Роторный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторньтм двигателям внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена двигателя путем интенсивного отвода тепла с внутренней поверхности ротора. Двигатель содержит корпус, в котором на параллельных валках установлены два ротора, взаимодействующие между собой . Внутри роторов выполнены полости , заполненные теплоносителем. Полости выполнены в виде замкнутых каналов , расположенных в плоскости вращения ведущего ротора. Одна из стенок ведущего ротора выполнена в виде вставки с коэффициентом теплового расширения меньшим, чем у основного ротора. Замкнутые каналы могут быть выполнены в виде ребер, закрытых пластиной, или в виде трубчатых элементов , например трубок, навитых в виде змеевика. При работе теплоноситель циркулирует в полостях навстречу вращению ротора и обеспечивает перенос тепла от более нагретой стенки ротора к менее нагретой, подверженной интенсивному охлаждению. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5П 4 F 02 В 53/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ М е„в

Г, М б

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3812204/25-06 (22) 10 ° 11.84 (46) 23,07.87. Бюл. и 27 (75) П. С. Владимиров (53) 621.437(088.8) (56) Патент Франции У 1310866, кл. F 02 В, 1962. (54) POTOPHbIA ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена двигателя путем интенсивного отвода тепла с внутренней поверхности ротора. Двигатель содержит корпус, в котором на параллельных валках установлены два ротора, взаимодействующие между со„,Я0„„1325174 А 1 бой. Внутри роторов выполнены полости, заполненные теплоносителем. Полости выполнены в виде замкнутых каналов, расположенных в плоскости вращения ведущего ротора. Одна иэ стенок ведущего ротора выполнена в виде вставки с коэффициентом теплового расширения меньшим, чем у основного ротора. Замкнутые каналы могут быть выполнены в виде ребер, закрытых пластиной, или в виде трубчатых элементов, например трубок, навитых в виде змеевика. При работе теплоноситель циркулирует в полостях навстречу вращению ротора и обеспечивает перенос тепла от более нагретой стенки ротора к менее нагретой, подверженной Е интенсивному ахлахиению. 4 в.л. т-ли, Q)

3 ил.

13251

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве малогабаритных силовых установок транспортных средств, например в летательных аппаратах, Цель изобретения — повышение эффективности теплообменв путем интенсивного отвода тепла от наиболее на- fO гретых элементов роторов к.менее нагретым, На фиг. 1 изображен роторный двигатель, разрез, нв фиг ° 2 — разрез

А-А на фиг. 1- на фиг. 3 — вариант 15 исполнения с каналами из трубчатых элементов, разрез Б-Б на фиг. l.

Двигатель содержит корпус 1 с рабочей полостью, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими по- 20 верхностями, в которой с возможностью однонаправленного синхронного вращения установлены ведущий и ведомый 3 роторы, поверхности которых образованы дугами окружностей,кинематическн25 снязанные синхрониэирующей передачей (не показано) . Роторы 2 и 3 и корпус 1 Oб разуют камеру 4 сжатия, камеру 5 сгорания, расположенную внутри ведомого ротора 3 и камеру 6 расширения.,3О

Камера 5 сгорания включает два впускных канала 7, разнесенные по длине ротора 3, и один выпускной канал 8.

Внутри камеры 5 установлена форсунка

9 для впрыска топлива. 35

В торцевых крышках корпуса 1 ныполнены два впускных окна 10 для продувки рабочего тракта сжатым воздухом и выпускной патрубок 11. Внутри 40 ведущего ротора 2 выполнена полость

12, по периферии которой на внутренней стенке ротора выполнены каналы

13, расположенные в плоскости вращения и заполненные жидким или газо- 45 образным теплоносителем, например натрием или гелием.

Возможны различные варианты исполнения устройства. На фиг, 1 и 2 изображен вариант с исполнением каналов в виде ребер 14, закрытых дефлектором 15. При газообразном теплоносителе дефлектор 15 может быть выполнен в виде отдельной детали, плотно прилегающей к ребрам. При жидком теплоносителе, по крайней мере, торцовые края дефлектора должны быть соединены со стенкой ротора герметично. Во всех случаях предпочтитель74

2 но герметичное соединение дефлекторв с выступами ребер, например, сваркой и высокотемпературным припоем.

Вариант исполнения устройства нв фиг. 3 характеризуется исполнением каналов в виде заМкнутых трубчатых элементов, выполненных или н виде набора колец, расположенных в плоскости вращения, или в виде эмееника

l6 из трубы, согнутой по винтовой линии, концы которой соединены емкостями 17 большего, чем у трубы, диаметра, расположенными ближе к оси вращения относительно остальных элементов змеевика. Целесообразна установка в полости основного ротора двух змееникон 16 и 18 с разным направлением навивки, причем для укаэанного на фиг. 1 направления вращения роторон рекомендуется исполнение левого змеевика 16 с правым направлением навивки, а правого змеевика 18 — с левым направлением навивки, Трубчатые элементы плотно (например, высокотемпературной пайкой и заливкой по методу, подобному альфинпроцессу) соединяются со стенками ротора и заполняются жидким теплоносителем с коэффициентом заполнения меньше единицы (н каналах должно оставаться некоторое свободное пространство).

