роторный двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с образованной в нем цилиндрической полостью, в которой с образованием камер переменного объема установлены по меньшей мере две поворотные лопасти, боковые диски и рабочие валы, а также выходной вал и механизм преобразования движения, имеющий две пары эллиптических шестерен каждой пары установлена на выходном валу, другая связана с лопастями, а также из последних жестко связана с одним из рабочих валов и одним из боковых дисков, отличающийся тем, что снабжен втулкой, в цилиндрической полости которой установлены рабочие валы, расположенные соосно один с другим, каждая лопасть жестко связана с противоположно расположенным рабочим и боковым диском, а эллиптические шестерни, связанные с лопастями, установлены с помощью подшипников в корпусе и закреплены на боковых дисках, сопряженных боковой поверхностью с торцевой поверхностью втулки и установленных концентрично рабочим валам.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что снабжен системой жидкого охлаждения, включающей полости охлаждения в лопастях, подводящие и отводящие каналы, причем подводящий и отводящий каналы в каждой лопасти выполнены соосными и имеют выходы на противоположных сторонах рабочих валов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания с неравномерным движением лопастных рабочих органов в кольцевом рабочем пространстве корпуса.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с внутренней цилиндрической полостью, в которой расположены лопастные рабочие органы, кинематически связанные между собой механизмом преобразования движения. При этом две лопасти жестко связаны с центральной втулкой, а две другие лопасти жестко связаны с двумя втулками, установленными в боковых стенках корпуса, чем обеспечивается снижение изгибающих усилий в плоскости, перпендикулярной плоскости лопастей и проходящей через их ось вращения. Основными недостатками известной конструкции являются сложность изготовления различных по конфигурации рабочих лопастей, а также сложность конструкции, требующей центрирования.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочие органы установлены на втулках соосно цилиндрической полости корпуса, в отверстиях которых расположена ось синхронизирующего механизма, установленная на подшипниках в боковых стенках корпуса. Со втулками жестко связаны приводные эллиптические шестерни, которые в свою очередь кинематически связаны с шестернями, жестко установленными на выходном валу. Хотя это позволяет снизить воздействие тепловых потоков на силовые детали, однако указанная конструкция обязательно требует введения центрирующей детали, что вызывает увеличение габаритов двигателя, а консольное расположение лопастей в полости корпуса снижает надежность двигателя.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, наиболее близкий по технической сути к предложенному и принятый за прототип. Он содержит корпус с цилиндрической полостью, в которой размещены лопастные рабочие органы, жестко связанные с втулками, установленными соосно полости, и дисками, расположенными в боковых стенках корпуса. Лопастные рабочие органы выполнены унифицированными. Основным недостатком прототипа является наличие в нем лопастей с консольной частью, которая подвержена значительным изгибающим усилиям от газовых сил, а также необходимостью введения центрирующей детали, проходящей через втулку одной из лопастей, что увеличивает габариты двигателя, так как центрирующая деталь имеет большую силовую нагрузку и находится под воздействием значительного теплового потока от рабочих газов, а из-за того, что она выполнена вращающейся внутри вращающихся деталей, затруднено ее охлаждение. И его введение требует существенного увеличения габаритов. В противном случае резко снижена надежность двигателя из-за возможности перегрева двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности двигателя при достаточно малой массе и простоте конструкции ее изготовления.

Это достигается тем, что лопастные органы жестко связаны со втулками и дисками, но при этом втулка одного из них расположена между втулкой и диском другого соосно последнему, а их подшипники установлены коаксиально.

Сопоставительный анализ признаков при сравнении с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый двигатель имеет отличия в выполнении связей рабочих лопастных органов с дисками и втулками, таким образом предлагаемый двигатель соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии у них признаков, имеющих все присущие им связи и свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 то же, поперечный разрез; на фиг. 3 аксонометрический разрез двигателя; на фиг. 4 то же, каналов охлаждения в лопастях.

Роторный двигатель внутреннего сгорания имеет корпус 1 с цилиндрической рабочей полостью 2, соосно которой установлены рабочие лопастные органы 3, жестко связанные с одной стороны с боковыми дисками 4, а с другой со втулками 5, которые кинематически связаны с силовым механизмом 6 преобразования неравномерного движения. Силовой механизм 6 преобразования неравномерного движения лопастных рабочих органов в равномерное вращение выходного вала 6 выполнен с эллиптическими шестернями и включает эллиптические шестерни 8 привода рабочих органов, с которыми они жестко связаны и установлены непосредственно на боковых дисках 4, и эллиптические шестерни 9, жестко связанные с выходным валом 7, расположенным за пределами рабочей полости 2, и установленные так, что угол между скрещивающимися большими осями эллиптических шестерен составляют 90^о.

Рабочие органы 3 установлены в полости 2 корпуса 1 с возможностью вращения соосно полости, причем втулка 5 каждого из рабочих органов расположена в полости между втулкой 5 и диском 4 другого лопастного рабочего органа так, что их подшипники 10 и 11 установлены коаксиально.

Каждый рабочий орган имеет каналы для смазки и охлаждения, имеющие входные 17 и выходные 12 каналы, выполненные соосно оси втулок и имеющие связь с разветвляющимися П-образными каналами 13, выполненными в теле лопастных рабочих органов.

Предлагаемый двигатель имеет также впускной 14 и выпускной 15 газораспределительные каналы и свечу зажигания 16 (возможна установка вместо нее форсунки для дизельного варианта двигателя). Имеются также необходимые средства уплотнения рабочих объемов. Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При вращении выходного вала 7 через впускной газораспределительный канал поступает свежее рабочее тело (топливо-воздушная смесь или чистый воздух), которое засасывается при неравномерном движении рабочих органов и соответственно при изменении рабочих объектов между ними, после прохождения ими впускного 14 канала газораспределения начинается сжатие и при достижении минимального объема и свечи зажигания 16 или форсунки, происходит воспламенение с последующим расширением рабочих газов в расширяющемся под их действием рабочем пространстве между лопастными рабочими органами. По достижении выпускного 15 канала газораспределения происходит выпуск отработавших газов.

Предлагаемая конструкция лопастных рабочих органов и их связи с силовым механизмом преобразования движения может найти широкое применение в других роторных поршневых машинах. Так, например, при выполнении на корпусе двух пар подающих 17 и отводящих 18 газораспределительных или гидравлических каналов предлагаемая конструкция будет выполнять функции пневмо- или гидродвигателя, а при принудительном вращении выходного вала-функции компрессора или гидронасоса.

Основным достоинством предлагаемой конструкции является ее простота, так как парные рабочие органы выполнены практически идентичными, что значительно упрощает их изготовление из-за унификации. Выполнение же опор лопастных органов по концам лопастей позволяет повысить их жесткость и сопротивление изгибу, что должно повысить надежность их работы. При этом лопастные рабочие органы не требуют дополнительных центрирующих деталей и опор для обеспечения соосности полости корпуса и одного другому, что должно уменьшить габариты двигателя. Кроме того, боковые диски могут выполнять функции боковых стенок для изменяемых рабочих объемов.

Выполнение эллиптических шестерен жестко установленными непосредственно на боковых дисках уменьшает габариты двигателя в осевом направлении.