Роторные машины – . , ! ?

Содержание

Однодисковые роторные машины. Как выбрать

Однодисковые роторные машины — это категория специализированной рабочей техники, которая посредством вращающегося диска, на который можно устанавливаться дополнительные насадки, производится, чистка, полировка, шампунирование и т.д. При помощи роторных машин можно проводить уборку твердых напольных покрытий сделанных из винила, линолеума, керамики, камня, паркета, а так же шампунирования и химчисткечистки ковровых покрытий.

 

Однодисковые роторные машины выполняют функции:

  • Чистка ковров при помощи щеток
  • Влажная чистка сильно загрязненных поверхностей
  • Удаление изношенных защитных напольных покрытий
  • Шлифовка каменных полов при помощи алмазных насадок
  • Кристализация полов, натирка, полировка и нанесение защитных покрытий

Роторные машины это незаменимые инструменты для любой клининговой компании. При выборе однодисковой роторной машины следует учитывать следующие факторы:

  • Мощность двигателя, вес машины, крутящий момент. Это основные параметры, которые непосредственно влияют на производительность роторной машины. Лучше всего, чтобы мощность роторного двигателя составляла не менее 1200 Вт. Крутящий момент это способность двигателя прокручивать щетку на различных поверхностях. Если крутящий момент составляет от 60 до 90 Нм,  то перед вами довольно мощная машина, способная справиться с серьезными загрязнениями. При показателях больше 90 Нм роторная машина способна справиться с сильными производственными загрязнениями, а при мощности 30-40 обычно предназначена для уборки офиса и квартиры. В плане веса агрегата, тут палка о двух концах. С одной стороны тяжелый агрегат перемещать сложнее, но в тоже время из-за массы обеспечивается лучший прижим. В принципе наилучший вес для роторного полотера это 30-40 Кг.
  • Тип передаточного механизма. Существует несколько типов передаточного механизма, это планетарный и ременный. На практике оказывается, что планетарный механизм надежнее, но громче, тяжелее, и дороже при ремонте. Ременная передача намного тише, легче и при замене растянувшегося ремня — дешевле.
  • Дополнительные аксессуары. Перед покупкой агрегата стоит сразу же уточнить какие насадки и аксессуары входят в стартовый набор. Так же стоит ознакомиться с обилием аксессуаров, которые можно приобрести после покупки. У некоторых производителей машина может стоить дешевле, но в комплекте не будет падодержателя, бачка для моющего раствора, вакуумного агрегата и т.д. Советуем вам выбирать роторную машину с пеногенератором, так как при такой чистке ковры становятся чище и их не приходится долго сушить. Узнайте так же про уборку квартир в СПб.

 

Напоследок стоит обмолвиться о таком компоненте как роторная щетка. Это специальный диск со щетиной. Бывает он нескольких видов:

  • жесткая щетина — используется при уборке прилегающих территорий (тротуарная плитка)
  • полужесткая щетина — используется для чистки ковровых покрытий с низким ворсом.
  • полумягкая щетина — используется при чистке петельчатых ковров с высоким ворсом.
  • мягкая щетина — для шерстяных ковровых изделий.

Установка щетки производится на роторный вал. Наличие щетки обеспечивает глубинную чистку чистку ковра, так как при встряхивании все частицы пыли и мусор выбиваются из самых низких слоев.

Однодисковая роторная машина

cleanqueen.ru

Роторная машина — это… Что такое Роторная машина?


Роторная машина

4. Роторная машина

Совокупность технологического ротора с инструментом и транспортных роторов, связанных общим приводом для их синхронного вращения, обеспечивающая автоматическое выполнение технологической операции в процессе непрерывного транспортирования предметов производства и инструмента

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • Роторная колонна с разбрызгивающим ротором
  • роторная реактивная гидравлическая турбина

Смотреть что такое «Роторная машина» в других словарях:

  • РОТОРНАЯ МАШИНА — в широком смысле любая машина, рабочим органом которой является (см.). Автоматические роторные линии применяют в машиностроении при серийных штамповке, вытяжке, прессовании, сборке, контроле, а также в пищевой, хим. и медицинской промышленности… …   Большая политехническая энциклопедия

  • роторная машина — Совокупность технологического ротора с инструментом и транспортных роторов, связанных общим приводом для их синхронного вращения, обеспечивающая автоматическое выполнение технологической операции в процессе непрерывного транспортирования… …   Справочник технического переводчика

  • РОТОРНАЯ МАШИНА

    — в широком смысле любая машина, рабочим органом к рой является ротор, в т. ч. роторные двигатели (напр., Банке ля двигатель), землеройные Р. м., роторные снегоочистители. В машиностроении Р. м. оснащены автоматич. роторные линии …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • роторная (колесная) шифровальная машина — — [http://www.rfcmd.ru/glossword/1.8/index.php?a=index&d=4116] Тематики защита информации EN rotor machine …   Справочник технического переводчика

  • Роторная дробилка —         (a. rotary crusher; н. Rotorbrecher, Trommelmuhle, Trommelbrecher; ф. concasseur rotatif; и. machacadora de rotacion, quebrantadora de rotacion, desmenuzador de rotacion, chancadora de rotacion) машина для дробления материала путём… …   Геологическая энциклопедия

  • Роторная дробилка — Дробилка роторная  механическая дробильная машина с жестко закреплёнными рабочими деталями  билами (лопатками), предназначенная для дробления материалов малой крепости путём массивного быстрого вращения ротора с жёстко закреплёнными… …   Википедия

  • Дробилка роторная — Дробилка роторная  механическая дробильная машина с жестко закрепленными рабочими деталями  билами (лопатками), предназначенная для дробления материалов малой крепости путём массивного быстрого вращения ротора с жёстко закреплёнными рабочими… …   Википедия

  • ГОСТ 14334-87: Линии автоматические роторные и роторно-конвейерные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 14334 87: Линии автоматические роторные и роторно конвейерные. Термины и определения оригинал документа: 6. Автоматическая роторная линия АРЛ Совокупность роторных машин, установленных в принятой последовательности выполнения… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Канатное производство —         изготовление металлических и неметаллических (волокнистых) Канатов на соответствующем технологическом оборудовании. Основные операции К. п.: перемотка проволоки, пряжи на катушки на волочильных или намоточных станках; свивка (скручивание) …   Большая советская энциклопедия

  • Энигма — Трёхроторная военная немецкая шифровальная машина Энигма (версия с метками). У этого термина существуют и другие значения, см. Enigma. Энигма (от греч …   Википедия

normative_reference_dictionary.academic.ru

Принцип работы роторного двигателя, плюсы и минусы системы |

Как известно, принцип работы роторного двигателя основан на высоких оборотах и отсутствии движений, которыми отличается ДВС. Это и отличает агрегат от обычного поршневого двигателя. РПД называют ещё двигателем Ванкеля, и сегодня мы рассмотрим его работу и явные достоинства.

