Роторный двигатель внутреннего сгорания

Е торнымя. Цеение тел а с Двиг а ы два у соСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРСГОРАНИЯ(57) Изобретение относится ктелестроению, в частности к рдвигателям внутреннего сгоранлью изобретения является повьппэффективности теплообмена двипутем интенсивного отвода теплвнутренней поверхности роторатель содержит корпус, в которпараллельных валках установлеротора, взаимодействующие меж 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 видевставки с коэффициентом тепловогорасширения меньшим, чем у основногоротора. Замкнутые каналы могут бытьвыполнены в виде ребер, закрытыхпластиной, или в виде трубчатых элементов, например трубок, навитых ввиде змеевика. При работе теплоноситель циркулирует в полостях навстречу вращению ротора и обеспечивает перенос тепла от более нагретой стенкиротора к менее нагретой, подверженной Еинтенсивнсиу ахлахиению. 4 в.л. ф-ли, Щ13251Изобретение 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 нагретых элементов роторов к менее нагретым,На фиг. 1 изображен роторный двигатель, разрез; нв фиг2 - разрезА-А на фиг. 1; на фиг. Э - вариант 15исполнения с каналами из трубчатыхэлементов, разрез Б-Б на фиг. 1.Двигатель содержит корпус 1 с рабочей полостью, образованной двумяпересекающимися цилиндрическими поверхностями, в которой с возможностью однонаправленного синхронноговращения установлены ведущий и ведомый 3 роторы, поверхности которых образованы дугами окружностей,кинематическн 25снязанные синхрониэирующей передачей(не показано) . Роторы 2 и 3 и корпус 1 образуют камеру 4 сжатия, камеру 5 сгорания, расположенную внутри ведомого ротора Э, и камеру 6 расширения. 3)Камера 5 сгорания включает два впускных канала 7, разнесенные по длинеротора 3, и один выпускной канал 8.Внутри камеры 5 установлена форсунка9 для впрыска топлива. 35В 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 3, расположенные в плоскости вращения и заполненные жидким или газо 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 тепло- носителе 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 предпочтитель 742но герметичное соединение дефлекторвс выступами ребер, например, сваркойи высокотемпературным припоем.Вариант исполнения устройства нвфиг. 3 характеризуется исполнениемканалов в виде заМкнутых трубчатыхэлементов, выполненных или н виденабора колец, расположенных в плоскости вращения, или в виде эмееника16 из трубы, согнутой по винтовойлинии, концы которой соединены емкостями 1 1 большего, чем у трубы, диаметра, расположенными ближе к осивращения относительно остальных элементов змеевика. Целесообразна установка в полости основного ротора двухзмееникон 16 и 18 с разным направлением навивки, причем для укаэанногона фиг, 1 направления вращения роторон рекомендуется исполнение левогозмеевика 16 с правым направлениемнавивки, а правого змеевика 18 - слевым направлением навивки,Трубчатые элементы плотно (например, высокотемпературной пайкой и эв"ливкой по методу, подобному альфинпроцессу) соединяются со стенкамиротора и заполняются жидким теплоносителем с коэффициентом заполненияменьше единицы (н каналах должно оставаться некоторое свободное пространство),Стенки ведущего ротора 2 могут быть быть выполнены из разных материаловНа задней относительно направления вращения стенке ротора ннврена вставка 19 иэ материала с меньшим, чем у основного материала, коэффициентом теплового расширенияДвигатель работает следующим образом.При вращении роторов осуществляется продувка камеры сжатия воздухом через окна 1 О, 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 вращениястенка ведущего ротора 2 контактирует н оснонном с воздухом, сжимаемым в камере 4, а задняя стенка - с продуктами сгорания н процессе их расширения, поэтому последняя13251 тых элементов,нагревается до значительно более высокой температуры. Соответственно теплоноситель, находящийся в передней части каналов 3, имеет температуру ниже, а массовую плотность вы ше, чем теплоноситель в задней части каналов.Разность плотности теплоносителя в поле центробежных сил вращающегося ротора 2 приводит к разности центро- О бежного напора в передней и задней частях каналов 13, обеспечивающей перепад гидростатического давления и циркуляцию теплоносителя в направлении, противоположном направлению 15 вращения. Указанное движение теплоносителя обеспечивает перенос тепла от задней стенки ведущего ротора к передней, приводит к снижению неравномерности нагрева ротора 2, его 20 температурных деформаций, способствует стабильности зазоров в бесконтактных уплотнениях между роторами и корпусом.Циркуляция теплоносителя возможна 25 только при некоторой разности температур задней и передней стенок (порядка 50 ), Следовательно, полная термостабилиэация ротора 2 невозможна, Устранение остаточных температур ных деформаций обеспечивается исполнением задней стенки в виде вставки 19 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 744рабочего 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. Формула изобретения 1Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коопус с рабочей полостью, образованной двумяпересекающимися цилиндрическими поверхностями, ведущий ротор и ведомыйротор с камерой сгорания, снабженныевнутренними полостями, содержащимитеплоноситель, причем поверхности роторов образованы дугами окружностей,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью 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 основногоротора выполнена в виде вставки скоэффициентом теплового расширенияменьшим, чем у основного ротора,2, Двигатель по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что каналы выполнены в виде ребер, закрытых пластиной.3, Двигатель по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что каналы выполнены в виде трубчатых элементов.4, Двигатель по пп,- 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что трубчатые элементы навиты в виде змеевика,а их концы соединены отрезком трубыбольшего диаметра, размещенным вблизи оси вращения ротора,5. Двигатель по пп, 1-3 и 4, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что змеевик выполнен из двух частей с противоположным направлением навивки трубча1325 74Л-А (Риг.2ФАЗСоставитель С. Калачева Редактор П, Гереши Техред Л.Олейник Корректор Г,Решетник Заказ 3029/29 Тираж 503 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4