Роторный двигатель коловратного типа относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям коловратного типа с внешним подводом теплоты к рабочему телу. Наиболее близким по технической сущности и решаемой задачи к предлагаемому изобретению по п.1 формулы изобретения является патент RU №2463456. Коловратная машина, содержащая цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, в котором установлены с возможностью вращения цилиндрический ротор с лопастями и кинематически связанные с ним ролики с выемками, периодически взаимодействующие посредством последних с лопастями и разделяющие пространство между корпусом и роторам на большую и меньшую кольцевые полости. Полости сообщены между собой, по крайней мере, одним каналом перепуска, центральный угол между входным и выходным окнами которого не больше центрального угла между лопатками, а центральный угол между впускным окном корпуса и входным окном канала не меньше разности центрального угла между лопатками и угловой ширины конца лопатки.

В данной коловратной машине пар поступает в рабочую камеру непрерывно при постоянном давлении и при этом часть его объема консервируется в выемках роликов, что приводит к увеличению расхода пара на создание крутящего момента и снижению КПД машины.

Из описания и иллюстраций изобретения не понятен механизм взаимодействия между роликами и ротором, с помощью которого происходит выпуск пара, изменение объемов рабочих камер и их герметизация, при наличии трехлопастного ротора и роликов с двумя выемками каждый.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задачи к предлагаемому изобретению по п.2 и 3 формулы изобретения является патент РФ №2255235. Этот роторный двигатель с внешним подводом теплоты содержит два рабочих цилиндра, с обкатывающимися по внутренней рабочей поверхности цилиндров роторами, расположенными на одном эксцентриковом валу, а также нагреватель, холодильник и теплообменник. Рабочие цилиндры выполнены с разными рабочими объёмами, причем полость нагнетания малого цилиндра соединена каналом с полостью расширения большого цилиндра через теплообменник и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра соединена каналом с полостью нагнетания большого цилиндра через теплообменник и охладитель.

В этом двигателе рабочее тело поступает в полость расширения большого цилиндра двигателя непрерывно при непрерывном нагреве. Температура и давление рабочего тела в полости расширения и в полости нагнетания большого цилиндра при этом практически не изменяются и участие в производстве механической работы не принимают. Подводимое к рабочему телу тепло расходуется, главным образом, на увеличение его внутренней энергии. По приведенным причинам повышение КПД двигателя сомнительно.

Задачей данного изобретения является усовершенствование конструкции двигателя с целью повышения его КПД, удельной мощности и функциональных возможностей.

Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе коловратного типа с внешним подводом теплоты к рабочему телу, содержащем корпус с впускными и выпускными каналами, в котором установлены с возможностью вращения цилиндрический ротор с лопастями и диаметрально противоположно расположенные относительно оси вращения ротора ролики с выемками, кинематически связанные с ротором и разделяющие пространство между корпусом и ротором на две полукольцевые полости, каждая из которых разделяется лопастью ротора на камеру впуска и выпуска, изменяющие свои объёмы при вращении ротора, а также крышки, закрывающие полости корпуса и скрепленные с ним, лопасти ротора и выемки роликов выполнены в виде элементов зубчатой передачи, а в корпусе между ротором и крышками расположены скрепленные с ротором кольца, снабженные каналами, которые соединяют периодически при вращении ротора каналы впуска с камерами впуска, при этом каналы впуска диаметрально противоположно расположены и равно удалены от оси вращения ротора и повернуты относительно плоскости в которой расположены оси вращения роликов и ротора, например, на угол а по ходу вращения ротора, а каналы выпуска на угол Р против вращения ротора, каналы же в кольцах размещены сзади каждой лопасти ротора с минимальным расстоянием от неё.

По п.2 формулы изобретения двигатель коловратного типа содержит ёмкость охлаждения, насос, кинематически связанный с вращением ротора, обратный клапан, емкость наполнения и теплоприемник, которые соединены последовательно между собой и, соответственно, с каналами впуска и выпуска.

