Роторный двигатель внутреннего сгорания ю.м.лужкова

1 Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности, к роторным двигателям, рабочие органы которых совершают колебательные движения вокруг закрепленной на роторе оси. Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий ротор с продольными створками, шарнирно на нем закрепленными в районе наружного диаметра вдоль его оси вращения, отделяющими полости, расположенные в нем по обе стороны каждой створки, друг от друга, установленный в цилиндрическом корпусе, на торцевой стенке которого размещена овальная замкнутая направляющая, контактирующая с водилами створок, и канал газообмена между полостями, расположенными по обе стороны створок [1], [2]. Известен также роторный двигатель внутреннего сгорания Лужкова Ю.М., содержащий установленный в цилиндрическом корпусе ротор с диском, с продольными каналами в нем,ограниченными со стороны торца диска боковой стенкой с закрепленными на ней с возможностью поворота продольными створками, разделяющими каждый канал на две полости и контактирующими своими головками с ответными цилиндрическими продольными канавками ротора, и установленные на роторе уплотнительные элементы [3]. Самым существенным недостатком решения [3] является низкое качество рабочих поверхностей каналов в диске, контактирующих с трущимися поверхностями створок. Качество этих поверхностей рабочих каналов в диске не устраивает ни по точности изготовления цилиндрических поверхностей, ни по их шероховатости, ни по качеству поверхностного слоя металла. Объясняется это невозможностью использования для обработки этих поверхностей токарных или расточных станков, этому мешают продольные стенки, выполненные заодно с цилиндрическими поверхностями в роторе. Нанесение покрытий и термообработка этих поверхностей тоже затруднена. В связи с вышеуказанным, в таком двигателе очень сложно добиться надежной и длительной работы уплотнений по периметру створок, а это ведет к большим утечкам рабочего тела во время работы двигателя, а значит и потерям КПД двигателя. Известно уплотнение роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащее последовательно установленные в канавках на роторе уплотнительные элементы в виде двух пластин [4]. Пластины здесь могут работать независимо друг от друга. Однако из-за отсутствия поджатия уплотнительных пластин к рабочим поверхностям ротора надежность работы здесь мала. Особенно это очевидно на запуске двигателя,когда поджимающее действие центробежных сил мало. Известно также уплотнение роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащее 2 последовательно установленные в канавках на роторе уплотнительные элементы в виде двух пластин, подпружиненных экспандерами [5]. В этом решении экспандеры постоянно поджимают уплотнительные элементы к ответным деталям, однако здесь эти две пластины работают в зависимом друг от друга режиме. Кроме того,уплотнительный элемент Г-образной формы довольно трудоемок, поэтому для решения [5] можно сказать, что качество поджатия уплотнительных элементов и их уплотняющие свойства недостаточны. Задача изобретения, с одной стороны, - повысить качество рабочих поверхностей канала диска, контактирующих с ответной поверхностью створки или с уплотнительными элементами, расположенными в этом месте на створке,за счет улучшения качества поверхностей канала ротора. С другой стороны, задача изобретения повысить уплотняющие свойства уплотнительных элементов. Указанная задача достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания Лужкова Ю.