Ротор такого двигателя находится в цилиндре. Сам корпус не круглого типа, а овального, чтобы ротор треугольной геометрии нормально в нём помещался. У РПД не бывает коленчатого вала и шатунов, а также отсутствуют в нём другие детали, что делает его конструкцию намного проще. Если говорить другими словами, то примерно около тысячи деталей обычного двигателя внутреннего сгорания в РПД нет.

Работа классического РПД основана на простом движении ротора внутри овального корпуса. В процессе движения ротора по окружности статора создаются свободные полости, в которых и происходят процессы запуска агрегата.

Удивительно, но роторный агрегат представляет собой некий парадокс. В чём он заключается? А в том, что он имеет гениально простую конструкцию, которая почему-то не прижилась. А вот более сложный поршневой вариант стал популярным и повсюду используется.

Содержание статьи:

Строение и принцип работы роторного двигателя

Схема работы роторного двигателя представляет собой нечто совершенно иное, чем обычный ДВС. Во-первых, следует оставить в прошлом конструкцию двигателя внутреннего сгорания, известную нам. А во-вторых, попытаться впитать в себя новые знания и понятия.

Как и поршневой, роторный двигатель использует давление которое создается при сжигании смеси воздуха и топлива. В поршневых двигателях, это давление создается в цилиндрах, и двигает поршни вперед и назад. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение, которое может быть использовано для вращения колес автомобиля.

РПД назван так из-за ротора, то есть такой части мотора, которая движется. Благодаря этому движению мощность передаётся на сцепление и КПП. По сути, ротор выталкивает энергию топлива, которая затем передаётся колёсам через трансмиссию. Сам ротор выполнен обязательно из легированной стали и имеет, как и говорилось выше, форму треугольника.

Капсула, где находится ротор, — это своеобразная матрица, центр вселенной, где все процессы и происходят. Другими словами, именно в этом овальном корпусе происходит:

  • сжатие смеси;
  • топливный впрыск;
  • поступление кислорода;
  • зажигание смеси;
  • отдача сгоревших элементов в выпуск.

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

Сам ротор крепится на специальном механизме и не вращается вокруг одной оси, а как бы бегает. Таким образом, создаются изолированные друг от друга полости внутри овального корпуса, в каждой из которых и происходит какой-либо из процессов. Так как ротор треугольный, то полостей получается всего три.

Всё начинается следующим образом: в первой образующейся полости происходит всасывание, то есть камера наполняется воздушно-топливной смесью, которая здесь же перемешивается. После этого ротор вращается и толкает эту перемешанную смесь в другую камеру. Здесь смесь сжимается и воспламеняется при помощи двух свечей.

Смесь после этого идёт в третью полость, где и происходит вытеснение частей использованного топлива в систему выхлопа.

Это и есть полный цикл работы РПД. Но не всё так просто. Это мы рассмотрели схему РПД только с одной стороны. А действия эти проходят постоянно. Если говорить иначе, процессы возникают сразу с трёх сторон ротора. В итоге всего за единственный оборот агрегата повторяется три такта.

Кроме того, японским инженерам удалось усовершенствовать роторный двигатель. Сегодня роторные двигатели Мазда имеют не один, а два и даже три ротора, что в значительной мере повышает производительность, тем более если сравнить его с обычным двигателем внутреннего сгорания. Для сравнения: двухроторный РПД сравним с шестицилиндровым ДВС, а 3-роторный с двенадцатицилиндровым. Вот и получается, что японцы оказались такими дальновидными и преимущества роторного мотора сразу распознали.

Опять же, производительность — это не одно достоинство РПД. Их у него много. Как и было сказано выше, роторный двигатель очень компактный и в нём используется на целых тысячу деталей меньше, чем в том же ДВС. В РПД всего две основные детали — ротор и статор, а проще этого ничего не придумаешь.

Принцип работы роторного двигателя

Принцип работы роторно-поршневого двигателя заставил в своё время многих талантливых инженеров удивлённо вскинуть бровями. И сегодня талантливые инженеры компании Мазда заслуживают всяческих похвал и одобрения. Шутка ли, поверить в производительность, казалось бы, похороненного двигателя и дать ему вторую жизнь, да ещё какую!

Роторный двигатель в разрезе Ротор роторного двигателя Камера роторного двигателя

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых действует как поршень. Каждая сторона ротора имеет углубление в ней, что повышает скорость вращения ротора в целом, предоставляя больше пространства для топливо-воздушной смеси. На вершине каждой грани находится по металлической пластине, которые и формируют камеры, в которых происходят такты двигателя. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер. В середине ротора находится круг, в котором имеется множество зубьев. Они соединены с приводом, который крепится к выходному валу. Это соединение определяет путь и направление, по которому ротор движется внутри камеры.

Камера двигателя приблизительно овальной формы (но если быть точным — это Эпитрохоида, которая в свою очередь представляет собой удлиненную или укороченную эпициклоиду, которая является плоской кривой, образуемой фиксированной точкой окружности, катящейся по другой окружности). Форма камеры разработана так, чтобы три вершины ротора всегда находились в контакте со стенкой камеры, образуя три закрытых объемах газа. В каждой части камеры происходит один из четырех тактов:

  • Впуск
  • Сжатие
  • Сгорание
  • Выпуск

Отверстия для впуска и выпуска находятся в стенках камеры, и на них отсутствуют клапаны. Выхлопное отверстие соединено непосредственно с выхлопной трубой, а впускное напрямую подключено к газу.

Выходной вал роторного двигателя

Выходной вал имеет полукруглые выступы-кулачки, размещенные несимметрично относительно центра, что означает, что они смещены от осевой линии вала. Каждый ротор надевается на один из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. Каждый ротор движется внутри камеры и толкает свой кулачок.

