Сколково
|
3. РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПАНЧЕНКО RU2232278C2
Российский патент RU2232278C2 от 10 июля 2004 года по МПК F02B53/00, 55/14
 Реферат
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания и приводным двигателям, использующим в качестве рабочего тела пар или сжатый воздух. Изобретение позволяет усовершенствовать конструкцию рабочей камеры, конфигурацию профиля ротора, элементов впуска под давлением рабочего тела в рабочую камеру и снизить звук при выходе отработавшего рабочего тела из нерабочей камеры, а также повысить КПД двигателя. Роторный двигатель содержит две или несколько секций, каждая из которых включает цилиндрический корпус и ротор. Роторный двигатель также содержит элементы подвода и отвода рабочего тела, камеру сжатия. Роторы всех секций установлены на одном валу и смещены на определенный угол относительно друг друга. Разделительная заслонка контактирует с поверхностью ротора, разделяет элементы подвода рабочего тела и отвода отработавшего рабочего тела и делит роторную полость на две камеры. Ротор выполнен с рабочей камерой в виде углубления любой формы в теле ротора, имеющего стенки, ограничивающие объем рабочей камеры по боковым сторонам ротора. Ротор установлен с эксцентриситетом относительно оси роторного двигателя, а его конфигурация по профилю максимально приближена к форме окружности. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
  
Описание
Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и к приводным двигателям, использующим в качестве рабочего тела пар или сжатый воздух.
Известен роторный двигатель, содержащий корпус, в расточке которого установлен профилированный по окружности ротор с, по меньшей мере, одним выступом, плавно переходящим в диаметр, выполненный по спирали Архимеда, разделительную заслонку, отделяющую рабочую камеру от нерабочей и размещенную между элементами для подвода рабочего тела и отвода отработавшего рабочего тела (см. патент RU № 2116475C1 от 27.07.1998 г., МПК 6 F 02 В 53/60, F 01 С 1/332).
Наиболее близким к предложенному является роторный двигатель, содержащий корпус, элементы подвода рабочего тела и отвода отработавшего тела, выполненные в виде каналов на разделительной заслонке, соединенной с поршнем, профилированный ротор, по крайней мере, с одним уступом, стакан в котором происходит сжатие подаваемого в него рабочего тела при помощи поршня и содержащий отверстия для подачи рабочего тела в камеру сжатия, вывода отработавшего рабочего тела и отверстие для подачи сжатого рабочего тела через канал в заслонке из аналогичной роторной секции в рабочую камеру, образовываемую заслонкой и уступом ротора. В этом роторном двигателе одновременно работают две или несколько роторных секций, установленных на одной оси, роторы которых смещены по окружности относительно друг друга на определенный угол, также предусмотрены уплотнительные элементы, встроенные в корпус, для обеспечения жесткости пары “ротор-корпус” (см. патент RU № 2175397С2, 27.10.2001 г., МПК 7 F 02 В 53/00).
Недостаток известных двигателей заключается в несовершенстве конструкции рабочей камеры, образовываемой заслонкой и уступом ротора, конфигурации профиля ротора, имеющего уступ, отчего происходит срыв заслонки и удар ее по образующей поверхности ротора, а отсюда быстрый износ соприкасающихся деталей, а также в несовершенстве подвода под давлением рабочего тела в рабочую камеру, в результате чего снижается КПД двигателя, и в отводе отработавшего рабочего тела из нерабочей камеры только через канал в заслонке, отчего происходит повышенный звук при его выходе.
Задача изобретения заключается в усовершенствовании конструкции рабочей камеры, конфигурации профиля ротора для снижения его износа, а также дополнительно элементов впуска под давлением рабочего тела в рабочую камеру и снижения звука при выходе отработавшего рабочего тела из нерабочей камеры, чем будет достигнуто повышение КПД двигателя.
