Роторный двигатель внутреннего сгорания

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Автор Сапожков Владимир Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, рабочую камеру с впускным и выпускным окнами и свечой зажигания, установленный на валу цилиндрический ротор, в пазах которого размещены лопатки, разделяющие вместе с ротором рабочую камеру на полости изменяемого объема, и направляющие элементы, связанные с лопатками, отличающийся тем, что рабочая камера выполнена в форме полого цилиндра, образованного одной или двумя цилиндрическими поверхностями с параллельными оси ротора образующими, направляющие элементы выполнены в виде ребер, лопатки выполнены в виде изогнутых пластин, выпуклая часть которых имеет цилиндрическую форму с параллельной оси ротора образующей, пазы ротора для размещения лопаток имеют форму изогнутых пластин, причем каждая изогнутая пластина жестко связана своей вогнутой частью с одним или несколькими параллельными друг другу ребрами, свободные концы которых соединены с ротором при помощи шарнира, ось которого параллельна оси ротора,при этом все шарниры установлены на одинаковом расстоянии от оси ротора вблизи его 9462 1 2007.06.30 внешней поверхности и размещены вместе с ребрами в соответствующих пазах, перпендикулярных оси ротора, при этом каждая изогнутая пластина установлена в пазу ротора обращенным к внутренней части ротора концом с возможностью перемещения в нем по окружности с центром на оси шарнира до контакта противоположным концом с внутренней цилиндрической стенкой рабочей камеры. Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания лопастного типа. Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, рабочую камеру с впускными и выпускными окнами и свечой зажигания, расположенный на валу ротор, лопатки, размещенные в пазах ротора, разделяющие вместе с ротором рабочую камеру на полости изменяемого объема 1. Известный роторный двигатель имеет ограниченную скорость вращения, обусловленную невысокой надежностью двигателя при высоких скоростях вращения. Лопасти попарно жестко связаны между собой и расположены в противоположных радиальных пазах, что при появлении износа приводит к образованию зазоров между полостями изменяемого объема. Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, рабочую камеру с впускными и выпускными окнами и свечой зажигания, установленный на валу ротор, лопатки, размещенные в пазах ротора и разделяющие вместе с ротором рабочую камеру на полости изменяемого объема, и направляющие элементы, связанные с лопатками 2. Известный роторный двигатель имеет сложную конструкцию и недостаточно высокую надежность в работе. Сложность конструкции обусловлена выполнением рабочей камеры в виде торроида на совмещенных полуокружностях, лопаток в виде поршней, установленных на направляющих элементах и несущих роликах, необходимостью выполнения внутри ротора беговой дорожки. Сложность конструкции снижает надежность работы двигателя, требует многочисленных и сложных уплотнительных элементов, что также снижает надежность работы и усложняет конструкцию. Износ уплотняющих элементов,стабилизаторов-вытеснителей и беговой дорожки повышает вероятность разгерметизации полостей переменного объема рабочей камеры. Наиболее близким к заявляемому является роторный двигатель внутреннего сгорания,содержащий корпус, рабочую камеру с впускным и выпускным окнами и свечой зажигания, установленный на валу цилиндрический ротор, в пазах которого размещены лопатки,разделяющие вместе с ротором рабочую камеру на полости изменяемого объема, и направляющие элементы, связанные с лопатками 3. Известный роторный двигатель имеет сложную конструкцию и недостаточно высокую надежность в работе. Сложность конструкции обусловлена выполнением рабочей камеры в виде торроида на совмещенных полуокружностях, лопаток в виде поршней, установленных на направляющих элементах и несущих роликах, необходимостью выполнения внутри ротора беговой дорожки. Сложность конструкции снижает надежность работы двигателя, требует многочисленных и сложных уплотнительных элементов, что также снижает надежность работы и усложняет конструкцию. Износ уплотняющих элементов,стабилизаторов-вытеснителей и беговой дорожки повышает вероятность разгерметизации полостей переменного объема рабочей камеры. Согласно изобретению предлагается роторный двигатель внутреннего сгорания. Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус, рабочую камеру с впускным и выпускным окнами и свечой зажигания, установленный на валу цилиндрический ротор, в 2 9462 1 2007.06.30 пазах которого размещены лопатки, разделяющие вместе с ротором рабочую камеру на полости изменяемого объема, и направляющие элементы, связанные с лопатками, рабочая камера выполнена в форме полого цилиндра, образованного одной или двумя цилиндрическими поверхностями с параллельными оси ротора образующими, направляющие элементы выполнены в виде ребер, лопатки выполнены в виде изогнутых пластин, выпуклая часть которых имеет цилиндрическую форму с параллельной оси ротора образующей, пазы ротора для размещения лопаток имеют форму изогнутых пластин, причем каждая изогнутая пластина жестко связана своей вогнутой частью с одним или несколькими параллельными друг другу ребрами, свободные концы которых соединены с ротором при помощи шарнира, ось которого параллельна оси ротора, при этом все шарниры установлены на одинаковом расстоянии от оси ротора вблизи его внешней поверхности и размещены вместе с ребрами в соответствующих пазах, перпендикулярных оси ротора, при этом каждая изогнутая пластина установлена в пазу ротора обращенным к внутренней части ротора концом с возможностью перемещения в нем по окружности с центром на оси шарнира до контакта противоположным концом с внутренней цилиндрической стенкой рабочей камеры. Заявляемая