Роторный двигатель

(71) Заявитель Белокузов Михаил Антонович(72) Автор Белокузов Михаил Антонович(73) Патентообладатель Белокузов Михаил Антонович(57) Роторный двигатель, содержащий статор с размещенными в нем камерами сгорания и ротор с полостями по наружной поверхности для приема продуктов сгорания топливной смеси, отличающийся тем, что камеры сгорания имеют шаровидную форму с удлиненным соплом, а узел сжатия топливной смеси расположен в роторе. Фиг. 1 Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям,и может использоваться в разных областях народного хозяйства, автомобилестроении,промышленной индустрии, в сельском хозяйстве и т.п., как автономно, так и в сочетании с другими устройствами. В известном четырехтактном двигателе внутреннего сгорания полный цикл совершается за два оборота коленчатого вала первый оборот - всасывание и сжатие рабочей смеси, второй оборот - рабочий ход и выпуск. 50902009.02.28 Недостатками указанного двигателя являются 1. Наличие возвратно-поступательного движения поршней, несущих основную (ударную) нагрузку в такте рабочий ход. 2. Сложность технического построения и металлоемкость (из-за наличия таких элементов, как распределительный вал, системы впускных и выпускных клапанов, коленчатого вала, кулачков и т.п.). Наиболее близким по техническому решению и принципу действия к предлагаемой полезной модели (прототипом) является роторный двигатель Гусева А.А. 1, который содержит статор с камерами сгорания, нижняя часть которых соединяется с полостями ротора во время рабочего такта, а верхняя часть соединена через канал и впускной клапан с системой подачи сжатого воздуха, а через выпускной клапан - с атмосферой, распределительный вал, кинематически связанный с осью ротора через систему шестерен с кулачками для воздействия на рычаг насоса-форсунки. Недостатки прототипа. 1. Наличие системы клапанов для подачи сжатого воздуха, распределительного вала,кинематически связанного с осью ротора, кулачков для воздействия на клапаны, рычагов насосов-форсунок усложняет конструкцию двигателя, снижает его КПД и надежность. 2. Сложность кинематики ограничивает частоту вращения ротора, как и в классической схеме двигателя внутреннего сгорания, а также возможность компоновки двух-трех двигателей на одном выходном валу. 3. Указанная кинематическая схема построения двигателя статична и не позволяет варьировать как количество камер сгорания, так и последовательность (порядок) их работы за один оборот ротора, т.е. мощностные характеристики двигателя. Решением технической задачи по устранению указанных недостатков является предлагаемая полезная модель. Это достигается тем, что в техническом решении конструкции двигателя применены статор с размещенными в нем камерами сгорания шаровидной формы, снабженными соплом, направленными в сторону вращения ротора и имеющими продольный размер (удлинение) для увеличения времени воздействия реактивной струи сгорающей топливной смеси на крыльчатку ротора ротор с крыльчаткой, каждая лопасть которой содержит камеру с поршнем шестеренчатый привод поршней. Камеры с поршнями и шестеренчатый привод образуют узел, обеспечивающий сжатие топливной смеси,используются только для обеспечения заданного (необходимого) сжатия в камере сгорания и в такте рабочий ход не участвуют, т.е. могут быть облегчены по сравнению с классической схемой построения и заменяют распределительный вал, клапаны и насос-форсунку по сравнению с прототипом. Шестеренчатый привод позволяет варьировать изначально установку поршней в лопастях крыльчатки ротора, т.е. порядок и последовательность работы камер сгорания (мощностные характеристики двигателя). Размещение камер сгорания в статоре, использование лопастей крыльчатки в качестве камер сжатия, применение шестеренчатого привода поршней обеспечивают полезной модели компактность, низкую металлоемкость, простоту кинематики, надежность и повышают КПД. На чертежах фиг. 1 и фиг. 2 изображен общий вид роторного двигателя с четырьмя камерами сгорания и четырьмя крыльчатками ротора, хотя число камер сгорания и крыльчатки может быть различно, исходя из требований мощности двигателя. Двигатель состоит из корпуса 1 с шарообразными камерами 2 сгорания топливной смеси и ротора 3, закрепленного жестко на валу отбора мощности 4. По внешнему периметру корпуса 1 двигателя,между камерами сгорания 2, расположены вспомогательные узлы 5 стартер, генератор,забор воздуха через фильтр, выпуск отработанных газов и т.