Так как кулачки установлены несимметрично, сила с которой ротор на него давит, создает крутящий момент на выходном валу, заставляя его вращаться.

Строение роторного двигателя

Роторный двигатель состоит из слоев. Двухроторный двигателя состоят из пяти основных слоев, которые удерживаются вместе благодаря длинным болтам, расположенным по кругу. Охлаждающая жидкость протекает через все части конструкции.

Два крайних слоя закрыты и содержат подшипники для выходного вала. Они также запечатаны в основных разделах камеры, где содержатся роторы. Внутренняя поверхность этих частей очень гладкая и помогает роторам в работе. Отдел подачи топлива расположен на конце каждой из этих частей.

Следующий слой содержит в себе непосредственно сам ротор и выхлопную часть.

Центр состоит из двух камер подачи топлива, по одной для каждого ротора. Он также разделяет эти два ротора, поэтому его внешняя поверхность очень гладкая.

В центре каждого ротора крепится две большие шестерни, которые вращаются вокруг более маленьких шестерней и крепятся к корпусу двигателя. Это и является орбитой для вращения ротора.

Конечно же, если бы у роторного мотора не было недостатков, то он обязательно бы применялся на современных автомобилях. Возможно даже, что, если бы роторный двигатель был безгрешен, мы и не узнали бы про двигатель поршневой, ведь роторный создали раньше. Затем человеческий гений, пытаясь усовершенствовать агрегат, и создал современный поршневой вариант мотора.

Но к сожалению, минусы у роторного двигателя имеются. К таким вот явным ляпам этого агрегата можно отнести герметизацию камеры сгорания. А в частности, это объясняется недостаточно хорошим контактом самого ротора со стенками цилиндра. При трении со стенками цилиндра металл ротора нагревается и в результате этого расширяется. И сам овальный цилиндр тоже нагревается, и того хуже — нагревание происходит неравномерно.

Если в камере сгорания температура бывает выше, чем в системе впуска/выпуска, цилиндр должен быть выполнен из высокотехнологичного материала, устанавливаемого в разных местах корпуса.

Для того чтобы такой двигатель запустился, используются всего две свечи зажигания. Больше не рекомендуется ввиду особенностей камеры сгорания. РПД наделён бывает совершенно иной камерой сгорания и выдаёт мощность три четверти рабочего времени ДВС, а коэффициент полезного действия составляет целых сорок процентов. По сравнению: у поршневого мотора этот же показатель составляет 20%.

Преимущества роторного двигателя

Меньше движущихся частей

Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-х цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-х цилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, стержень, клапаны, рокеры, клапанные пружины, зубчатые ремни и коленчатый вал. Минимизация движущихся частей позволяет получить роторным двигателям более высокую надежность. Именно поэтому некоторые производители самолетов (к примеру Skycar) используют роторные двигатели вместо поршневых.

Мягкость

Все части в роторном двигателе непрерывно вращаются в одном направлении, в отличие от постоянно изменяющих направление поршней в обычном двигателе. Роторный движок использует сбалансированные крутящиеся противовесы, служащие для подавления любых вибраций. Подача мощности в роторном двигателе также более мягкая. Каждый цикл сгорания происходит за одни оборот ротора в 90 градусов, выходной вал прокручивается три раза на каждое прокручивание ротора, каждый цикл сгорания проходит за 270 градусов за которые проворачивается выходной вал. Это значит, что одно роторный двигатель вырабатывает мощность в три четверти . Если сравнивать с одно-цилиндровым поршневым двигателем, в котором сгорание происходит каждые 180 градусов каждого оборота, или только четверти оборота коленчатого вала.

Неспешность

В связи с тем, что роторы вращаются на одну треть вращения выходного вала, основные части двигателя вращаются медленней, чем части в обычном поршневом двигателе. Это также помогает и в надежности.

Малые габариты + высокая мощность

Компактность системы вместе с высоким КПД (сравнительно с обычным ДВС) позволяет из миниатюрного 1,3-литрового мотора выдавать порядка 200-250 л.с. Правда, вместе с главным недостатком конструкции в виде высокого расхода топлива.

Недостатки роторных моторов

Самые главные проблемы при производстве роторных двигателей:

  • Достаточно сложно (но не невозможно) подстроиться под регламент выброса CO2 в окружающую среду, особенно в США.
  • Производство может стоить намного дороже, в большинстве случаев из-за небольшого серийного производства, по сравнению с поршневыми двигателями.
  • Они потребляют больше топлива, так как термодинамическое КПД поршневого двигателя снижается в длинной камере сгорания, а также благодаря низкой степени сжатия.
  • Роторные двигатели в силу конструкции ограничены в ресурсе — в среднем это порядка 60-80 тыс. км

Такая ситуация просто вынуждает причислять роторные двигатели к спортивным моделям автомобилей. Да и не только. Приверженцы роторного двигателя сегодня нашлись. Это известный автопроизводитель Мазда, вставший на путь самурая и продолживший исследования мастера Ванкеля. Если вспомнить ту же ситуацию с Субару, то становится понятен успех японских производителей, цепляющихся, казалось бы, за всё старое и отброшенное западниками как ненужное. А на деле японцам удаётся создавать новое из старого. То же тогда произошло с оппозитными двигателями, являющимися на сегодняшний день «фишкой» Субару. В те же времена использование подобных двигателей считалось чуть ли не преступлением.

Работа роторного двигателя также заинтересовала японских инженеров, которые на этот раз взялись за усовершенствование Мазды. Они создали роторный двигатель 13b-REW и наделили его системой твин-турбо. Теперь Мазда могла спокойно поспорить с немецкими моделями, так как открывала целых 350 лошадок, но грешила опять же большим расходом топлива.

Пришлось идти на крайние меры. Очередная модель Мазда RX-8 с роторным двигателем уже выходит с 200 лошадками, что позволяет сократить расход топлива. Но не это главное. Заслуживает уважения другое. Оказалось, что до этого никто, кроме японцев, не догадался использовать невероятную компактность роторного двигателя. Ведь мощность в 200 л.с. Мазда RX-8 открывала с двигателем объёмом 1,3 литра. Одним словом, новая Мазда выходит уже на другой уровень, где способна конкурировать с западными моделями, беря не только мощностью мотора, но и другими параметрами, в том числе и низким расходом топлива.

