Роторний двигун внутрішнього згоряння

1 Роторний двигун внутрішнього згоряння, що має корпус, закритий з торців кришками, з впускним та випускним патрубками, порожнистий вал з ротором, встановлений на опорах обертання ексцентрично відносно осі корпусу, та газорозподільну систему, який відрізняється тим, що корпус двигуна виконаний в формі циліндра, вал оснащений щонайменше одним випускним патрубком, ротор нерухомо насаджений на вал і виконаний в формі порожнистого циліндра, закритого з торців кришками, внутрішня кільцева порожнина якого розділена кільцевою перегородкою на дві секції, циліндр ротора оснащений щонайменше трьома відкритими порожнистими півциліндрами впускним, проміжним та робочим, жорстко закріпленими на циліндрі ротора за допомогою великих та малих патрубків, які є впускними та випускними патрубками, одні КІНЦІ яких заглиблені в порожнину півциліндрів, а другі КІНЦІ заглиблені в порожнину кільцевих секцій, і разом з порожнинами вала, півциліндрів та кільцевих секцій утворюють газорозподільну систему, корпус двигуна містить рідину, яка при обертанні ротора сам сформується в замкнуте рідинне кільце, обмежуюче відкриті поверхні півциліндрів, перша кришка ротора виконана щонайменше з одним отвором і оснащена щонай менше одним впускним патрубком, з'єднуючим випускний патрубок вала з впускним патрубком впускного півциліндра, а друга кришка ротора оснащена щонайменше одним випускним патрубком, вхід якого з'єднаний з виходом випускного патрубка робочого півциліндра 2 Роторний двигун за п 1, який відрізняється тим, що впускний півциліндр оснащений малим впускним та великим випускним патрубками, проміжний півциліндр оснащений малими впускним та випускним патрубками, робочий півциліндр оснащений великими впускним та випускним патрубками і виконаний з отвором з можливістю закріплення в ньому свічки запалювання 3 Роторний двигун за пп 1, 2, який відрізняється тим, що порожнисті півциліндри жорстко закріплені на циліндрі ротора своїми циліндричними поверхнями по дотичній до циліндричної поверхні ротора 4 Роторний двигун за пп 1-3, який відрізняється тим, що вал оснащений додатковим випускним патрубком, циліндр ротора додатково оснащений трьома півциліндрами впускним, проміжним та робочим, які жорстко закріплені на циліндрі ротора між першими трьома циліндрами, кільцеві порожнини секцій ротора оснащені радіальними перегородками, які утворюють газорозподільні системи кожної трійки півциліндрів, перша кришка ротора виконана з додатковим отвором і оснащена другим впускним патрубком, а друга кришка ротора оснащена другим випускним патрубком 5 Роторний двигун за пп 1-4, який відрізняється тим, що як рідину використовують воду, низькоплавкі метали в рідкому стані, наприклад олово, свинець Запропонований винахід відноситься до машинобудівної галузі, зокрема до конструкції двигунів внутрішнього згоряння з рідинним кільцем, в яких зворотно-поступальний рух поршня замінений обертальним рухом ротора Роторні двигуни внутрішнього згоряння можуть бути використані в різних галузях народного господарства в енергетиці, залізничному транспорті, на судах річного та морського транспорту Відомий коловоротний двигун внутрішнього горіння, який має обертальний на валу ротор з радіальними лопатками та установленим всередині ротора нерухомим золотником, обертальний корпус з водяним кільцем, установлений на валу обертання ексцентричне від валу ротора, вихлопний завиток Верхня частина золотника має всмоктувальну порожнину, яка каналом сполучена з внутрішньою порожниною завитка Нижня частина золотника виконана з місцевим заглибленням яке є камерою 00 о ю (О 62508 рух навколо осі вала і складний планетарний рух в корпусі двигуна шляхом обкатування шестерні внутрішнього зачеплення навколо нерухомого