Силовая установка с дискретным реактивно - роторным двигателем.

Изобретение относится к машиностроению (моторостроению) и может использоваться на транспорте.

Имеется большое количество изобретений роторных и роторно-поршневых двигателей. В действительности работает только двигатель Ванкеля. [1]

Однако он не имеет широкого применения из-за высоких нагрузок на приводные шестерни и особенно на трущиеся поверхности деталей ротора и стенок цилиндра в комбинации с высоким давлением и высокой температурой, ведущих к дополнительному износу деталей и особенно герметизирующих уплотнений, а его обширная камера сгорания способствует перегреву двигателя. Поэтому этот двигатель труден и дорог в изготовлении и капризен в эксплуатации. Также имеет повышенный расход топлива и масла и меньший моторесурс, чем поршневые двигатели.

Известен «Ракетно-роторный двигатель и система его питания»

В нём используется как минимум два воздушно-реактивных двигателя, установленных на концах приводных рычагов, соединённых с ведущим валом симметричным образом. Они образуют ротор, вращающиеся в цилиндрическом круговом статоре на опорных подшипниках. Статор имеет окна для впуска воздуха, выпуска газов и должен охлаждать двигатель. Выхлопные сопла выходят в выхлопной коллектор статора. Система питания двигателя включает в себя топливный насос, главную питающую линию с двумя клапанами (электромагнитным и редукционным). Также имеется игольчатый клапан. [2].

Недостатки этого двигателя в том, что: воздушно-реактивные моторы имеют низкий КПД и их мощность зависит от количество воздуха, поступающего в двигатель то есть зависит от скорости поступающего в него воздушного потока. Это означает, что пока не раскрутишь ротор двигателя, он не будет способен делать полезную работу.

Также у него имеются трудности с запуском, переходом на высокие и низкие обороты и не стабильная работа на низких оборотах. Кроме того его цилиндрический статор не может в полной мере обеспечить выполнение всех функций одновременно -впуск воздуха, выпуск выхлопных газов и охлаждение.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания. Он имеет камеру сгорания с клапаном и соплом, которая соединена с ведущим валом приводным рычагом. Ведущий вал вращается вместе с камерой сгорания на опорных подшипниках в цилиндрическом корпусе с торцевыми крышками, на которых смонтированы опорные подшипники и в которых имеются отверстия для отвода газов. В цилиндрический корпус вкручивается свеча зажигания. Камера сгорания имеет отверстие для зажигания топливной смеси когда оно совпадает со свечой зажигания. Этой частью камера сгорания касается внутренней стенки цилиндрического корпуса. Воздух и топливо поступают в камеру сгорания по каналам в вале и приводном рычаге. [3]

Недостатки этого двигателя в том, что: энергия тратится на преодоление трения герметизирующего уплотнения о стенку корпуса и это трение происходит под высоким давлением и при высокой температуре, что неизбежно приведёт к его поломке, прорыву газов, потере мощности и поломке двигателя. Этому способствует отсутствие систем удаления газов и охлаждения. Наличие отверстий в торцах корпуса эту проблему не решают. Отсутствие герметизирующих уплотнений (что можно предположить из описания двигателя) делает его неработоспособным.

Известен «Роторный взрывной двигатель». Этот двигатель имеет симметрично расположенные камеры сгорания с выхлопными клапанами и соплами, которые соединены с ведущим валом, сложную систему входных и выходных клапанов и систему питания. [4]

Недостатки этого двигателя в том, что: - его механическая система клапанов забирает много полезной энергии

- штоки выхлопных клапанов проходят через камеры сгорания и работают под высоким давлением и при высокой температуре, что неизбежно приводит к нарушению уплотнений, прорыву газов, потере мощности и выходу из строя двигателя. Поэтому в камерах сгорания современных двигателей находятся только тарелки клапанов. Также отсутствие системы отвода газов и охлаждения камер сгорания ведёт к поломке двигателя.