п. Направление вращения ротора указано стрелкой. Предложенное техническое решение поясняется чертежами фиг. 3 и фиг. 4 конструктивного исполнения двигателя на примере одной камеры сгорания, где ротор 3 с полостями 15 и осью вращения 4 в корпусе двигателя 1 имеет шестеренчатую связь (шестерни 6, 7) 2 50902009.02.28 с корпусом для обеспечения работы поршня 9. Шестерни 6 закреплены на корпусе двигателя жестко, а шестерни 7 закреплены на валу привода 8 поршня 9 жестко, и ось их вращения проходит через боковые стенки ротора. Шестерни 6, 7 парные, для равномерного распределения нагрузки на выходной вал и при изготовлении двигателей малой мощности можно использовать одну пару. Внутри каждой крыльчатки 3 ротора расположен цилиндр с прорезью (окном) в верхней части для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания. Верхняя часть 10 корпуса двигателя 1 и часть 11 верхней стороны корпуса ротора 3 съемные,для сборки и настройки блока шестерен привода поршня и двигателя в целом. Для удобства изготовления и сборки ротора цилиндры крыльчатки можно гильзовать. Предлагаемый двигатель работает следующим образом при перемещении передней плоскости крыльчатки ротора 3 к выходному отверстию камеры сгорания 2 происходит впрыск топлива в камеру через окно 14. Одновременно с вращением ротора 3 шестерня 7,огибая неподвижную шестерню 6, вращает вал привода 8 поршня 9, который смещает поршень к верхней мертвой точке, и при совпадении окна цилиндра крыльчатки ротора с выходным отверстием камеры сгорания 2 происходит сжатие топливной смеси. По завершении сжатия подается импульс высокого напряжения на свечу, происходит воспламенение топливной смеси, и выходящая реактивная струя газов воздействует на рабочую поверхность (задняя плоскость) крыльчатки ротора, придавая ему вращательное движение. При совмещении рабочей поверхности крыльчатки ротора с выпускным окном 12(выпускным коллектором) отработанные газы отводятся наружу, подталкиваемые сужающимся вырезом между соседними крыльчатками ротора. Поршень 9, совершая поступательное движение к нижней мертвой точке, при совмещении окна цилиндра крыльчатки ротора с окном 13 блока двигателя, втягивает отфильтрованную новую порцию воздуха в цилиндр. Таким образом, при повороте крыльчатки ротора на угол 45 происходит цикл впуск-сжатие-рабочий ход-выпуск по аналогии с классической схемой двигателя. Для приведенной схемы четырехкамерного роторного двигателя фиг. 3, фиг. 4 и соотношения Ч 22 Ч 1 камеры работают попарно 1-3 и через поворот ротора на 180 - 2-4, т.е. за один оборот ротора происходит четыре рабочих цикла. При изначальной установке всех поршней ротора (фиг. 4) в верхнюю мертвую точку за один оборот ротора произойдет восемь рабочих циклов. Полости ротора и выходные отверстия камер сжатия содержат уплотнители. Преимущества перед прототипом 1. Устройство двигателя компактно и конструктивно несложно из-за отсутствия вспомогательных элементов, несущих нагрузку в такте рабочий ход распределительный вал,кулачки, клапана, рычаги, и т.п. 2. Отсутствие распределительного вала, вращающегося со скоростью в два раза выше вращения ротора, позволяет увеличить частоту вращения ротора, т.е. получить большую выходную мощность. 3. Использование удлиненного сопла камеры сгорания позволяет воздействовать на крыльчатку ротора более длительным импульсом реактивной струи газов, что повышает КПД двигателя. 4. Применение привода блока шестерен дает возможность варьировать как количество одновременно работающих камер сгорания, так и последовательность (порядок) их работы за один оборот ротора, т.е. улучшить отношение мощности и массы двигателя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4