зубчатого колеса зовнішнього зачеплення При обертанні ротора між корпусом двигуна і сторонами ротора утворюються три порожнини зі змінним об'ємом, що використовується для здійснення процесів стискування, впуску і виштовхування робочого тіла Спалахування паливної суміші здійснюється від однієї або двох свічок запалювання в момент, близький до моменту найбільшого стискання суміші При цьому розподіл паливної суміші здійснюється самим ротором, який відкриває вікна з епітрохоїдальної поверхні або ж з бокової поверхні, утворюючої камеру стискання і розширення (2) Недоліком відомого двигуна є його низький моторесурс, обумовлений швидким спрацюванням епітрохоїдальної поверхні корпуса, яке приводить до появипереміщень ущільнюючих пластин в пазах ротора, викликає швидке їх спрацювання, втрату ущільнення та вихід з роботи двигуна ЗбіВнаслідок ексцентричного розміщення осі льшенню спрацювання епітрохоїдальної поверхні і обертання ротора та осі обертання корпуса, при ущільнюючих пластин ротора спонукає також неріобертанні ротора, в правій його половині лопатки вномірна по периферії корпуса теплова деформазаглиблюються в товщу водяного кільця і замкнуте ція між ними повітря стискається, перешкоджаючи зближенню рівня двох дзеркал, внаслідок чого Для зменшення спрацювання поверхні корпузбільшується різниця гідростатичних напорів зовні са використовують систему змащування поверхні і всередині ротора, чим і обумовлюється гідравлістикання та вибирають для виготовлення ущільчне стискання повітря, замкнутого між лопатками нюючих пластин ротора спеціальні матеріали, ротора СТІЙКІ проти спрацювання А для зменшення нерівномірності теплової деформації по периферії корКоли міжлопаточна комірка ротора досягає зопуса використовують спеціальну систему охолони камери горіння, стиснуте в ній повітря виштовдження корпуса (2) хується в камеру горіння назустріч факелу паливних струменів форсунки, безперервно В основу винаходу поставлено задачу удоскопоступаючих від паливного насоса налення відомого роторного двигуна внутрішнього згоряння, у якому шляхом зміни конструкції ротоВ результаті нагнітання стиснутого повітря і ра, зміни його форми та форми корпуса двигуна, палива в камеру горіння в ній здійснюється безпевведення в двигун додаткового елемента, та зміни рервний процес горіння при високій температурі і зв'язку між елементами двигуна, забезпечується тиску Продукти горіння відходять через вихлопний можливість зменшення спрацювання поверхні козавиток у вихлопну трубу (1) рпуса двигуна та и теплової деформації Недоліком відомого двигуна є його недостатній моторесурс, обумовлений підвищеним зноПоставлена задача вирішується тим, що у рошенням золотника в процесі роботи, який потреторному двигуні внутрішнього згоряння, що має бує забезпечення якісного ущільнення, корпус, закритий з торців кришками, з впускним та змащування та охолодження Крім того, відомий випускним патрубками, порожнистий вал з ротодвигун потребує значних витрат палива для здійсром, встановлений на опорах обертання ексцентнення постійного горіння ричне відносно осі корпуса, та газорозподільну систему, згідно з запропонованим винаходом, корНайбільш близьким до запропонованого винапус двигуна виконаний в формі циліндра, вал ходу по технічній сутності і результату, що досягаоснащений щонайменше одним випускним патрується, є роторний двигун внутрішнього згоряння, бком, ротор нерухомо насаджений на вал і викощо має корпус, закритий з торців кришками, з впунаний в формі порожнистого циліндра, закритого з скним та випускним патрубками, порожнистий вал торців кришками, внутрішня кільцева порожнина з ротором, встановлений на опорах обертання якого розділена кільцевою перегородкою на дві ексцентричне відносно осі корпуса, та газорозпосекції, циліндр