яких обертах і уникнути додаткового балансування й регулювання двигуна.