Стенки ведущего ротора 2 могут быть быть выполнены из разных материалов °

На задней относительно направления вращения стенке ротора ннврена вставка 19 иэ материала с меньшим, чем у основного материала, коэффициентом теплового расширения °

Двигатель работает следующим образом.

При вращении роторов осуществляется продувка камеры сжатия воздухом через окна 10 сжатие воздуха в камере 4 и его вытеснение н камеру 5 сгорания, нпрыск топлива через форсунку 9, воспламенение смеси от высокой степени сжатия и калильного зажигания, расширение продуктов сгорания н камере 6 и выпуск их через . патрубок 11.

В процессе работы двигателя передняя относительно направления вращения стенка ведущего ротора 2 контактирует н оснонном с воздухом, сжимаемым в камере 4, а задняя стенка — с продуктами сгорания н процессе их расширения, поэтому последняя

13251 тых элементов, нагревается до значительно более высокой температуры. Соответственно теплоноситель, находящийся в передней части каналов 13, имеет температуру ниже, а массовую плотность вы- 5 ше, чем теплоноситель в задней части каналов.

Разность плотности теплоносителя в поле центробежных сил вращающегося ротора 2 приводит к разности центро- 10 бежного напора в передней и задней частях каналов 13, обеспечивающей перепад гидростатического давления и циркуляцию теплоносителя в направлении, противоположном направлению j5 вращения. Указанное движение теплоносителя обеспечивает перенос тепла от задней стенки ведущего ротора к передней, приводит к снижению неравномерности нагрева ротора 2, его 2р температурных деформаций, способствует стабильности зазоров в бесконтактных уплотнениях между роторами и корпусом.

Пиркуляция теплоносителя возможна 25 только при некоторой разности температур задней и передней стенок (порядка 50 ), Следовательно, полная термостабилиэация ротора 2 невозможна, Устранение остаточных температур- 3р ных деформаций обеспечивается исполнением задней стенки в виде вставки

l9 из материала с меньшим коэффициентом теплового расширения.

Дополнительные емкости 17 обеспечивают постоянное заполнение змеевика теплоносителем при изменениях его объема вследствие теплового расширения, т.е. выполняют функции термокомпенсаторов. Противоположное направление навивки двух змеевиков 16 и 18 обеспечивают подвод наиболее холодного теплоносителя к наиболее нагретой части ротора.

Термостабилизация ведущего ротора (выравнивание контрастов температурных полей) устраняет изменения геометрической формы ротора вследствие температурных деформаций, обеспечивает минимальные зазоры в бесконтактных уплотнениях, следовательно, сни-. жает потери, обусловленные утечками

74

4 рабочего тела, повышает КПД и мощность двигателя.

Кроме того, термостабнлиэация снижает максимальную температуру ведущего ротора, что при равной его теплонапряженности позволяет увеличить цикловую подачу топлива н максимальную температуру продуктов сгорания, удельную мощность и эффективный КПД.

Фо р мул а и з обре т е ни я

1 ° Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коопус с рабочей полостью, образованной двумя пересекающимися цилиндрическими поверхностями, ведущий ротор и ведомый ротор с камерой сгорания, снабженные внутренними полостями, содержащими теплоноситель, причем поверхности роторов образованы дугами окружностей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплообмена, полости теплоносителя выполнены в виде замкнутых каналов, расположенных в плоскости вращения ведущего ротора на его внутренней периферийной поверхности, а задняя по направлению вращения стенка основного ротора выполнена в виде вставки с коэффициентом теплового расширения меньшим, чем у основного ротора, 2. Двигатель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что каналы выполнены в виде ребер, закрытых пластиной.

3. Двигатель по п. 1, о т л и— чающий с я тем, что каналы выполнены в виде трубчатых элементов.

4. Двигатель по пп, I — 3, о т л и ч а ю шийся тем, что трубчатые элементы навиты в виде змеевика, а их концы соединены отрезком трубы большего диаметра, размещенным вблизи оси вращения ротора, 5. Двигатель по пп. 1-3 и 4, о т— л и ч а ю шийся тем, что змеевик выполнен из двух частей с противоположным направлением навивки трубча1325!74

7 6

Оиа

Л-А

59

75 вериг. 2

ФАЗ

Составитель С. Калачева

Редактор П, Гереши Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник

Зак аз 3029 /29 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4