В предлагаемом изобретении эти недостатки отсутствуют.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение КПД (коэффициента полезного действия) реактивно- роторного двигателя внутреннего сгорания дискретного действия за счёт применения камер сгорания, выполненных на концах приводных рычагов зафиксированных на ведущем валу и оборудованных крышками с автоматическими запорными устройствами, отпирающие крышки камер сгорания от воздействия высокого давления которое возникает в них после зажигания топливной смеси и повторного использования энергии выхлопных газов.

Силовая установка состоит из реактивно - роторного двигателя внутреннего сгорания дискретного действия и систем, обеспечивающих его работу. Роторный двигатель внутреннего сгорания дискретного действия ( в дальнейшем роторный двигатель) устроен следующим образом. Камеры сгорания 1, оборудованные свечами зажигания 2 и закрытые крышками 4 с автоматическими запорными устройствами 3 соединяются с ведущим валом 6 посредством приводных рычагов 5, зафиксированных на ведущем вале 6. На крышках 4 выполнены возвратные кулачки 17. Автоматическое запорное устройство 3 может быть как с электронным управлением, так и простым механическим - срабатывающим(отпирающимся) от воздействия высокого давления, возникающего в камерах сгорания и возвращающееся в исходное положение возвратной пружиной 22. Камер сгорания 1 как минимум две для исключения дисбаланса. Ведущий вал 6, оборудованный устройствами впуска сжатого воздуха и топлива, установлен на подшипниках 23 и 24, корпуса которых закреплены кронштейнами 26 и 27, на основании 33. В ведущем вале 6 выполнены кольцевой канал для подачи сжатого воздуха и продольный канал, соединяющийся с поперечным каналом для подачи топлива. Эти каналы соединяются с питающими каналам 7, выполненными в приводных рычагах 5. На подшипнике 25 устанавливается крыльчатка 13 с боковыми проходными окнами 29 впуска воздуха, лопатки которой расположены в одной плоскости вращения с камерами сгорания 1. Крыльчатка 13 оборудована приводным шкивом 30, установленном на её внешней гильзе. На кронштейне 26 также закреплена торцевая тарелка 16, на которой установлены возвратные толкатели 15 и коммутирующие устройства 12, имеющие электрические связи с электроклапанами 8 и свечами зажигания 2. Электроклапаны 8, установлены в приводные рычаги 5 у входа в камеры сгорания 1. Камеры сгорания 1, лопатки крыльчатки 13 и торцевая тарелка 16 закрыты направляющим кожухом 14 с боковым впускным окном 31, который закреплён на основании 33 с помощью кронштейна 28. Сжатый воздух поступает от компрессора 9, с приводом от ведущего вала 6, а топливо подаёт электрический топливный насос 10. Система электропитания данного роторного двигателя такая же как и у обычных бензиновых двигателей с подачей электроэнергии от генератора тока 32, с приводом от ведущего вала 6. Электронный блок управления 11, соединённый с генератором тока 32, подаёт через коммутирующие устройства 12 на электроклапаны 8 и свечи зажигания 2 электрические импульсы необходимой величины и длительности в нужный момент. Система смазки данного роторного двигателя состоит из резервуара с маслом 18, насоса для подачи масла 19, масляного радиатора 20 и масляных магистралей 21.

Данный роторный двигатель работает следующим образом. Запуск данного роторного двигателя может производиться так же как и обычного бензинового двигателя. Рабочий цикл осуществляется по команде электронного блока управления 11, который через коммутирующие устройства 12 подаёт электрические импульсы на эллектроклапаны 8 и свечи зажигания 2. Электроклапаны 8 открываются и в камеры сгорания 1 поступает сжатый воздух и топливо - образуя сжатую горючую смесь. Далее происходит зажигание топливной смеси от свечей зажигания 2 и создание в камерах сгорания 1 высокого давления под воздействием которого срабатывают автоматические запорные устройства 3, отпирающие крышки 4 камер сгорания 1. Крышки 4 открываются и под действием реактивной силы выхлопных газов камеры сгорания 1 начинают двигаться и через приводные рычаги 5 приводить в движение ведущий вал 6. Выхлопные газы также приводят в движение крыльчатку 13 которая взаимодействуя с направляющим кожухом 14 направляет выхлопные газы в выхлопную трубу (не указана). При работе крыльчатки 13 также происходит всасывание атмосферного воздуха (как в центробежном вентиляторе) через впускные окна 31 в направляющем кожухе 14 и проходные окна 29 в крыльчатке 13. Это позволяет осуществлять охлаждение камер сгорания 1 и других элементов. Под воздействием выхлопных газов крыльчатка 13 приобретает высокую кинетическую энергию, которая используется для выполнения дополнительной полезной работы, для этого на наружную гильзу крыльчатки 13 установлен приводной шкив 30.