Удивительно, но РПД пытались ввести в работу и у нас в стране. Такой двигатель был разработан для установки его на ВАЗ 21079, предназначенный как транспортное средство для спецслужб, однако проект, к сожалению, не прижился. Как всегда, не хватило бюджетных денег государства, которые чудесным образом из казны выкачиваются.

Зато это удалось сделать японцам. И они на достигнутом результате останавливаться не желают. По последним данным, производитель Мазда усовершенствует двигатель и в скором времени выйдет новая Мазда, уже с совершенно другим агрегатом.

Разные конструкции и разработки роторных двигателей

Двигатель Ванкеля

Двигатель Желтышева

Двигатель Зуева

krossovery.info

Паровой двигатель Тверского | Роторные двигатели

Паровая машина за всю свою историю имела много вариаций воплощения в металл. Одним из таких воплощений — был паровой роторный двигатель инженера-механика Н.Н. Тверского. Этот паровой роторный двигатель (паровая машина) активно эксплуатировался в различных областях техники и транспорт. В русской технической традиции 19-го века такой роторный двигатель назывался — коловратная машина. Двигатель отличался долговечностью, эффективностью и высоким крутящим моментом. Но с появлением паровых турбин был забыт. Ниже представлены архивные материалы, поднятые автором этого сайта. Материалы весьма обширны, поэтому пока здесь представлена только часть их.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Паровой роторный двигатель Н.Н.Тверского

 

Пробная прокрутка сжатым воздухом (3,5 атм) парового роторного двигателя.
Модель расчитана на 10 кВт мощности при 1500 об/мин на давлении пара в 28-30 атм.

В конце 19-го века паровые двигатели — «коловратные машины Н.Тверского» были забыты потому, что поршневые паровые машины оказались проще и технологичнее в производстве (для производств того времени), а паровые турбины давали большую мощность.
Но замечание в отношении паровых турбин справдливо лишь в их больших массо-габаритных размерах. Действительно — при мощности болше 1,5-2 тыс. кВТ паровые многоцилиндровые турбины выигрывают по всем параметрам у паровых роторных двигателей, даже при дороговизне турбин. И в в начале 20-го века, когда судовые силовые установки и силовые агрегаты электростанций начинали иметь мощность во многие десятки тысяч киловатт, то только турбины и могли обеспечить такие возможности.

НО — у паровых турбин есть другой недостаток. При масштабировании их массо-габаритных парамеров в сторону уменьшения, ТТХ паровых турбин резко ухудшаются. Значительно снижается удельная мощность, падает КПД, при том что дороговизна изготовления и высокие обороты главного вала (потребность в редукторе) — остаются. Именно поэтому — в области мощностей менее 1,5 тыс. кВт (1,5 мВт) эффективную по всем параметрам паровую турбину найти практически невозможно, даже за большие деньги…

Именно поэтому в этой диапазоне мощностей появился целый «букет» экзотических и мало известных конструкций. Но чаще всего- так же дорогостоящих и малоэффективных… Винтовые турбины, турбины Тесла, осевые турбины и проч.
Но- почему-то все забыли про паровые «коловратные машины» — роторные паровые двигатели. А между тем — эти паровые машины многократно дешевле, чем любые лопаточные и винтовые механизмы (это я говорю со знанием дела- как человек изготовивший на свои деньги уже более десятка таких машин). При этом паровые «коловратные машины Н.Тверского» — имеют мощный крутящий момент с самых малых оборотов, обладают средней частотой вращения главного вала на полных оборотах от 1000 до 3000 об/мин. Т.е. такие машины хоть для электрогенератора, хоть для парового авто (автомобиля- грузовика, трактора, тягача) — не будут требовать редуктора, счепления и проч., а будут своим валом на прямую содиняться с динамо-машиной, колесами парового автомобиля и проч.
Итак- в виде парового роторного двигателя — системы «коловратной машины Н.Тверского» мы имеем универсальную паровую машину, которая прекрасно будет вырабатывать электричество питаясь от котла на твердом топливе в отдалённом лесхозе или таежном поселке, на полевом стане или вырабатывать электричество в котельной сельского поселения или «крутиться» на отходах технологического тепла (горячем воздухе) на кирпичном или цементном заводе, на литейном производстве и пр и др.
Все подобные источники тепла как раз и имеют мощность менее 1 мВт, поэтому и общепринятые турбины тут малопригодны. А других машин для утилицации тепла путем перевода в работу давления полученного пара- общая техническая практика пока не знает. Вот и не утилизирыется это тепло никак — оно просто теряется глупо и безвозвратно.
Я уже создал «паровую коловратную машину» для привода электрогенератора в 3.5 — 5 кВт (зависит от давления в пара), если все будет как планирую- то скоро будет машина и в 25 и в 40 кВт. Как раз — то что надо, чтобы обеспечивать дешевым электричеством от котла на твердом топливе или на отходах технологического тепла сельскую усадьбу, небольшое фермерское хозяйство, полевой стан и пр. и др.
В принципе — роторные двигатели хорошо масштабируются в сторону увеличения, поэтому — насаживая на один вал множество роторных секций легко многократно увеличивать мощность таких машин, просто увеличивая количество стандартных роторных модулей. Т.е вполне можно создавать паровые роторные машины мощностью 80-160-240-320 и более кВт…

Но, кроме средних и относительно крупных паросиловых установок, паросиловые схемы с малыми паровыми роторными двигателями будут востребованы и в малых силовых установках.
Например- одно из моих изобретений- «Походно-туристический электрогенератор на местном твердом топливе».
Ниже представлено видео, где испытывается упрощенный прототип такого устройства.
Но маленький паровой двигатель уже весело и энергично крутит свой электрогенератор и на дровах и прочем подножном топливе выдает электроэнергию.

Основное направление коммерческого и технического применения паровых роторных двигателей (коловратных паровых машин) — это выработка дешевого электричества на дешевом твердом топливе и горючих отходах. Т.е. малая энергетика- распределенная электрогенерация на паровых роторных двигателях. Представьте, как будет отлично вписываться роторный паровой двигатель в схему работы лесопилки- пилорамы, где нибудь на Русском Севере или в Сибири (Дальнем Востоке) где нет центрального электроснабжения, электричество дает задорого дизель-генератор на привозной издалека солярке. Зато сама лесопилка производит в день минимум полтонны щепы- опилок — горбыля, который девать некуда…

Таким древесным отходам — прямая дорога в топку котла, котел дает пар высокого давления, пар приводит в действие роторный паровой двигатель и тот крутит электрогенератор.