конструкция роторного двигателя внутреннего сгорания менее сложна,подвержена меньшему износу и обеспечивает более высокую надежность в работе. На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого роторного двигателя внутреннего сгорания (вариант с четырехтактной схемой работы), вид сбоку в разрезе, перпендикулярном оси двигателя (разрез по Б-Б фиг. 2). На фиг. 2 представлена конструкция предлагаемого двигателя в продольном его оси разрезе по А-А. Фиг. 3-4 иллюстрируют конструкцию предлагаемого двигателя в поперечных его оси разрезах по В-В и Г-Г. Фиг. 5 иллюстрирует вариант предлагаемого двигателя с двухтактной схемой работы, вид сбоку в разрезе, перпендикулярном оси двигателя. Предлагаемый роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с рабочей камерой 2, выполненной в форме полого цилиндра, образованной двумя совмещенными круговыми полуцилиндрами с образующими параллельными оси двигателя и ротором 3 цилиндрической формы, установленным в камере 2 на валу 4, размещенном на оси двигателя, лопатки 5, выполненные в виде изогнутых пластин, разделяющих камеру 2 на полости переменного объема (позициями на фигурах не обозначены), установленных в глухих пазах 6 ротора 3 на ребрах 7, соединенных шарнирами 8 с ротором 3. При этом рабочая камера 2 имеет впускное 9 и выпускное 10 окна и снабжена свечой зажигания 11,выпуклые части лопаток 5 имеют цилиндрическую форму с образующей, параллельной оси ротора, пазы 6 имеют форму изогнутых пластин 5, каждая изогнутая пластина жестко соединена своей вогнутой частью с одним или несколькими ребрами 7, ребра 7, соединенные общим шарниром 8, параллельны друг другу, соединены с пластиной 5 вдоль образующей ее цилиндрической поверхности, шарнирные соединения 8 имеют оси,параллельные оси ротора, установлены на одинаковом расстоянии от оси ротора 3 и от друг друга вблизи внешней поверхности ротора 3 и размещены в пазах 12, ребра 7 расположены в пазах 13, перпендикулярных оси ротора 3, каждая изогнутая пластина 5 установлена обращенным к внутренней части ротора 3 концом в пазу 6 с возможностью перемещения в нем по окружности с центром на оси шарнирного соединения 8 до контакта противоположным концом с внутренней цилиндрической стенкой рабочей камеры 2. По торцам цилиндрической камеры 2 установлены уплотнительные элементы (на фигурах не показаны). Подача топлива в двигатель обеспечивается через окно 14 форсункой, соединенной с топливным насосом высокого давления (на фигурах не показаны). Для обеспечения требуемой степени сжатия на цилиндрической поверхности ротора 3 выполнены карманы 15. Благодаря выполнению камеры 2 в виде двух полых совмещенных полуцилиндров, предлагаемый двигатель работает по схеме четырехтактного двигателя. Предлагаемый роторный двигатель работает следующим образом. 3 9462 1 2007.06.30 При вращении вала 4 с ротором 3 и лопатками 5 в рабочей камере 2 образуются полости изменяемых объемов, в которых протекают термодинамические процессы. Всасывание воздушного заряда осуществляется через впускное окно 9 с последующим сжатием заряда в уменьшающейся по объему полости, заключенной между поверхностями рабочей камеры 2, ротора 3 и поверхностями лопаток 5. В сжатый воздух форсункой впрыскивается топливо, а затем сжатый заряд воспламеняется свечой зажигания 11, что приводит к сгоранию топливо-воздушной смеси и повышению давления продуктов сгорания. Продукты сгорания воздействуют на заднюю поверхность лопатки 5, приводя во вращение через ребра 7 ротор 3 и вал 4. Отработавшие газы выпускаются через выпускное окно 10 в атмосферу. Надежный контакт лопаток 5 с поверхностью рабочей камеры 2 обеспечивается тем,что при вращении ротора 3 на лопатки 5 действует центробежная сила, прижимающая лопатки 5 к поверхности рабочей камеры 2, а также тем, что сила трения, действующая на лопатки 5 в месте контакта с поверхностью рабочей камеры 2, приводит к еще более надежному прижиму лопаток 5 к поверхности рабочей камеры 2. Износ кромки лопаток 5 не приводит к разгерметизации полостей переменного объема, поскольку при этом износ компенсируется выдвижением лопаток 5 из пазов 6. Выполнение лопаток 5 в виде пластин обеспечивает более равномерное распределение давления продуктов сгорания, что способствует повышению долговечности их работы. Для первоначального разгона вала до впрыскивания топлива используют пусковое устройство, например вспомогательный двигатель. В варианте, изображенном на фиг. 5, изображен роторный двигатель внутреннего сгорания, работающий по двухтактной схеме. Отличие предлагаемого варианта от предыдущего заключается в том, что рабочая камера 2 образована круговым полым цилиндром и ротором 3, ось которого смещена параллельно оси цилиндра. Работа предлагаемого варианта роторного двигателя аналогична предыдущему. Отличие в работе заключается в том, что для обеспечения работы его в двухтактном режиме требуется система продувки полостей, всасывающих воздух и выпускающих отработавшие газы. Для продувки используют компрессор или систему турбонаддува. Следует иметь в виду, что предлагаемый роторный двигатель может работать на топливо-воздушной смеси, приготовляемой в карбюраторе. В этом случае конструкция двигателя не содержит окна 14, а подача топливо-воздушной смеси осуществляется через впускное окно 9. В каждой полости происходит засасывание, сжатие, воспламенение топлива, расширение и выпуск отработавших газов. Для двухтактной схемы работы требуется система продувки. Во всех вариантах обеспечивается высокая надежность работы за счет предложенной конструкции согласно изобретению. Источники информации 1. Моделист-конструктор. - 1998. -11-12. - С. 2-4. 2. А.с. СССР 1245732, МПК 02 55/00, опубл. 23.07.1986. 3. А.с. СССР 1377428, МПК 02 55/02, опубл. 29.02.1988 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5