Поставленная задача достигается тем, что в роторном двигателе, содержащем две или несколько секций, каждая из которых включает цилиндрический корпус и ротор, а также элементы подвода и отвода рабочего тела, камеру сжатия, разделительную заслонку, контактирующую с поверхностью ротора, разделяющую элементы подвода рабочего тела и отвода отработавшего тела и делящую роторную полость на две камеры, а роторы всех секций установлены на одном валу и смещены на определенный угол относительно друг друга, ротор выполнен с рабочей камерой в виде углубления любой формы в теле ротора, имеющего стенки, ограничивающие его объем по боковым сторонам ротора, причем ротор установлен с эксцентриситетом относительно оси роторного двигателя (корпуса), а его конфигурация по профилю максимально приближена к окружности.
Кроме того, в стенке рабочей камеры ротора, контактирующей с разделяющими секции элементами, выполнено, по крайней мере, одно жиклерное отверстие для подачи под давлением рабочего тела в рабочую камеру в момент совпадения его с отверстием элемента.
На определенном участке в корпусе роторной секции могут быть выполнены сквозные отверстия малого диаметра для уменьшения силы звука при выходе отработавшего рабочего тела, выполненные с возможностью закрываться известными способами для повышения мощности двигателя.
При необходимости для повышения компрессии по наружной окружности ротора и его торцевым поверхностям могут быть вмонтированы уплотнительные элементы в виде различных пластин или роликов.
На фиг.1 изображен поперечный разрез одной секции роторного двигателя Панченко (РДП).
На фиг.2 (вид А на фиг.1) изображена рабочая камера с условным сечением по отверстиям для подвода под давлением рабочего тела в нее.
На фиг.3 (вид Б на фиг.1) изображена часть корпуса РДП со сводными отверстиями малого диаметра для вывода отработавшего рабочего тела из нерабочей камеры, выполненными с целью уменьшения звука при выходе отработавшего рабочего тела.
Роторный двигатель Панченко содержит корпус (К) 1 с впрессованной в него гильзой 2, имеющие общую полость для расположения разделительной заслонки (РЗ) 8, которая в свою очередь имеет канал 14 для выпуска отработавшего рабочего тела из нерабочей камеры 12. На определенном участке корпуса 1 выполнены сквозные регулируемые отверстия 20 малого диаметра, служащие для уменьшения силы звука при выводе отработавшего рабочего тела из нерабочей камеры 12 в атмосферу. Ротор (Р) 3 выполнен с рабочей камерой (РК), выполненной в виде углубления 5 любой формы в теле ротора 3 и имеет стенки 25, в которых выполнено, по крайней мере, одно жиклерное отверстие (ЖО) 15 для ввода под давлением рабочего тела (РТ) в нее и которые ограничивают объем рабочей камеры.
Секция РДП состоит из цилиндрического пустотелого корпуса 1 с впрессованной в него гильзой 2 и с камерами для охлаждения 4, сообщающимися между собой (не показано).
В корпусе 1 и гильзе 2 заодно выполнена полость для размещения разделительной заслонки 8, отделяющей рабочую полость секции от нерабочей 12, образовываемых при вращении ротора 3, имеющего часть цилиндрической поверхности, постоянно контактирующую с внутренним диаметром гильзы 2. Разделительная заслонка 8 (РЗ) с поршнем 9 имеет с одной стороны на своей поверхности канал 14 для вывода отработавшего рабочего тела из нерабочей камеры 12 в атмосферу через отверстие 13 в стакане 22 при движении поршня 9 вверх. РЗ 8 постоянно находится в контакте с наружной поверхностью ротора 3 под действием пружины сжатия 11, расположенной в полости стакана 22, являющейся камерой 10 сжатия РДП. Стакан 22 имеет отверстие 24 для вывода сжатого рабочего тела в камере 10 сжатия из одной секции в другую.
Ротор 3 каждой секции имеет конфигурацию по профилю, максимально приближающуюся к форме окружности, установлен с эксцентриситетом относительно оси РДП и образует рабочую камеру (РК) в виде углубления 5 любой формы.