Точно так же можно сжигать безграничные по объемам миллионы тонн пожнивных отходов сельского хозяйства и проч. А есть еще дешевый торф, дешевый энергетический уголь и проч. Автор сайта посчитал, что затраты на топливо при выработке электричества через малую паросиловую установку (паровую машину) с паровым роторным двигателем мощностью в 500 кВт будут от 0,8 до 1,

2 рубля за киловатт.

Еще интересный вариант применения парового роторного двигателя — это установка такой паровой машины на паровой автомобиль. Грузовик — тягач паровой автомобиль, с мощным крутящим моментом и применяющий дешевое твердое топливо — очень нужная паровая машина в сельском хозяйстве и в лесной отрасли. При применении современных технологий и материалов, а так же использование в термодинамическом цикле «Органичесокго цикла Ренкина» позволят довести эффективный КПД до 26-28% на дешевом твердом топливе (или недорогом жидком, типа «печного топлива» или отработанного машинного масла). Т.е. грузовик — тягач с паровой машиной

Грузовик НАМИ-012, с паровым двигателем. СССР, 1954 г

и мощностью роторного парового двигателя около 100 кВт, будет расходовать на 100 км около 25-28 кг энергетического угля (стоимость 5-6 руб за кг) или около 40-45 кг щепы- опилок (цена которых на Севере- забирай даром)…

Есть еще много интересных и перспективных областей применения роторного парового двигателя, но размеры этой странички не позволяют все их подробно рассмотреть. В итоге- паровая машина может занять еще очень заметное место во многих областях современной техники и во многих отраслях народного хозяйства.

ЗАПУСКИ ОПЫТНОЙ МОДЕЛИ ПАРОСИЛОВОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА С ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Май -2018г. После длительных экспериментов и опытных образцов сделан малый котел высокого давления.   Котел опрессован на 80 атм давления, так что будет держать рабочее давление в 40-60 атм без затруднений.  Запущен в работу с опытной моделью парового аксиально-поршневого двигателя моей конструкции. Работает прекрасно- смотри видео. За 12-14 минут от розжига на дровах готов давать пар высокого давления.

Сейчас я начинаю готовиться к штучному производству таких установок- котел высокого давления, паровой двигатель (роторный или аксиально-поршневой), конденсатор. Установки будут работать по замкнутой схеме с оборотом «вода- пар- конденсат».

Спрос на такие генераторы весьма большой, ибо 60% теорритории России не имеют центрального электроснабжения и сидят на дизельгенерации. А цена солярки все время растет и уже достигла 41-42 руб за литр.  Да и там где электричество есть- энергокомпании тарифы все поднимают, а за подключение новых мощностей требуют больших денег.

 

www.rotor-motor.ru

принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя :: SYL.ru

С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.

История возникновения агрегата

Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, – спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.

После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле».

Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже.

В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.

Устройство и принцип работы

Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых.

В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

  1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
  2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
  3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
  4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

Недостатки и преимущества

Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС.

Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.

Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов.

Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия.

Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.

Сложность производства деталей

Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.

Перегревы и высокие нагрузки

Также из-за особой конструкции данный агрегат был часто подвержен перегреву. Вся проблема заключалась в линзовидной форме камеры сгорания.

В отличие от нее, классические ДВС имеют сферическую конструкцию камеры. Топливо, которое сгорает в линзовидном механизме, превращается в тепловую энергию, расходуемую не только на рабочий ход, но и на нагрев самого цилиндра. В конечном итоге частое «закипание» агрегата приводит к быстрому износу и выходу его из строя.

Ресурс

Не только цилиндр терпит большие нагрузки. Исследования показали, что при работе ротора значительная часть нагрузок ложится на уплотнители, расположенные между форсунками механизмов. Они подвергаются постоянному перепаду давления, потому максимальный ресурс двигателя составляет не более 100-150 тысяч километров.

После этого мотору требуется капитальный ремонт, стоимость которого порой равносильна покупке нового агрегата.

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.

Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

  1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.
  2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.
  3. Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.
  4. С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.
  5. РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.

Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)

История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля.

Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» – модели 2101 – за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.

Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй – порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.

Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»

В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.

Характеристики РПД ВАЗ-414

Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества:

  • Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд.
  • Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров).
  • Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил.
  • Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах.
  • Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.

Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе

Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения.

Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.

www.syl.ru

Что такое роторный двигатель и как он работает

Безраздельное властвование в автомобилестроении поршневых ДВС, характеризующихся наличием механизма обратно-поступательного движения поршня, отнюдь не связано с техническим совершенством их устройства. Более того, такие силовые агрегаты обладают большим количеством конструкционных недостатков, которые в принципе непреодолимы. И никакие ухищрения, основанные на достижениях технического прогресса последних десятилетий, не способны искоренить эти недостатки.

Но поскольку техническую мысль невозможно ни замедлить, ни тем более остановить, ведущие инженеры и целые конструкторские бюро на протяжении последних ста лет усиленно работали над поиском достойной альтернативы ПДВС.

Следует отметить, что в этом направлении уже достигнуты немалые успехи, даже если не принимать во внимание силовые агрегаты с реактивной тягой. В частности, в сфере двигателей, у которых момент движения передается на вал вращения, классический поршневой мотор уже достаточно давно в разных областях применения начал сдавать свои позиции.

Так, в среде стационарных установок вне конкуренции находится электромотор, в авиастроении предпочтение отдают газотурбинным силовым агрегатам, паровые турбины эффективно используется в судостроении и в энергетических силовых установках типа электростанций.

Отметим, что все указанные разновидности моторов относятся к категории роторных машин, поскольку у всех их основной рабочий орган — вращательный, без наличия возвратно-поступательных компонентов. Если рассматривать такую конструкцию с точки зрения термодинамики и классической механики, то она оказывается наиболее эффективной, передающий момент движения с минимальными потерями.

Что такое роторная силовая установка

Роторный двигатель внутреннего сгорания представляет собой разновидность тепловых моторов, у которых в общем элементом является ротор. Принципиальное отличие от поршневых ДВС заключается в том, что такие агрегаты не нуждаются в конструктивных элементах, занимающихся преобразованием возвратно-поступательного движения во вращение основного вала.