ротора оснащений щонайменше дільну систему Двигун також включає два маховитрьома відкритими порожнистими напівциліндрака - противаги для зрівноважування маси ротора ми впускним, проміжним та робочим, жорстко заКорпус двигуна має форму епітрохоїди, а ротор кріпленими на циліндрі ротора з допомогою велимає форму трикутника Ротор двигуна оснащений ких та малих патрубків, які є впускними та підшипником, зубчатою парою (зубчатим колесом випускними патрубками, одні КІНЦІ ЯКИХ заглиблені внутрішнього зачеплення (шестерня) і нерухомим в порожнину напівциліндрів, а другі КІНЦІ заглиблеколесом зовнішнього зачеплення), радіальними ні в порожнину кільцевих секцій, і разом з порожущільнюючими пластинами і боковими зігнутими нинами валу, напівциліндрів та кільцевих секцій пластинами, які проходять по краю кромки ротора і утворюють газорозподільну систему, корпус двиущільнюють камери згоряння гуна оснащений рідиною, яка при обертанні ротора В процесі роботи ротор здійснює обертальний горіння, і в якій розміщені форсунка, електрозапал і канали для повітря, що подається за рахунок відцентрованої сили лопаток В період пуску двигуна замикають ланцюг електрозапалу, відкривають подачу води, яка стікаючи на лопатки правої частини ротора, приводить його в обертання Далі через форсунку в камеру горіння подають порції розпиленого палива, яке, спалахуючись від електрозапал а, дає рядспалахів, збільшуючих швидкість обертання ротора Включенням допоміжного паливного насоса розкручують ротор до нормального числа оборотів, після чого закривають впускне повітря, виключають електрозапал та перекривають воду В процесі роботи двигуна, захоплююче в обертання ротором, водяне кільце, утворює два водяних дзеркала, одне зовнішнє, яке розміщується в міжлопаточній порожнині ротора, та друге -внутрішнє Обидва дзеркала, внаслідок відцентрованого тиску прямують до одного рівня - рівня зовнішнього вільного дзеркала сам сформується в замкнуте рідинне кільце, обмежуюче відкриті поверхні напівциліндрів, перша кришка ротора виконана щонайменше з одним отвором і оснащена щонайменше одним впускним патрубком, з'єднуючим випускний патрубок вала з впускним патрубком впускного напівциліндра, а друга кришка ротора оснащена щонайменше одним випускним патрубком, вхід якого з'єднаний з виходом випускного патрубка робочого напівциліндра Поставлена задача вирішується також тим, що впускний напівциліндр оснащений малим впускним та великим випускним патрубками, проміжний напівциліндр оснащений малими впускним та випускним патрубками, робочий напівциліндр оснащений великими впускним та випускним патрубками і виконаний з отвором з можливістю закріплення в ньому СВІЧІ запалювання Поставлена задача вирішується також тим, що порожнисті напівциліндри жорстко закріплені на циліндрі ротора своїми циліндричними поверхнями по дотичній до циліндричної поверхні ротора Поставлена задача вирішується також тим, що вал оснащений додатковим випускним патрубком, циліндр ротора додатково оснащений трьома напівциліндрами впускним, проміжним та робочим, які жорстко закріплені на циліндрі ротора між першими трьома циліндрами, кільцеві порожнини секцій ротора оснащені радіальними перегородками, які утворюють газорозподільні системи кожної трійки напівциліндрів, перша кришка ротора виконана з додатковим отвором і оснащена другим впускним патрубком, а друга кришка ротора оснащена другим випускним патрубком Поставлена задача вирішується також тим, що як рідину використовують воду, низькоплавкі метали в рідкому стані, наприклад олово, свинець Запропонований винахід забезпечує можливість зменшення спрацювання поверхні корпуса та и теплової деформації В порівнянні з відомими двигунами (1,2) запропонований двигун має більш високий моторесурс Двигун простий