М., содержащем установленный в цилиндрическом корпусе ротор с диском, с продольными каналами в нем, ограниченными со стороны торца диска боковой стенкой с закрепленными на ней с возможностью поворота продольными створками, разделяющими каждый канал на две полости и контактирующими своими головками с ответными цилиндрическими продольными канавками ротора, и установленные на роторе уплотнительные элементы,в двигателе ротор снабжен съемным сектором,диск выполнен съемным, каналы с другого торца диска ограничены дополнительной боковой стенкой, каждый продольный канал образован сквозной цилиндрической поверхностью, выполненной в съемном диске и продольной стенкой съемного сектора, сопряженного своей цилиндрической поверхностью с ответной сквозной цилиндрической поверхностью диска, цилиндрическая продольная канавка образована на продольной стенке съемного сектора, при этом оси вращения створок совмещены с продольными осями сквозных цилиндрических поверхностей диска и продольных цилиндрических канавок, дополнительная боковая стенка, съемный диск, съемные секторы и боковая стенка ротора жестко соединены между собой, а уплотнительные элементы установлены в канавках, выполненных по периметру каждой створки. Новым здесь является то, что: а) ротор снабжен съемными секторами; б) диск выполнен съемным; в) каналы с другого торца диска ограничены дополнительной боковой стенкой; г) каждый продольный канал образован сквозной цилиндрической поверхностью, выполненной в съемном диске и продольной стенкой съемного сектора, сопряженного своей ци 3 линдрической поверхностью с ответной сквозной цилиндрической поверхностью диска; д) цилиндрическая продольная канавка образована на продольной стенке съемного сектора; е) оси вращения створок совмещены с продольными осями сквозных цилиндрических поверхностей диска и продольных цилиндрических канавок; ж) дополнительная боковая стенка, съемный диск, съемные секторы и боковая стенка ротора жестко соединены между собой; з) уплотнительные элементы установлены в канавках, выполненных по периметру каждой створки. Съемные секторы дают возможность легко с высоким качеством обработать любую их поверхность. Из-за этого же появляется возможность подбора наилучшего материала для трущихся пар. Для съемного диска легко подобрать материал, исходя только из условий получения наилучших качеств рабочих поверхностей. Причем эти рабочие поверхности в отличие от прототипа сквозные. Ограничив каналы в роторе с другого торца диска дополнительной боковой стенкой, мы замыкаем рабочие полости внутри ротора, открывая их только со стороны проставки корпуса. Это приводит к тому, что во время работы двигателя высокое давление в рабочей полости ротора не отжимает последний в одну сторону. Последнее приводит к тому, что улучшается уплотнение с одного торца ротора, так как зазор между рабочим органом и одной ответной поверхностью не увеличивается, с другой стороны отсутствие осевой силы на роторе избавляет нас от постановки упорных подшипников. Образовав каждый продольный канал сквозной цилиндрической поверхностью, выполненной в съемном диске, и продольной стенкой съемного сектора, сопряженного своей цилиндрической поверхностью с ответной сквозной цилиндрической поверхностью диска,мы получаем эти поверхности максимально качественными, это объясняется тем, что в съемном диске сквозную цилиндрическую поверхность можно получить с необходимой точностью, чистотой и качеством поверхностного слоя. Также легко получить и сопряженную цилиндрическую поверхность на съемном секторе. Тут следует отметить, что все их обрабатываемые поверхности открыты для любой обработки. Образовав цилиндрическую продольную канавку на продольной стенке съемного сектора, открытой для любой обработки, мы можем получить ее с высоким качеством, а значит ее легко уплотнить во время работы двигателя. Совместив оси вращения створок с продольными осями сквозных цилиндрических поверхностей диска и продольных цилиндриче 003841 4 ских канавок, мы создаем идеальные условия для работы уплотнительных элементов, так как из-за этого зазоры между трущимися поверхностями при повороте створок остаются неизменными. Жестко соединив между собой дополнительную боковую стенку, съемный диск, съемные секторы и боковую стенку, мы образуем ротор без центрального вала, что и упрощает конструкцию ротора и делает ее более прочной. И вал, идущий от дополнительной боковой стенки ротора, превращается из силового в опорный - более легкий. Установив уплотнительные элементы в канавках, выполненных по периметру каждой створки, мы доводим задачу уплотнения по этому месту до конца. Наряду с высоким качеством ответных поверхностей, мы ставим уплотнительные элементы на сами эти трущиеся