Роторний двигун внутрішнього згоряння

1. Роторний двигун внутрішнього згоряння, що містить порожнистий корпус з торцевими кришками і засобами газорозподілу в порожнині якого розташовані з можливістю обертання і взаємного переміщення лопатні поршні з газовими і масляними ущільнюваннями і механізм, синхронізуючий рух поршнів, включаючий закріплений на валу маховик з кривошипами, взаємодіючий за допомогою шатунів з одного боку з поршнями, а з другого - з зуб'ями на корпусі, через закріплені на осях кривошипів шестірні-сателіти, який відрізняється тим, що він виконаний з двох ідентичних частин, забазованих за допомогою упорних підшипників усередині нерознімного корпусу, при цьому поршні жорстко закріплені на двох дисках, відповідно взаємодіючих з розташованими по обидва їх боки двома частинами механізму синхронізації, з можливістю початкового взаємозміщення. 2. Роторний двигун вн утрішнього згоряння по п. 1, який відрізняється тим, що поршневі диски вико A (54) РОТОРНИЙ ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ 30162 Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого є роторний двигун внутрішнього згоряння [3] - прототип, що містить порожнистий рознімний корпус із засобами газорозподілу, в порожнині якого розташовані з можливістю обертання і взаємного переміщення лопатні поршні з газовими і масляними ущільнюваннями, жорстко закріплені на коаксіальних валах і механізм, синхронізуючий рух поршнів, включаючий жорстко закріплений на вихідному валу маховик з кривошипами, взаємодіючий за допомогою шатунів з одного боку з поршнями, а з другого боку через закріплені на осях кривошипів шестірні-сателіти - з нерухомим зубчастим колесом на корпусі. Відомий двигун [3] має більший механічний ККД, ніж. двигун [2], але його недоліками є: - складний рознімний корпус з консольно з'єднаними з вихідним валом коаксіальними валами, працюючими в умовах підвищеної температури; - неможливість регулювання ступеня стиску; - малий термін експлуатації через знос газових ущільнювань; - великий час витрачаємий на збирання та розбирання двигуна. Все це погіршує експлуатаційні характеристики, збільшує енерговитрати при виготовленні і знижує надійність конструкції при збільшенні крутного моменту. В основу винаходу поставлена задача удосконалення двигуна внутрішнього згоряння: - шляхом упрощения конструкції корпусу і поршневої групи, удосконалення механізму синхронізації і поліпшення умов охолодження обертаючих деталей забезпечити зменшення енерговитрат при виготовленні і поліпшення надійності та експлуатаційних характеристик при використанні винаходу. Поставлена задача у роторному двигуні внутрішнього згоряння, що містить порожнистий корпус з торцевими кришками і засобами газорозподілу, в порожнині якого розташовані з можливістю обертання і взаємного переміщення лопатні поршні з газовими і масляними ущільнюваннями і механізм, синхронізуючий рух поршнів, включаючий жорстко закріплений на валу маховик з кривошипами, взаємодіючий за допомогою шатунів з одного боку з поршнями, а з другого - з зуб'ями на корпусі, через закріплені на осях кривошипів шестірні-сателіти, вирішена згідно з винаходом наступним чином: - двигун виконаний у вигляді двох рознімних ідентичних частин, а також із рознімних деталей, послідовно рухомо з'єднаних поміж собою і забазованих усередині нерознімного корпусу за допомогою упорних підшипників, при цьому поршні жорстко закріплені на двох дисках, відповідно до взаємодіючих з двома частинами механізму синхронізації з можливістю початкового взаємозміщення, а газові ущільнювання виконані з можливістю компенсації зносу і зменшення тертя, причому охолодження і змащення обертаючих деталей виконано за допомогою надлишкового тиску газів і ущільнювань ззовні вала. У пропонованому двигуні зменшення енерговитрат при виготовленні досягнуто шляхом упрощення конструкції корпусу і поршневої групи та симетричного виконання механізму синхронізації руху поршнів. Підвищення надійності двигуна досягнуто завдяки виконанню його корпусу нерознімним з єдиним суцільним валом усередині, а також поліпшенню умов охолодження обертаючих деталей. Поліпшення експлуатаційних характеристик пропонованого двигуна забезпечено симетричним виконанням механізму синхронізації з можливістю регулювання ступеня стиску, виконанню його із рознімних деталей без різьбових з'єднань та з можливістю компенсації зносу газових ущільнювань. Суть винаходу пояснюється кресленнями: - на фіг. 1 показано поздовжній розріз двигуна; - на фіг. 2 - розріз А-А; - нафіг. 