Теоретически такой агрегат должен обладать более высоким КПД. Но на практике реализация таких схем оказалось технически достаточно сложной, несмотря на отсутствие такой промежуточной системы, как коленвал. Выяснилось, что роторный мотор обладает некоторыми недостатками, которые настолько существенны, что из-за них этот тип двигателей конкретно в автомобилестроении так и не получил массового распространения. Почему так произошло, мы расскажем чуть позже.

Если обратиться к истории, то 1 роторный двигатель был продемонстрирован инженерами Ванкелем и Фройде в 1957 году. Именно тогда немецкие изобретатели сумели воплотить в жизнь свои задумки. Презентация нового типа автомобильных двигателей оказалась настолько успешной, что многие автопроизводители мирового масштаба серьёзно заинтересовались этой разработкой. Достаточно назвать такие бренды, как Citroen, General Motors, Mercedes-Benz. Но после многолетних исследовательских и испытательных работ все они признали бесперспективность роторных силовых агрегатов. Но не японский автоконцерн Mazda. Инженеры этой компании всё же сумели вывести в серию роторные двигатели, которые выпускались автоконцерном достаточно долго.

Следует отметить, что даже АвтоВАЗ на протяжении ряда лет оснащал ограниченные серии своих моделей роторными двигателями. Правда, такие машины не поступали в розничную сеть — ими комплектовались автопарки силовых органов (МВД и КГБ).

Поскольку роторный силовой агрегат относится к категории ДВС, принцип его работы, как и поршневого аналога, заключается в преобразовании тепловой энергии сгорания горючего в энергию вращения. Разумеется, такое преобразование осуществляется принципиально иным, более простым способом. Дело в том, что в роторном моторе основной рабочий орган — это ротор, который жестко связан с приводным валом. В классическом двигателе внутреннего сгорания движущей силой является поршень, двигающийся поступательно вверх-вниз. Для преобразования такого движения во вращательное требуется использование достаточно сложного механизма — кривошипно-шатунного, составной частью которого является коленчатый вал.

Именно в этом и заключается разница между роторным двигателем и обычным поршневым ДВС.

Классификация роторных двигателей

Было бы наивным предполагать, что усилия армии инженеров были сосредоточены исключительно на конструирование альтернативы поршневому мотору. Ещё в шестидесятых годах прошлого столетия были продемонстрированы разработки роторных силовых агрегатов с концептуально разными схемами реализации.

На сегодня можно перечислить следующие виды роторных моторов:

  • двигатели с разнонаправленным движением рабочих элементов. Их отличительной особенностью является не вращательное, а возвратно-поступательное движение (качание по эллипсоидной дуге вокруг продольно оси). В таких моторах процесс сгорания ТВС, сопровождающийся фазами сжатия/расширения отработанных газов, реализуется в полостях между жёстко укреплёнными лопатками статора, что и определяет замысловатую траекторию движения ротора, отличающуюся от вращения вокруг оси. Таким образом, конструктивно это действительно роторный агрегат, но по принципу передачи движения он является промежуточным решением между поршневым и вращательным способами передачи момента движения на приводной вал. Более того, некоторые склонны причислять такие моторы к поршневым ДВС, ведь у них существует и своеобразный аналог кривошипного механизма, преобразующий колебания ротора во вращательное движение. Такое усложнение конструкции оказалось не слишком оправданным, так что РДВС данного типа не получили сколь-нибудь заметного распространения. К тому же у этой конструкции имеется очень серьёзный недостаток – относительно высокая вероятность столкновений лопастей, что во время работы двигателя грозит очень серьёзными неприятностями;
  • роторные моторы с однонаправленным движением рабочих элементов. У этой разновидности силовых агрегатов имеется два ротора, заключённых в единый корпус. Они вращаются со сдвигом по временной фазе, как бы догоняя во время работы мотора друг друга. Такой тип вращения ротора принято называть пульсирующе-вращательным. Здесь рабочие такты сгорания ТВС происходят в кавернах, образующихся между лопастями смежных роторов на фазах их максимального сближения/удаления. Схема рабочая, но характеризующаяся существенным недостатком: оба головных вала вращаются рывками, равномерное движение отсутствует. Для выравнивания импульсного момента требуется использовать очень сложные устройства и механизмы, позволяющие преобразовывать знакопеременные нагрузки с целью выравнивания скоростей обеих валов. Отметим, что, как и в предыдущей разновидности роторных агрегатов, здесь также не исключены ударные столкновения параллельных лопастей в фазе их сближения;
  • роторные моторы с уплотнительными заслонками. Эта разновидность двигателей оказалась более удачной и широко применяется и в настоящее время, преимущественно в пневматических силовых агрегатах. Но в этом случае в качестве движущей силы выступает уже не горючее, а сжатый воздух. Здесь лопасти ротора выступают в качестве заслонок, а сам вал также движется не прямолинейно, совершая качающиеся либо возвратно-поступательные движения. Как правило, лопасти в таких моторах закреплены на шарнирах, что позволяет им в нужный момент отклоняться. К сожалению, создать такой же эффективный мотор для ДВС так и не удалось, поскольку здесь для реализации задуманного необходимо обеспечить гораздо боле герметичную схему, чем при использовании пневматики. Оказалось, что в условиях больших значений рабочего давления и температур хорошо получается что-либо одно: или обеспечение надлежащей герметичности, либо обеспечение требуемой подвижности роторных лопастей. Добиться приемлемых показателей одновременно не получается. К тому же имеются объективные сложности, касающиеся обеспечения непрерывного движения лопастей. Это можно сделать, используя отдельный специализированный привод, или с помощью комбинации действия пружин и центробежной силы вращения. Оба варианта реализовать чрезвычайно сложно, поэтому в автомобилестроении данная разновидность роторных моторов так и не смогла оказать достойную конкуренцию классическим ДВС;
  • двигатели роторного типа с подвижными уплотнительными заслонками. Схожесть с моторами предыдущего типа очевидна. Разница заключается в том, что здесь лопатки, являющиеся также заслонками, не являются частью ротора – они прикреплены к внутренней стенке корпуса, в нужный момент выдвигаясь внутрь. У ротора также имеются лопасти, но довольно экзотической формы. Именно на них и приходится основная часть нагрузки в виде давления отработанных газов. Задача роторных лопаток – отсекать в определённые моменты лопасти-заслонки от камеры сгорания. Технически всё это реализовать тоже очень непросто, и перечень недостатков такой конструкции схож с предыдущим;
  • моторы с простым вращательным движением роторного вала. В силу простоты конструкции такие агрегаты можно назвать самыми совершенными и очень перспективными. Здесь просто отсутствуют механизмы, совершающие любые виды движения, кроме вращательного. Неудивительно, что достижение скоростей вращения порядка десятков тысяч об/мин для них – не проблема. Отметим, что первые подобные двигатели были сконструированы ещё в конце XIX, продемонстрировав более высокие эксплуатационные характеристики, чем тогдашние поршневые двигатели. Отметим, что в то время основной движущей силой был пар, а не бензин. Но со временем поршневые силовые установки перевели на углеводородное топливо, а вот с роторными аналогами случилась загвоздка;
  • роторные силовые агрегаты с планетарным механизмом вращения. Это – так называемые двигатели Ванкеля, немецкого инженера-конструктора, впервые предложившего такой мотор. Именно они и легли в основу всех попыток создать конкурентоспособный ДВС на роторной тяге. В дальнейшем мы будем вести речь именно об этой разновидности роторных силовых агрегатов.