поверхности. Указанная задача достигается также и тем,что в уплотнении роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащем последовательно установленные в канавках на роторе уплотнительные элементы в виде двух пластин, подпружиненных экспандерами, в нем обе пластины подпружинены относительно дна канавки, а выступы соседних экспандеров смещены друг относительно друга. Новым здесь является то, что: а) обе пластины подпружинены относительно дна канавки; б) выступы соседних экспандеров смещены друг относительно друга. Подпружинив обе пластины относительно дна канавки, мы заставляем их работать в одинаковых условиях. Сместив выступы соседних экспандеров друг относительно друга, мыисключаем возможность подлезания одного экспандера под другой, так как в этом случае боковые торцы экспандеров всегда будут пересекаться друг с другом под углом. Это, в свою очередь, ведет к тому, что всегда будут работать обе уплотнительные пластины и что они будут работать и изнашиваться независимо друг от друга. На фиг. 1 показан продольный разрез двигателя; на фиг. 2 - поперечный разрез двигателя; на фиг. 3 - поперечный разрез уплотнительных элементов. Двигатель содержит цилиндрический корпус 1 с левой 2 и правой 3 крышками и ротор 4,установленный в корпусе 1 на подшипниках 5 и 6. На корпусе 1 и жестко соединенной с ним проставке 7 выполнены отверстия 8 и 9 для впрыска топливовоздушной смеси и для выхлопа отработанных газов соответственно, в верхней части двигателя в проставке 7 имеется окно 10, а в корпусе 1 напротив него установлена головка камеры сгорания 11 со свечой зажигания 12. Ротор 4 включает в себя дополнитель 5 ную боковую стенку 13, съемный диск 14,съемные секторы 15 и боковую стенку 16, жестко соединенные между собой с помощью стяжных болтов 17. На опорном вале 18 ротора 4,выполненном на дополнительной боковой стенке 13 ротора 4, установлен прерыватель 19. Силовой вал 20 ротора 4 выполнен заодно с боковой стенкой 16 ротора 4 и снабжен маховиком 21 для снятия полезной мощности с него. Продольные каналы 22 ротора 4 ограничены с торцов диска 14 стенками 13 и 16. На боковой стенке 16 ротора 4 шарнирно закреплены валы 23 створок 24, жестко соединенные одним концом с цилиндрическими головками 25 створок 24, а другим с водилами 26. Водила 26 другим концом контактируют с направляющей 27 на правой крышке 3 корпуса 1. Продольные каналы 22 ротора 4 образованы сквозной цилиндрической поверхностью 28, выполненной в съемном диске 14, и продольной стенкой 29 съемного сектора 15, сопряженного своей цилиндрической поверхностью с ответной поверхностью 26 съемного диска 14. Продольные створки 24 своими головками 25 подвижно контактируют с ответными продольными канавками 30 в стенке 29 и разделяют канал 22 на две полости 31 и 32. У каждого канала 22 ось вращения створок 24 совмещена с продольной осью поверхности 28 съемного диска 14 и продольной осью канавки 30. На роторе 4 имеются продольные 33 и радиальные 34 уплотнения. По периметру каждой створки 24 на их торцах выполнены канавки 35,в которые установлены по две одинаковые уплотнительные пластины 36, подпружиненные экспандерами 37 и 38 относительно дна канавки 35. При обработке съемного диска 14 довольно легко обеспечить высокое качество сквозной цилиндрической поверхности 28 как по точности изготовления, так и по обеспечению наиболее оптимальной шероховатости этой поверхности. Связано это с доступностью этих поверхностей для любой их обработки, например для их расточки на токарных или расточных станках. Открытость этих поверхностей упрощает их термообработку и покрытие износоустойчивыми составами. Расширяются и возможности по подбору материала для этой детали, обеспечивающего и качество рабочих поверхностей и технологичность изготовления. Относительно легко изготавливаются и продольные съемные секторы 15. Все их поверхности открыты для любой обработки, поэтому цилиндрическую поверхность съемного сектора 15 можно обработать так, что она будет идеально сопрягаться с ответной поверхностью 28 съемного диска 14 при сборке ротора 4. Продольные канавки 30 в стенке 29 также открыты для обработки. Поэтому и здесь после сборки ротора 4 получается высокое качество подвижного контакта поверхностей головок 25 створок 24 и ответных сопряженных продольных канавок 30. 