у виготовленні та експлуатації В запропонованому двигуні при досягненні ротором необхідних оборотів із рідинного середовища формується рідинне кільце, яке при обертанні ротора відцентрованими силами весь час спрямовується до внутрішньої поверхні корпуса, притискується до неї, і, таким чином, з одного боку, ізолює внутрішню поверхню корпуса від контакту з ротором та зменшує теплове навантаження на корпус, а з другого боку, виконує функцію поршня, герметично закриваючи відкриті поверхні напівциліндрів та змінюючи їхні об'єми в процесі обертання ротора Внаслідок ексцентричного розміщення осі обертання ротора відносно геометричної осі корпуса внутрішній об'єм кожного напівциліндра змінюється від найменшого об'єму у верхній мертвій точці (ВМТ) до найбільшого об'єму у нижній мертвій точці (НМТ) обертання ротора При цьому здійснюється поступове заглиблення в рідинне кільце великих патрубків впускного та робочого напівциліндрів та їх вихід з нього Це використовується для здійснення процесів впуску, стискання, горіння паливної суміші та виштовхування продук 62508 тів згоряння, внаслідок чого збільшується швидкість обертання ротора Запропонований винахід пояснюється кресленнями фіг 1, 2, 3, 4, 5 Фіг 1 - двигун, розріз - по вертикалі, фіг 2, 3, 4 - розріз по А-А, В-В, С-С на фіг 1, фіг 5 - двигун з двома трійками напівциліндрів, розріз по вертикалі Запропонований двигун включає циліндричний корпус 1, оснащений торцевими кришками та впускним і випускним патрубками для рідини, порожнистий вал 2, встановлений в корпусі 1 на опорах обертання ексцентричне відносно осі корпуса, ротор, нерухомо насаджений на вал, і виконаний в формі порожнистого циліндра 3, внутрішня кільцева порожнина якого розділена кільцевою перегородкою 4 на секції А, В Циліндр 3 оснащений трьома відкритими порожнистими напівциліндрами впускним 5, проміжним 6 та робочим 7, жорстко закріпленими на циліндрі ротора з допомогою великих та малих патрубків, які є впускними та випускними патрубками, одні КІНЦІ ЯКИХ заглиблені в порожнину напівциліндрів, а другі КІНЦІ заглиблені в порожнину кільцевих секцій, і разом з порожнинами вала, напівциліндрів та кільцевих секцій утворюють газорозподільну систему, рідину, яка при обертанні ротора самоформується в замкнуте рідинне кільце 8, робочий напівциліндр 7 виконаний з отвором 9 з можливістю закріплення в ньому СВІЧІ запалювання, випускний патрубок 10, кришки 11, 12 ротора, впускний патрубок 13, випускний патрубок 14 Кришка 11 виконана з отвором, через який свічу запалювання закріплюють в отворі 9 робочого напівциліндра 7 Напівциліндри 5, 6, 7 жорстко закріплені на циліндрі 3 ротора своїми циліндричними поверхнями по дотичній до циліндричної поверхні ротора Впускний напівциліндр 5 оснащений малим впускним та великим випускним патрубками, проміжний напівциліндр 6 оснащений малими впускним та випускним патрубками, робочий напівциліндр 7 оснащений великими впускним та випускним патрубками Висота малих патрубків підібрана таким чином, щоб при обертанні ротора вони ніколи не заглиблювалися в товщу рідинного кільця Висота великих патрубків впускного 5 і робочого 7 напівциліндрів підібрана таким чином, щоб при обертанні ротора, вони заглиблювалися в товщу рідинного кільця на відрізку вугла повороту ротора від 240 до 120 градусів та виходили з нього на відрізку вугла повороту ротора 120-240 градусів Газорозподільна система включає, з'єднані між собою ходом газу в процесі роботи двигуна порожнину вала 2, випускний патрубок 10, впускний патрубок 13, малий патрубок впускного напівциліндра 5, впускний напівциліндр 5, великий патрубок впускного напівциліндра 5, кільцева порожнина А ротора, малий патрубок проміжного напівциліндра 6, проміжний напівциліндр 6, другий малий патрубок проміжного