Роторный двигатель

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве привода механизмов и машин. Роторный двигатель содержит вал с дисками, установленный на подшипниковых опорах в корпусе. Диски имеют волнистую поверхность с бороздами, направленные в радиальном направлении по спирали. Вал выполнен полым с отверстиями на поверхностях, расположенных между дисками и соединен с выходным патрубком.

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве привода механизмов и машин.

Разработанные до настоящего времени конструкции турбинных двигателей, которые содержат вал с расположенными на нем дисками с крыльчатками, имеют низкий коэффициент полезного действия, большой шум при работе и высокую стоимость [Автомобиль. Основы конструкции. Вишняков Н.Н., Вахламов В.К., Нарбут А.Н. и др. - М.: Машиностроение, 1976. - С.22.]

Известен роторный двигатель с треугольным ротором, расположенным в корпусе с камерами переменного объема. [Автомобиль. Основы конструкции. Вишняков Н.Н., Вахламов В.К., Нарбут А.Н. и др. - М.: Машиностроение, 1976. - С.22.]

Недостатками приведенной конструкции являются низкая надежность и долговечность подвижных уплотнителей между острыми вершинами ротора, вследствии износа поверхностей трения при попадании продуктов горения и загрязняющих веществ, что может привести к снижению рабочего давления и потере мощности.

Наиболее близким к заявленному по техническому решению является дисковый роторный двигатель, включающий ротор, выполненный в виде металлических дисков, расположенных на валу и корпуса с входным и выходным патрубком. [Утраченные изобретения Николы Теслы / Никол Тесла. - М.: Яуза, 2009. - С.123.]

Недостатками приведенной конструкции являются:

1. При малых скоростях двигателя воздух будет сразу направляться в радиальном направлении к выходному отверстию при отсутствии вращения ротора, не совершая механическую работу;

2. Выходное отверстие смещено относительно центра вращения ротора, что не в полном объеме использует энергию воздуха, что снижает коэффициент полезного действия.

Задача полезной модели - повышение удельной мощности и коэффициента полезного действия, за счет более эффективного использования энергии движущегося газа.

Отличительными признаками заявленной конструкции являются:

- диски имеют волнистую поверхность;

- борозды выполнены по спирали и направлены по касательной к окружности дисков с началом в центре вращения вала;

- вал полый и имеет подвижное соединение с выходным патрубком;

- сквозные отверстия на поверхности вала между дисками;

- на валу установлен вентилятор, нагнетающая полость которого связана с камерой сгорания, сообщающаяся с входным патрубком.

Поставленная задача решается тем, что диски имеют волнистую поверхность с бороздами, выполненными по спирали, направленной по касательной к их окружности, с началом в центре вращения вала, который выполнен полым со сквозными отверстиями на поверхности между дисками, один конец которого имеет подвижное соединение с выходным патрубком, а второй, жестко связан с валом вентилятора, нагнетающая полость которого соединяется с камерой сгорания, сообщающейся с входным патрубком.

На фиг.1 представлена принципиальная схема роторного двигателя. Устройство содержит корпус 1, на котором установлен вал 2 на подшипниковых опорах 3. Вал 2 выполнен полым, один конец которого соединен с выходным патрубком 5, а другой жестко связан с вентилятором 6. На валу 2 жестко установлены диски 4 с волнистой поверхностью. Между дисками имеется зазор в осевом направлении.

Борозды волнистой поверхности дисков 4 выполнены по спирали, начало которой находится в центре вращения вала 2. На поверхности вала 2, между дисками 4 по периметру расположены сквозные отверстия.

Входной патрубок 7 соединен с камерой сгорания 8, в которой расположена форсунка 9, свеча зажигания 10 и трубопровод 11, связанный с нагнетающей полостью вентилятора 6. Вал вентилятора 6 кинематически связан с электродвигателем-стартером 12.

Устройство работает следующим образом. Электродвигатель-стартер 12 приводит во вращение вентилятор 6 и вал 2 с дисками 4. Одновременно в камеру сгорания 8 через форсунку 9 подается распыленное топливо, а по трубопроводу 11 от вентилятора 6 воздух. Включается свеча зажигания 10 и происходит воспламенение рабочей смеси и ее сгорание. Продукты горения в виде газов через входной патрубок 7 поступают в зазоры между дисками 4, двигаясь по поверхностям в направлении по касательной к их окружности. В радиальном направлении волнистая поверхность дисков 4 представляет собой лабиринтное уплотнение с большим аэродинамическим сопротивлением, что не позволяет газам двигаться в радиальном направлении. За счет силы трения газов о поверхность дисков 4 создается крутящий момент и вал 2 получает дополнительное вращение, а электродвигатель-стартер 12 отключается. Кинетическая энергия газов преобразуется в кинетическую энергию вращающихся дисков 4 и вала 2. По мере движения частиц газа по дискам 4, уменьшается их момент количества движения и они начинают двигаться по спирали к центру вращения вала 2 и отводится через сквозные отверстия к выходному патрубку 5. Наличие волнистой поверхности, выполненной по спирали, позволяет увеличивать площадь контакта молекул газа и направить их естественным путем по радиусу дисков 4, и далее к центру вращения вала, что позволит повысить коэффициент полезного действия и мощность устройства во всем диапазоне режимов работы. В процессе работы устройства, вращающиеся диски 4, будут создавать разряжение во входном патрубке 7 и всасывать воздух с топливом в камеру сгорания 8. Устройство будет работать в автоматическом режиме, а вентилятор 6 осуществлять дополнительный наддув воздуха, что улучшит процесс сгорания и подачу продуктов сгорания на поверхность дисков 4.

Роторный двигатель, содержащий вал с жестко закрепленными дисками, установленный на подшипниковых опорах в корпусе, имеющем входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что для повышения коэффициента полезного действия и мощности диски имеют волнистую поверхность с бороздами, выполненными по спирали, направленной по касательной к их окружности, с началом в центре вращения вала, который выполнен полым со сквозными отверстиями на поверхности между дисками, один конец которого имеет подвижное соединение с выходным патрубком, а второй, жестко связан с валом вентилятора, нагнетающая полость которого соединяется с камерой сгорания, сообщающейся с входным патрубком.