По п.З формулы изобретения, емкость наполнения состоит из двух и более секций сообщающихся между собой, при этом ёмкость наполнения при использовании тепла сгорания топлива снабжена дымовыми каналами, которые проходят через секции и охлаждаются в секциях рабочим телом.

На Фиг.1- 2 показана общая схема двигателя по п.1 формулы изобретения, содержащий корпус 1 с каналами впуска 2 и каналами выпуска 3, в котором установлены с возможностью вращения цилиндрический ротор 4 с лопастями и ролики 5 с выемками. Ролики разделяют пространство между корпусом и ротором на две полукольцевые полости 6 /Фиг.З- 4/, каждая из которых разделяется лопастью ротора на камеру впуска 7 и камеру выпуска 8 /Фиг.5- 6/, изменяющие свои объёмы при вращении ротора 4. Полость корпуса закрыта с двух сторон скрепленными с ним крышками 9 /Фиг.З/. При этом лопасти ротора и выемки роликов выполнены в виде зубьев и впадин зубчатой передачи. Между ротором 4 и крышками 9 расположены кольца 10, снабженные каналами 11 /Фиг. 4/ , которые соединяют периодически, например, каждые полуоборота ротора каналы впуска 2 с камерами впуска 7 /Фиг.5/, обеспечивая при этом подачу в камеру впуска 7 порции рабочего тела высокого давления. Каналы впуска 2 корпуса 1 расположены диаметрально противоположно, равно удалены от оси вращения ротора и повернуты относительно плоскости, в которой расположены оси ротора и роликов, например, на угол а по ходу вращения ротор, а каналы выпуска 3 также диаметрально противоположно расположены, равно удалены от оси вращения ротора и повернуты относительно этой же плоскости, например, на угол |3 против вращения ротора /Фиг.4/. Каналы в кольцах 11 размещены сзади каждой лопасти с минимальным расстоянием от неё. Ролики 5 при вращении опираются на втулки 12./Фиг.З/

На Фиг.5- 6 показаны камеры впуска 7 и выпуска 8, а также расположения каналов 11 и впадин роликов 5 при разных углах поворота ротора.

Лопасти ротора и впадины роликов, выполненные в виде элементов зубчатой передачи, позволяют снизить вредный объём между впадинами и лопастями во время их взаимного сцепления. Каналы впуска 2, повернутые относительно плоскости, в которой расположены оси вращения роликов и ротора, например, на угол а по ходу вращения ротора, а каналы выпуска 3 на угол 3 против вращения ротора обеспечивают периодическое разделение и герметизацию камер впуска 7 и камер выпуска 8 в рабочем цикле двигателя. Каналы 11 в кольцах, размещенные сзади каждой лопасти ротора с минимальным расстоянием от неё, обеспечивают более ранний впуск рабочего тела высокого давления в камеры впуска 7.

На Фиг.7 показана общая схема двигателя по п.1, 2 формулы изобретения , содержащего ёмкость охлаждения 13, насос 14, кинематически связанный с вращением ротора 4, обратный клапан 15, ёмкость наполнения рабочим телом 16 и теплоприемник 17, которые соединены каналами между со- бой и, соответственно, с каналами впуска 2 и каналами выпуска 3. Насос 14 обеспечивает замкнутую циркуляцию рабочего тела в двигателе путем подачи его с ёмкости охлаждения 13 через клапан 15 в ёмкость наполнения 16. Обратный клапан позволяет сохранять давление рабочего тела в ёмкости

16 и в теплоприемнике 17.

На Фиг.8 показана общая схема двигателя по п.1, 2, 3 формулы изобретения, содержащего секционную емкость наполнения 18, состоящую из более двух секций 19, сообщающихся каналами 21 между собой, которая соединена каналами с обратным клапаном 15, и с теплоприемником 17. При этом при использовании тепла сгорания топлива, секционная емкость наполнения 18 снабжена дымовыми каналами 20, проходящими через секции, в которых уходящие продукты сгорания топлива охлаждаются рабочим телом.