напівциліндра 6, кільцева секція В ротора, впускний патрубок робочого напівциліндра 7, робочий напівциліндр 7, випуск 62508 8 ний патрубок робочого напівцилшдра 7, випускний патрубок, кільцева секція А ротора, великий впуспатрубок 14 кний патрубок РНЦ 7, РНЦ 7 В РНЦ 7 відбувається процес заміщення продуктів горіння свіжою паДля збільшення потужності двигуна при одноливною сумішшю (продукти горіння му і тому ж габариті ротор оснащують додатковою виштовхуються в повітря через випускний патрутрійкою напівциліндрів впускним 15, проміжним 16 бок 14 кришки 12 ротора) та робочим 17, які закріплюють на циліндрі ротору між першою трійкою напівциліндрів Кільцеві поПри обертанні ВНЦ 5 від 120 до 240 градусів рожнини А, В ротора виконують з радіальними паливна суміш з ВНЦ 5 всмоктується в ПНЦ 6 перегородками, які обмежують газорозподільні Паливна суміш рухається таким чином порожнина системи кожної трійки напівциліндрів Вал оснавала 2, випускний патрубок 10, впускний патрубок щують додатковим випускним патрубком, першу 13, малий патрубок ВНЦ 5, ВНЦ 5, великий патрукришку ротора виконують з додатковим отвором і бок ВНЦ 5, кільцева секція Б ротора, малий впускоснащують другим впускним патрубком, а другу ний патрубок ПНЦ 6, ПНЦ 6 У цей самий час ПНЦ кришку ротора оснащують другим випускним пат6 рухається від 0 до 120 градусів, його об'єм збірубком льшується У цей же час РНЦ 7 обертається від 240 до 360 градусів і в ньому відбувається стисЗапропонований двигун працює наступним чикання паливної суміші, яка спалахує у ВМТ від ном СВІЧІ запалювання Перед роботою через отвір кришки 11 в отвір 9 робочого напівцилшдра 7 вкручують (закріплюють) При обертанні ВНЦ 5 від 240 до 360 градусів свічу запалювання (на кресленні не показана) паливна суміш виштовхується з порожнини ВНЦ 5 у порожнину вала (щоб уникнути цього явища баЗ допомогою пускового електродвигуна (на жано щоб КІЛЬКІСТЬ РНЦ 7 була кратною 2) У цей кресленні не показаний), з'єднаного з валом 2, час ПНЦ 6 рухається від 120 до 240, об'єм його приводять в рух вал 2 з ротором Порожнину між незначно змінюється, в ньому в цей час практично корпусом та ротором заповнюють рідиною до не відбувається ніякого руху газа РНЦ 7 у цей час утворення рідинного кільця 8, товщиною рівною рухається від 0 до 120 градусів, його об'єм збільнайменшій відстані на ДІЛЯНЦІ геометричного радішується У РНЦ 7 відбувається процес горіння та уса від корпуса до кришки ротора Вмикають сисрозширення газів внаслідок чого на валу 2 виникає тему запалювання, відкривають подачу паливної обертаючий момент Далі усі процеси знов повтосуміші(метан та повітря в співвідношенні =1 10) в рюються Швидкість обертання вала 2 збільшуєтьпорожнину вала 2 ся При зростанні швидкості обертання пусковий При обертанні впускного напівцилшдра (ВНЦ) електродвигун вимикають та починають відбір 5 від 0 до 120 градусів паливна суміш через поропотужності з вала 2, який і є валом відбору потужжнину вала 2, випускний патрубок 10, впускний ності патрубок 13 , малий патрубок ВНЦ 5 всмоктується в порожнину ВНЦ 5, при цьому його об'єм збільВ разі коли ротор оснащений додатковою трійшується У цей самий час проміжний напівцилшдр кою напівциліндрів 15, 16, 17 (КІЛЬКІСТЬ робочих (ПНЦ) 6 обертається від 240 до 360 градусів, його напівциліндрів кратна 2), двигун працює так, як об'єм зменшується і паливна суміш з ПНЦ 6 винаведено вище, при обертанні ВНЦ від 240 до 360 штовхується в робочий напівцилшдр (РНЦ) 7, який градусів паливна суміш виштовхується в порожниобертається від 120 до 240 градусів Паливна суну вала 2, звідки в цей час паливна суміш всмокміш рухається таким чином ПНЦ 6, його малий тується в другий впускний напівцилшдр 15 Фіг 1 62508 10 Фіг 5 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119