РК имеет стенки 25 по боковым торцевым поверхностям Р. В боковых стенках имеется, по крайней мере, одно жиклерное отверстие 15 для ввода в рабочую камеру сжатого рабочего тела через отверстие 16 элемента 17, разделяющего секции между собой или крышки двух секционных двигателей. Дня снижения звука выходного отработанного тела из камеры 12 в атмосферу перед заслонкой (РЗ) 8 на корпусе 1 секций предусмотрены сквозные отверстия 20 малого диаметра, соединяющие камеру 12 с атмосферой, которые при необходимости могут быть закрыты задвижкой известной конструкции.
Роторы 3 всех секций устанавливают на валу 6 со шпонками 7 со смещением относительно друг друга на определенный угол.
Уплотнительные элементы 18 известной конструкции устраняют утечки из рабочей камеры и выполняют функции поршневых колец при работе РДП как ДВС.
Для увеличения компрессии могут быть вмонтированы уплотнительные элементы на образующей ротора и на его лицевых поверхностях в виде различных пластин и роликов (не показано).
Рабочее тело поступает от известных устройств через отверстие 23 в камеру сжатия 10 стакана 22, неподвижно установленного на корпусе 1, и при движении заслонки 8 вверх поршень 9 одной секции создает давление в камере сжатия 10, и через отверстие 24 рабочее тело подается в отверстие 16 в крышке корпуса 1 или в отверстие (на чертеже не показано) в перемычке между секциями корпуса 1 двухсекционного или многосекционного РДП и через жиклерное отверстие 15 поступает в рабочую камеру 5 аналогичной роторной секции.
Если роторный двигатель работает как ДВС, то для этого предусмотрена свеча 19.
Разделительная заслонка 8 все время находится в контакте с наружной образующей ротора 3 под действием пружины сжатия 11, расположенной в стакане 22, воздействующей на поршень 9.
Камеры 4 в корпусе 1 необходимы для охлаждения и сообщаются с аналогичными камерами других секций.
Нерабочая камера 12 при определенных условиях может выполнять функции камеры сжатия.
В довольно широкой рабочей камере 5 при необходимости выполняются дополнительные элементы, идентичные ее боковым сторонам 25, делящие рабочую камеру на несколько отсеков, сообщающихся между собой.
Совмещение жиклерного отверстия 15 с отверстиями в крышке или с отверстием в перемычке между секциями производится по меткам на роторе 3, корпусе 1 и крышке при установленной разделительной заслонке 8.
Формула изобретения
1. Роторный двигатель, содержащий две или несколько секций, каждая из которых включает цилиндрический корпус и ротор, причем роторы всех секций установлены на одном валу и смещены на определенный угол относительно друг друга, а также элементы подвода и отвода рабочего тела, камеру сжатия, разделительную заслонку, контактирующую с поверхностью ротора, разделяющую элементы подвода рабочего тела и отвода отработавшего рабочего тела и делящую роторную полость на две камеры, отличающийся тем, что ротор выполнен с рабочей камерой в виде углубления любой формы в теле ротора, имеющего стенки, ограничивающие объем рабочей камеры по боковым сторонам ротора, причем ротор установлен с эксцентриситетом относительно оси роторного двигателя, а его конфигурация по профилю максимально приближена к форме окружности.
2. Роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что в стенке рабочей камеры ротора, контактирующей с разделяющими секции элементами, выполнено, по крайней мере, одно жиклерное отверстие для подачи под давлением рабочего тела в рабочую камеру в момент совпадения его с отверстием элемента.
3. Роторный двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что на определенном участке в корпусе каждой секции выполнены сквозные отверстия малого диаметра, служащие для уменьшения силы звука при выходе отработавшего рабочего тела, которые выполнены с возможностью закрытия для повышения мощности.
4. Роторный двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что по наружной окружности ротора и по его торцевым поверхностям вмонтированы уплотнительные элементы в виде различных пластин или роликов.
|
