Ротативний двигун

1. Ротативний двигун, який містить корпус, що складається із утворюючих порожнину кільця і бічних кришок із металокерамічного матеріалу із напрямними канавками, впускними і випускними вікнами, розміщений в порожнині корпусу циліндричний ротор у вигляді дисків із прорізами, 3 поступального руху поршнів в обертальний рух ротора за рахунок зменшення динамічних навантажень на пару "палець-канавка", що веде до деякого підвищення моторесурсу двигуна. Завдяки поршням двобічного дії збільшується потужність. Наявність поршнів поворотно-поступальної дії замість поршнів типу, що "гойдається", веде до поліпшення форми робочого об'єму циліндрів, що обумовлює підвищення ККД двигуна. Проте, так само, як і у відомих рішеннях, використовування на пальці ролика обумовлює низький моторесурс двигуна, відсутність ущільнень між ротором і корпусом обумовлює низький КПД. Розміщення циліндрів із поршнями в циліндричних вставках обмежує число циліндрів в роторі, і створює проблеми механічного резонансу між частотою обертання ротора і власною частотою циліндрових вставок, що обмежує зростання потужності двигуна. Відомий двигун, вибраний як прототип (патент України №76678UA, F02B 57/00. 2006). Двигун містить корпус, що складається із утворюючих порожнину кільця і бічних кришок із напрямними канавками, впускними і випускними вікнами, розміщений в порожнині корпусу циліндричний ротор у вигляді дисків із прорізами. В прорізах установлені дугоподібні вставки із робочими циліндрами і поршнями двобічного дії, поміщеними в циліндри і забезпеченими пальцями, встановленими із можливістю взаємодії із напрямними канавками. Бічні кришки корпусу виконані із металокерамічного матеріалу, прорізи в дисках ротора орієнтовані радіально і мають в площині ротора дугоподібну форму, а на пальці поршнів установлений повзуни, і в напрямних канавках між повзунами поршнів установлений додаткові повзуни. Кільце корпусу забезпечено пристроєм регулювання зазору між ротором і бічними кришками корпусу. Виконання бічних кришок корпусу із металокерамічного матеріалу дозволяє підвищити температуру поверхні бічних кришок в області робочого ходу поршнів без підвищення температури в інших областях, і відповідно підвищити ККД двигуна. Виконання вставок в дисках ротора орієнтованими радіально, що мають в площині обертання ротора дугоподібну форму, своєю опуклістю звернутою убік обертання ротора, дозволяє знизити динамічні навантаження і збільшити моторесурс, а також збільшити число циліндрів в роторі, що веде до підвищення питомої потужності і обертаючого моменту, оскільки одночасно декілька поршнів здійснюють робочий хід як до центру ротора, так і від нього. Суттєвим недоліком двигуна - прототипу є обмежене значення числа робочих обертів ротора у зв'язку із зростанням відцентрової сили, діючої на поршневу групу (поршень, палець, повзун) і повітряно-паливну суміш в циліндрі при збільшенні числа обертів ротора, що веде до порушення оптимального розподілу останній за об'ємом циліндра. Як відомо, потужність двигуна напряму залежить від числа робочих обертів, обмеження яких обмежує значення максимальної потужності двигуна. Окрім цього, газодинамічне ущільнення між ротором і бічними кришками корпусу працює ефективно на високих 91743 4 обертах. При знижених обертах збільшуються витоки робочого тіла, особливо під час робочого ходу поршнів, що знижує потужність двигуна і погіршує екологічні показники. В основу винаходу поставлена задача створити такий ротативний двигун, який в порівнянні з відомим був би більш потужним. Поставлена задача досягається тим, що двигун містить корпус, що складається із утворюючих порожнину кільця і бічних кришок із напрямними канавками, впускними і випускними вікнами, розміщений в порожнині корпусу циліндричний ротор у вигляді дисків із прорізами. Прорізи орієнтовані радіально і мають в площині ротора дугоподібну форму. В прорізах установлений дугоподібні вставки із робочими циліндрами і поршнями двобічного дії. Поршні поміщені в циліндри і забезпечені пальцями, встановленими із можливістю взаємодії із напрямними канавками. На пальці поршнів установлені повзуни, а в напрямних канавках між повзунами поршнів установлені додаткові повзуни. Відповідно до винаходу ротор виконаний нерухомим, а корпус виконаний із можливістю обертання щодо ротора. Для досягнення більш високого результату в бічних кришках з боку ротора установлені кільцеві ущільнення. У впускних і випускних вікнах бічних кришок установлені радіально лопатки. Корпус охоплений кожухом, що містить кільцеві колектори з боку впускних і випускних вікон. Виконання ротора нерухомим, а корпусу - із можливістю обертання щодо ротора виключає рухливі деталі, які могли б відчувати дію відцентрової сили, що веде до зростання числа робочих обертів двигуна до значень, обмежених лише динамічними навантаженнями на поршневу групу і напрямну канавку. Як наслідок, зростає значення максимальної потужності двигуна. Установка в бічних кришках з боку ротора кільцевих ущільнень обмежує область можливих проривів і витоків газів, що сприяє