Итак, пришла пора ознакомиться с устройством и принципом работы роторно-поршневых двигателей.

Конструкция роторного двигателя

Поскольку РПД и классический поршневой мотор являются двигателями внутреннего сгорания, было бы логичным предположить, что и система впрыска ТВС, а также система зажигания у них схожи. Так оно и есть, но строение самих силовых агрегатов кардинально разное.

Устройство роторного двигателя включает следующие основные конструктивные элементы:

  • собственно ротор;
  • статор, в роли которого выступает корпус мотора;
  • приводной (выходной) вал.

Здесь используется классическая компоновка: вращающийся ротор находится внутри статора. Геометрия ротора предполагает наличие трёх выпуклостей, которые, по существу, являются аналогами поршня. Углубление в этих выпуклостях способствует повышению скорости вращения за счёт формирования завихрений отработанных газов. Каждая выпуклость комплектуется двумя кольцами, внутри которых формируются полости, представляющие собой камеры сгорания.

Одной из самых важных элементов ротора считается расположенное примерно посередине вала зубчатое колесо. Оно входит в зацепление с шестерней, располагаемой напротив на корпусе мотора. Эта зубчатая пара и является той компонентой, которая формирует направление и, разумеется, траекторию движения самого ротора.

Корпус РДВС выполнен в виде овала, что резко контрастирует с внешностью традиционного поршневого двигателя. Сделано это для того, чтобы все вершины ротора (напомним, их всего три) постоянно контактировали со стенками статора. Посредством такой экзотической геометрии достигается формирование в любой момент времени трёх камер сгорания, полностью герметичных и целиком изолированных от влияния соседний полостей. Впускная система также необычна: вместо клапанного механизма используются специальные порты впуска/выпуска, первый из которых непосредственно ведёт к дросселю, второй – к выхлопной системе, тоже напрямую, без каких-либо промежуточных конструктивных элементов.

Выходной вал ротора абсолютно не похож на коленвал поршневого ДВС. Да, на нём присутствуют эксцентрики в виде выступов специальной формы, расположенных на валу с определённым смещением относительно осевой линии. Но они служат для сопряжения с роторами (их у двигателя бывает несколько). Каждый отдельный ротор, вращаясь, воздействует на свой кулачковый эксцентрик, усиливая крутящий момент выходного вала.

Вот так необычно устроен роторный двигатель. Следует упомянуть ещё об одной его конструктивной особенности: он собирается в заводских условиях послойно. Наиболее распространены двухроторные силовые агрегаты, у которых имеется пять таких слоёв. В качестве крепёжных элементов используются болтовые соединения, располагаемые по кругу каждой секции.

Система охлаждения роторных силовых агрегатов устроена таким образом, что ОЖ доставляется во все активные элементы конструкции. Подшипники с сальниками расположены в противоположных крайних секциях, во внутренних сегментах установлены роторы. В центральных сегментах расположены впускные порты, выпускные же размещены с обоих краёв корпуса.

Принцип работы

Принцип действия роторного двигателя, как и его конструкция, радикальным образом отличается от поршневого автомобильного аналога. Именно ротор, вращаясь, передает крутящий момент на трансмиссию и, в конечном итоге, – на колёса. Сгорание топливно-воздушной смеси происходит не в цилиндрах, а полостях, образуемых сторонами ротора, представляющего собой равнобедренный треугольник с немного выпуклыми сторонами. Он изготавливается только из высококачественной легированной стали.

Корпус, играющий роль статора – вторая важная компонента роторного силового агрегата. В разрезе он имеет вид продолговатого овала, между стенками которого и сторонами ротора формируются динамические камеры сгорания и происходят все стандартные фазы сгорания ТВС: впрыск смеси, сжатие, воспламенение, выпуск отработанных газов.

Поскольку ось, на которой расположен ротор, расположена не по центру, вращением это назвать сложно. Да и сама геометрия внешних сторон корпуса и ротора далека от симметрии. Однако именно это позволяет в каждый момент времени формировать три полости, в каждой из которых в конкретный момент времени происходит один из четырёх вышеназванных циклов.

Опишем схематически, как работает роторный двигатель, на примере одной отдельно взятой стороны ротора.

На фазе впуска в начинающую расширяться полость всасывается топливная смесь, причём происходит это самотёком, за счёт создаваемого в полости разрежения. В этой же фазе происходит и смешивание ТВС. За счет силы инерции (ведь таких полостей в двигателе три, и одна из оставшихся как раз и толкает ротор в нужном направлении) полость смещается, точки максимального объема и затем начиная опять сжиматься. Максимум этого процесса приходится на нижнюю мёртвую точку, в которой смесь сжимается до такой степени, что готова отдать всю энергию. Именно в этот момент и происходит воспламенение ТВС свечой зажигания, после чего в результате сгорания и резкого расширения продуктов горения струя газов, пытаясь вырваться наружу, толкает ротор, пока он опять не подойдёт к верхней точке траектории. А здесь уже газам есть куда выйти через выпускной клапан. Таким образом, цикл завершается, а весь процесс происходить непрерывно. Важно понять, что в каждый момент времени в каждой из камер происходит один из процессов, аналогичных вышеописанным.