Рабочий цикл данного роторного двигателя состоит из впуска, зажигания и выпуска, так как воздух уже поступает сжатым до нужной величины компрессором 9.

Крышки 4 закрываются и запираются автоматическими запорными устройствами 3 при взаимодействии(ударе) возвратных кулачков 17, выполненных на крышках 4, с возвратными толкателями 15 и срабатывании возвратной пружины 22.

Смазка данного роторного двигателя осуществляется следующим образом. Подшипники 23, 24 и 25 смазываются и охлаждаются потоком масла, подаваемого насосом 19 из резервуара с маслом 18 через масляный радиатор 20 по масляным магистралям 21.

Таким образом преимущества представленных технических решений в том, что:

- наличие на камерах сгорания 1 крышек 4, оборудованных открывающимися от высокого давления автоматическими запорными устройствами 3 позволяет создавать давление топливной смеси перед зажиганием, а это значительно повышает энергию сгорания топливной смеси и эффективность использования топлива, а также упрощает конструкцию данного роторного двигателя - исключая сложную механическую систему впускных и выпускных клапанов;

- использование кинетической энергии крыльчатки 13, оборудованной приводным шкивом 30, для выполнения дополнительной полезной работы также повышает КПД данного роторного двигателя. Примеры использовании изобретения не приводятся, так как его использование вытекает из описания.

Перечень источников информации: 1. Сайт ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель

внутреннего сгорания.

2. - RU 02115817 F 02K 11/00 1998.

3. - US 4229938 F 02К 5/04 1980.

9 60/39.34 1918.

Краткое описание поясняющих чертежей.

Фиг.1- Главный вид роторного двигателя - разрез по вертикальной плоскости А- А, проходящей через питающие каналы 7, расположенные в приводных рычагах 5 который демонстрирует расположение и устройство ведущего вала 6, камер сгорания 1, оборудованных свечами зажигания 2, крышками 4 с возвратными кулачками 17 и автоматическими запорными устройствами 3, а также коммутирующих устройств 12, электроклапанов 8, крыльчатки 13 для удаления выхлопных газов и охлаждения камер сгорания 1 и направляющего кожуха 14.

Фиг.2- Разрез роторного двигателя по вертикальной плоскости, проходящей через ось ведущего вала 6 с маркировкой элементов: 1 - камера сгорания, 2 - свеча зажигания, 3 - автоматическое запорное устройство, 4 - крышка, 5 - приводной рычаг, 6 - ведущий вал, 7 - питающие каналы, 8 - электроклапаны, 9 - компрессор, 10 - топливный электронасос, 11 - электронный блок управления, 12 - коммутирующие устройства, 13 - крыльчатка, 14 - направляющий кожух, 15 - возвратные толкатели, 16 - торцевая тарелка, 17 - возвратные кулачки, 18 - резервуар с маслом, 19 - масляный насос, 20 - масляный радиатор, 21 - масляные магистрали, 22 - возвратная пружина, 23, 24 и 25 - подшипники, 26, 27 и 28 - кронштейны крепления, 29 - проходные окна, 30 - приводной шкив, 31 - впускные окна, 32 - генератор тока.

Фиг.З- Демонстрирует пример автоматического запорного устройства 3, которое отпирает крышку 4 от воздействия высокого давления Р, возникающего в камере сгорания 1 после зажигания топливной смеси, возвратная пружина 22 возвращает запорное устройство 3 в исходное положение.