підвищенню потужності двигуна. Установка радіально у впускних і випускних вікнах бічних кришок лопаток сприяє створенню ефекту турбонаддування, що обумовлює підвищення потужності двигуна. Наявність кожуха навколо корпусу, що містить кільцеві колектори з боку впускних і випускних вікон дає можливість організувати потоки газів на вході і виході двигуна для отримання турбонаддування. На Фіг.1 зображений поперечний переріз пропонованого двигуна; на фіг.2 фрагмент поздовжнього перерізу пропонованого двигуна. Пропонована конструкція ротативного двигуна містить корпус, встановлений на осі нерухомого ротора і що складається із утворюючих порожнину кільця 1 (Фіг.1) і бічних кришок 2 із напрямними канавками 3. В бічних кришках 2 із металокерамічного матеріалу виконані впускні 4 і 5 і випускні 6 і 7 вікна. В порожнину корпусу поміщений нерухомий циліндричний ротор у вигляді дисків 8 (Фіг.2) із прорізами 9 (Фіг.1), в яких установлені дугоподібні вставки 10. Прорізи 9 орієнтовані радіально і мають в площині обертання корпусу дугоподібну форму, своєю опуклістю звернутою убік, протилежну 5 обертанню корпусу. У вставки 10 поміщені поршні 11 двобічного дії, забезпечені пальцями 12 (Фіг.2), встановленими із можливістю взаємодії із напрямними канавками 3. На пальці 12 поршнів 11 установлено повзуни 13. Навколо бічних кришок 2 корпусу є кожух 14, закріплений на нерухомій осі ротора, який складається з кільцевого колектора 15 із боку впускних 6 вікон, і кільцевого колектора 16 із боку випускні 7 вікон. На бічній кришці 2 установлений лопатки 17, які утворюють нагнітальну помпу для повітря, що поступає. На протилежній бічній кришці 2 у випускних вікнах 7 установлений радіальні лопатки 18, які утворюють турбіну для вихлопних газів. В бічних кришках 2 з боку ротора установлені кільцеві ущільнення 19, які перешкоджають проривам і витокам газів із двигуна в навколишнє середовище. Пропонований двигун працює так. При обертанні корпусу поршні 11 в дугоподібних вставках 10 рухаються поворотно-поступально за рахунок взаємодії повзунів 13 поршнів 11 із напрямними канавками 3 в бічних кришках 2 корпуса. При цьому у вставках 10, виконуючих роль циліндрів, утворюються порожнини розрідження і стиснення. Далі розглянемо роботу одного з поршнів 11. Під час руху поршня 11 до центру ротора робоча суміш нагнітається через вікно 4 в розріджену частину порожнини дугоподібної вставки 10. Після досягнення поршнем 11 найближчого положення до центру ротора починається його рух у вставці 10 від центру і стиснення робочої суміші, що поступила через впускне вікно 4. Одночасно завдяки радіальним лопаткам 17 відбувається нагнітання через впускне вікно 5 робочої суміші в порожнину циліндра 10 по іншу сторону поршня 11. Після закінчення проходження вікна впускання мимо порожнини циліндра 10 наступає фаза стиснення робочої суміші, оскільки поршень 11 рухається від центру ротора до периферії. В області максимального стиснення робоча суміш запалюється із утворенням високого тиску в порожнині циліндра 10. Відбувається робочий хід поршня 11 до центру ротора. 91743 6 Сила тиску робочого тіла (запаленої робочої суміші) на поршень 11 і сила реакції опори повзуна 13 на поверхню направляючої канавки 3, створюють моментоутворюючу силу, що приводить в обертання бічні кришки 2 корпусу. Як показано на Фіг.2, зони робочого ходу бічних кришок 2, що обертаються, у яких здійснюється робочий хід поршнів, проходять одночасно мимо декількох вставок 10 із поршнями 11 в різних стадіях робочого ходу, тобто розширення робочого тіла. При русі поршня 11 до центру ротора відбувається стиснення робочої суміші, що поступила через впускне вікно 5. По закінченню руху поршня 11 до центру ротора максимально стисла робоча суміш, що поступила через впускне вікно 5, запалюється. Відбувається робочий хід поршня 11 від центру ротора. Після цього відроблений робоче тіло (вихлопні гази), взаємодіючи із радіальними лопатками 17 випускаються через вікно 6. Наприкінці робочого ходу поршень 11 досягає свого найбільшого віддалення від центру ротора. При подальшому русі поршня 11 до центру ротора відбувається випуск відробленого робочого тіла через вікно 7 із одночасним нагнітанням робочої суміші в порожнину циліндра через вікно 4. Далі цикл руху поршня 11 повторюється. Кільцеві ущільнення 19 між бічними кришками, що обертаються, 2 корпуси і нерухомим ротором обмежують область можливих проривів і витоків газів. Радіальні лопатки 17 і 18 у впускних 4 і 5 і випускних 6 і 7 вікнах бічних кришок 2 служать нагнітальною помпою і газовою турбіною відповідно у кільцевих впускному 15 і випускному 16 колекторах, що підвищує потужність двигуна. Оскільки у корпусі, що обертається, відсутні рухливі деталі, які могли б відчуває дію відцентрової сили, то значення максимальних обертів двигуна зростає до значень, обмежених лише динамічними навантаженнями на поршневу групу і напрямну канавку. Як наслідок, зростає значення максимальної потужності двигуна. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 91743 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601