3 - розріз Б-Б; - на фіг. 4, 5, 6, 7 - циклограма роботи чотиритактного двигуна; - на фіг. 8, 9 - конструкція газового ущільнювання; - на фіг.10 - схема охолодження. Двигун містить порожнистий корпус 1 з торцевими кришками 2 і 3 , впускним 4 і випускним 5 вікнами, в порожнині якого розташовані лопатні поршні 6 двобічної дії, виконані як одне ціле з поршневими дисками 7 з газовими 8 та масляними 9 ущільнюваннями, котрі за допомогою упорних підшипників 10 базуються на валу 11, потовщення 12 якого замикає з внутрішнього боку камеру згоряння 13, утворену поміж поршневими дисками 7 з газовими 8 і масляними 9 ущільнюваннями та корпусом 1. По обидва боки дисків 7 на валу 11 закріплені шпонками 14 диски-маховики 15 з установленими на них за допомогою підшипників 16 кривошипами 17, з'єднаними через підшипники 18 з шатунами 19, котрі за допомогою підшипників 20 з'єднані з поршневими дисками 7. Шестірні-сателіти 21 виконані, як одне ціле з кривошипами 17, а зчеплені з ними у співвідношенні 1:2 зубчасті колеса 22 і 23 - як одне ціле з кришками 2 і 3 відповідно, причому кришка 2 з'єднана з корпусом 1 шпонкою 24, а кришка 3 виконана з зубчатим вінцем 25, зчепленим з черв'яком 26, з'єднаним з важелем керування 27. Вал 11 установлений в кришках 2 і 3 на підшипниках 28 та зафіксований штифтами 29. Ззовні вала 11 розташовані ущільнювальні кільця 30 підводячих каналів 31, а в потовщенні 12, дисках 7 і 15 виконані отвори 32 нагнітальних каналів. На потовщенні вала та поршневих дисках виконані пази 9 відводячих каналів. В порожнині корпусу 1 з обох боків дисків 7 за допомогою ущільнювань 30 і 33 утворені порожнини 34 надлишкового тиску газів, спілкуючі з каналами 31 через отвори 35 в кришках 2 і 3. Пропонований двигун працює таким чином. У початковому стані (див. фіг. 4) поршневі диски 7 розташовані так, що поршні А і Б та відповідно протилежні поршні В і Г максимально приближені один до одного, що забезпечує утворення поміж ними в камері згоряння 13 зон мінімального Д та максимального Ж об'ємів. При цьому впускне 4 та випускне 5 вікна закриті. При повороті вала 11, наприклад за годинною стрілкою, разом з ним повертаються і диски 15, що викликає обертання шестерень 21 і разом з ними кривошипів 17, котрі через шатуни 19 діють на поршневі диски 7 таким чином, що рух поршнів Б і Г прискорюється, а поршнів А і В - уповільнюється, причому через кожні 90° по 2 30162 вороту вала фази прискорень рухів поршнів змінюються на протилежні і при рівномірному обертанні вала поршні здійснюють круговий рух в одному напрямку з перемінною кутовою швидкістю. Це приводе до послідовного відкриття і закриття впускного 4 і випускного 5 вікон, що разом з послідовним створенням поміж поршнями в камері згоряння зон змінного тиску забезпечує послідовність тактів (впуск, стиск, робочий хід, випуск) робочого циклу двигуна і передачу крутного моменту на вихідний вал під час робочого ходу. На фіг. 4-7 показано розташування послідовності робочих циклів в камері згоряння, наприклад чотиритактного двигуна, при повороті вала на 360°. Регулювання ступеня стиску у пропонованому двигуні здійснюється зміщенням початкового розташування поршнів в камері згоряння. Це здійснюється за допомогою черв'яка 26, з'єднаного з важелем керування 27. При повороті важеля 27 черв'як 26 обертає зубчасте колесо 23 навколо вала 11 і після закінчення регулювання фіксує його відносно корпусу 1 і нерухомого колеса 22. Зміна відносного розташування зубчастих коліс на корпусі двигуна приводе до зміни розташування поршнів в камері 13 відносно їх початкового стану на фіг. 4, що викликає зміну об'ємів зон Д і Ж і відповідно зміну ступеня стиску, відзначаючогося як їх співвідношення. Система рідинного охолодження двигуна працює за схемою на фіг. 10. При роботі двигуна частина робочої суміші і відпрацьованих газів проривається в порожнину 34 через нещільності поршневих кілець, що підвищує тиск в картері порожнини 34 з охолоджуючою рідиною, наприклад маслом. Під дією надлишкового тиску газів масло з картеру, а також розбризкане і збігаюче зі стінок, через отвори 35 в кришках 2 і 3 подається до підводячих каналів 31 ззовні вала 11 і далі через похилі отвори 32 під дією відцентрових сил поступає до спіральних пазів 9 на поверхнях поршневих дисків 7 і по них виганяється обратно до картеру порожнини 34. Газові ущільнювання 8 поршневих дисків 7 виконані з можливістю компенсації втрати ущільнювання через знос і працюють наступним чином. На початку експлуатації ущільнювальні елементи Е і М, розташовані в пазах дисків 7 і потовщенні 12 вала, як показано на фіг. 8 і під дією пружин щільно притискуються до стінок камери згоряння. Під час експлуатації товщина елементів Е і М зменшується, що викликає зростання зазору Н (див. фіг. 9) поміж їх кінцями (Нн