Роторный двигатель коловратного типа по п.1 формулы изобретения, общая схема которого изображена на Фиг.1- 6 работает следующим образом.

Рабочее тело высокого давления, подведенное к каналам впуска 2, при вращении ротора 4 периодически, например, каждые полуоборота ротора порциями поступает в камеры впуска 7 через каналы 11 в кольцах 10, где расширяясь создает крутящий момент на валу двигателя, теряя при этом температуру и давление, а затем переходит в камеру выпуска 8, где лопастями ротора 4 вытесняется наружу. Цикл работы двигателя повторяется.

Роторный двигатель по п.2 формулы изобретения, общая схема которого изображена на Фиг.7, работает следующим образом.

При подведении источника тепла к теплоприемнику 17 рабочее тело в нем нагревается, а давление в ёмкости наполнения 16 и в теплоприемнике

17 возрастает. Из-за сопротивления в передаче тепла между теплоприемником 17 и ёмкостью наполнения 16 рабочее тело в них нагревается с сущест- венным перепадом температур. Рабочее тело в теплоприемнике 17, нагретое до более высокой температуры, поступает в каналы впуска 2, где при вращении ротора порциями, периодически, например, с каждым полуоборотом ротора, подается через каналыИ в кольцах 10 в камеры впуска 7. В камерах пуска 7 рабочее тело расширяясь создает крутящий момент на валу двигателя, теряя при этом температуру и давление, затем переходит в камеры выпуска 8, где вытесняется лопастями ротора 4 в ёмкость охлаждения 13 и насосом 14 через обратный клапан 15 подается в ёмкость наполнения 16, совершив круговую замкнутую циркуляцию рабочего тела в двигателе. Цикл работы двигателя повторяется. В ёмкости охлаждения 13 рабочее тело при необходимости охлаждается принудительно.

Роторный двигатель по п.З формулы изобретения, общая схема которого изображена на Фиг.8 работает аналогичным образом, как двигатель по п.2 формулы изобретения.

При подведении источника тепла к теплоприемнику 17 давление рабочего тела в нем и в секциях19 ёмкости наполнения 18 возрастает. Из-за сопротивления в передаче тепла между теплоприемником 17 и между секциями 19 рабочее тело нагревается в теплоприемнике и в каждой секции с существенным перепадом температур. Наибольших температур рабочее тело достигает в теплоприемнике 17, а наименьших в одной из наиболее удаленной от теплоприемника секции. Рабочее тело в теплоприемнике 17, нагретое до более высокой температуры, поступает в каналы впуска 2, где при вращении ротора порциями, периодически, например, с каждым полуоборотом ротора, поступает через каналы 11 в кольцахЮ в камеры впуска 7. В камерах впуска 7 рабочее тело расширяясь создает крутящий момент на валу двигателя, теряя при этом температуру и давление, затем переходит в камеры выпуска 8, где вытесняется лопастями ротора 4 в ёмкость охлаждения 13 и на- сосом14 через обратный клапан 15 подается в секционную ёмкость наполне- ния 18, совершив круговую замкнутую циркуляцию рабочего тела в двигателе. Цикл работы двигателя повторяется. При использовании тепла сгорания топлива продукты сгорания проходят через дымовые каналы 20, отдавая тепло рабочему телу. При этом, благодаря разности температур рабочего тела в секциях 19 охлаждение продуктов сгорания происходит более интенсивно.

Перечень принятых обозначений на чертежах.

1- корпус

2- каналы впуска

3- каналы выпуска

4- цилиндрический ротор

5- ролики

6- полукольцевые полости

7- камеры впуска

8- камеры выпуска

9- крышки

10- кольца

11- каналы в кольцах

12- втулки

13- емкость охлаждения

14 насос

15- обратный клапан

16- емкость наполнения

17- теплоприемник

18- емкость наполнения секционная

19- секции

20- дымовые каналы

21- каналы сообщения между секциями