6 Таким образом на этапе изготовления двигателя мы можем добиться "идеального" качества поверхностей, с которыми контактируют две уплотнительные пластины 36. С другой стороны - две последовательно установленные в канавках 35 уплотнительные пластины 36, подпружиненные каждая своими экспандерами 37 и 38, начинают довольно хорошо уплотнять поверхности по периметру створок 24, и хотя пластины находятся в одной канавке 35, но работают они как две самостоятельные пластины, установленные в двух канавках. Это происходит из-за смещения выступов в экспандерах 37 и 38, которое на практике легко обеспечить, если взять два одинаковых экспандера и повернуть один из них вдоль продольной оси на 180 относительно другого, при этом два экспандера контактируют друг с другом всегда перекрещивающимися торцами. Это смещение(или равнозначный ему поворот) не дает экспандерам подлезать один под другой и, следовательно, каждый экспандер подпирает именно свою уплотнительную пластину, поэтому каждая уплотнительная пластина 36 прирабатывается по своему, а в паре они работают обе и последовательно. Двигатель работает следующим образом. Топливовоздушная смесь от карбюратора подается через отверстия 8 в полость 31, где происходит сжатие смеси и ее сгорание после срабатывания свечи зажигания 12 по команде от прерывателя 19 в тот момент, когда полость 31 оказывается напротив головки камеры сгорания 11. После расширения сгоревших газов и получения полезной работы на силовом валу 20 отработанные газы удаляются через выхлопные отверстия 9. За один оборот ротора двигатель осуществляет 3 рабочих цикла, при этом при всех поворотах створок 24 полость 31 хорошо уплотняется и за счет хорошей работы уплотнительных пластин 36 и за счет высокого качества ответных поверхностей 26 съемного диска 14. Таким образом, предложенный двигатель позволяет осуществить работу с минимальными утечками рабочего тела, что ведет к повышению КПД. Источники информации: 1. Патент США 5261365, НКИ 123-241,опубл. 1993 г. 2. Патент США 5345905, НКИ 123-241,опубл. 1994 г. 3. Евразийский патент 001184 - прототип. 4. Бениович В.С. и др. "Ротопоршневые двигатели", М. Машиностроение, 1968 г., стр. 70, рис. 63 а. 5. Бениович В.С. и др. "Ротопоршневые двигатели", М. Машиностроение, 1968 г., стр. 66, рис. 58 прототип. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Роторный двигатель внутреннего сгорания Лужкова Ю.М., содержащий установленный в цилиндрическом корпусе ротор с диском с продольными каналами в нем, ограниченными со стороны торца диска боковой стенкой с закрепленными на ней с возможностью поворота продольными створками, разделяющими каждый канал на две полости и контактирующими своими головками с ответными цилиндрическими продольными канавками ротора, и установленные на роторе уплотнительные элементы,отличающийся тем, что в нем ротор снабжен съемными секторами, диск выполнен съемным,каналы с другого торца диска ограничены дополнительной боковой стенкой, каждый продольный канал образован сквозной цилиндрической поверхностью, выполненной в съемном диске, и продольной стенкой съемного сектора,сопряженного своей цилиндрической поверхно 8 стью с ответной сквозной цилиндрической поверхностью диска, цилиндрическая продольная канавка образована на продольной стенке съемного сектора, при этом оси вращения створок совмещены с продольными осями сквозных цилиндрических поверхностей диска и продольных цилиндрических канавок, дополнительная боковая стенка, съемный диск, съемные секторы и боковая стенка ротора жестко соединены между собой, а уплотнительные элементы установлены в канавках, выполненных по периметру каждой створки. 2. Уплотнение роторного двигателя внутреннего сгорания, содержащее последовательно установленные в канавках на роторе уплотнительные элементы в виде двух пластин, подпружиненных экспандерами, отличающееся тем, что обе пластины подпружинены относительно дна канавки, а выступы соседних экспандеров смещены друг относительно друга.