Другими словами, один полный оборот выходного вала соответствует трём тактам работы мотора.

Если учесть, что современные роторные двигатели оснащаются двумя или тремя роторами, для каждого из которых имеется свой статор, то бишь корпус, то картина получается впечатляющая. К слову, в настоящее время производством таких автомобильных силовых агрегатов занимается только автоконцерн Mazda.

Как видим, конструкции и принцип работы роторного двигателя достаточно прост, дополнительных узлов и механизмов требуется минимум, не в пример меньше, чем у поршневого собрата. Это позволяет при сравнимых габаритах обеспечить намного большую производительность. Так, по выходной мощности двухроторный мотор сопоставим с шестицилиндровым поршневым силовым агрегатом, трёхроторный выдает столько же лошадиных сил, как двенадцатицилиндровый поршневой двигатель.

Следует отметить, что повышенная производительность – далеко не единственный конёк этого типа моторов, но есть у него, разумеется, и ряд недостатков, которые и не позволяют (надеемся – пока) сделать его массовым продуктом. Но об этом – в следующей главе.

Преимущества и недостатки РДВС

С момента своей презентации роторно-поршневой силовой агрегат постоянно был в центре внимания специалистов, а многие солидные автопроизводители начали инвестировать в исследования, посвящённые разработке этого типа мотора, громадные суммы. И неспроста: конструкция такого агрегата на порядок проще классического двигателя. Собственно говоря, основными в нём являются две детали: корпус и ротор. Куда уж проще!

Перечислим преимущества, которые сулит использование роторного привода:

  • простота конструкции – фактор, способствующий достижению практически идеальной сбалансированности двигателя: минимум деталей позволил свести вибрационные процессы, характерные для ПДВС, практически на нет;
  • даже не слишком удачные реализации роторного силового агрегата позволяли получать великолепную динамику без увеличения нагрузки на сам мотор. Это наглядно демонстрируют и последние модели Мазда. К примеру, RX-8 с роторным двигателем разгоняется до сотни примерно за такое же время, но без перехода на самую высокую передачу, просто за счёт высоких оборотов;
  • хотя несколько роторов требуют относительно большого объема для размещения, за счёт отсутствия множества дополнительных узлов и агрегатов такой двигатель получается заметно компактнее поршневого, и намного легче. Для конструкторов это идеальный вариант, предоставляющий возможность выполнить идеальную межосевую развесовку. А это, кстати, фактор, существенно улучшающий устойчивость транспортного средства во время выполнения скоростных манёвров;
  • минимизация узлов существенно упрощает обслуживание такого агрегата, увеличивается его надёжность и безотказность;
  • наконец, роторный ДВС характеризуется отменной удельной мощностью, недостижимой для своих классических собратьев.

Вы спросите, почему же при таком количестве впечатляющих достоинств роторные моторы не вытеснили поршневые?

Всё очень просто: минусы роторного двигателя перевешивают плюсы, а современное автомобилестроение – это, прежде всего, целесообразность. Даже если речь идёт об экологичных машинах, учтите, что их производство в значительной степени субсидируется на государственном уровне. О роторных установках этого не скажешь.

Так в чём же заключаются их недостатки? Судите сами:

  • главным, и самым существенным минусом этого типа двигателей считается очень высокий расход горючего, особенно на невысоких скоростях и низких оборотах. Типичный показатель – 20 и более литров на 100 километров. При нынешнем уровне цен на топливо это, конечно неприемлемо. Особенно если сравнивать с аналогичными по мощности бензиновыми ДВС, у которых расход постоянно снижается и уже частично преодолел знаковую отметку в 5 л/100 км.;
  • отсутствие симметрии – другой существенный недостаток таких двигателей. Чтобы идеально скомпоновать ротор и статор, чтобы прохождение эпитрохоидальной кривой было максимально правильным, требуется использование дорогостоящего специализированного и высокоточного оборудования. Без него добиться геометрически безупречной подгонки деталей невозможно. Разумеется, это тоже влияет на стоимость машины, и отнюдь не в сторону снижения;
  • поскольку камера сгорания у роторных агрегатов имеет не круглое, а линзовидное сечение, это негативным образом сказывается на тепловых характеристиках мотора. Другими словами, при сгорании значительная часть энергии из-за специфической формы ротора и статора расходуется не на проталкивание ротора, а на его нагрев. Так что борьба с перегревом – очередное слабое место двигателей данного типа;
  • производителям так и не удалось справиться с проблемой быстрого износа уплотнителей, устанавливаемых между форсунками. Значительные перепады давления, характерные для камер сгорания, разрушают уплотнители, и в результате после 100, максимум 150 тысяч км пробега роторному двигателю требуется капремонт. А это – большая проблема, и даже не из-за высокой стоимости: таких специалистов и автосервисов нужно ещё поискать;
  • наконец, РДВС расход моторного масла гораздо выше: на каждые 1000 километров расходуется примерно 600 мл смазывающей жидкости, и это при новом и неизношенном моторе. Поэтому процедура замены масла производится намного чаще (каждые 5 тысяч километров), что, безусловно, увеличивает стоимость владения таким автомобилем. Но критично не это: если вы забыли вовремя долить/сменить ММ, поломки мотора не заставят себя долго ждать. Так что с точки зрения техобслуживания роторный двигатель, несмотря на свою простоту, не позволит автовладельцу расслабиться.

Разумеется, инженеры Мазда работают над устранением этих проблем, но у главной из них, снижения расхода топлива, похоже, приемлемого решения нет и не предвидится.

На каких авто можно встретить роторный силовой агрегат

Если обратиться к истории, то первым мелкосерийным авто с мотором Ванкеля стал NSU Spider. Его начали выпускать в 1964 году. При развиваемой мощности 54 л.с. этот автомобиль разгонялся до 145-150 км/час. Для первенца, согласитесь, очень неплохие результаты!

Через три года была презентована стендовая модификация NSU Ro-80 – презентабельного четырёхдверного седана, однако до крупносерийного производства дело не дошло. Но именно эта модель подтолкнула многих автопроизводителей к приобретению лицензии на дизельный РДВС (можно упомянуть Citroen, Toyota, GM и, конечно же, Mazda).

К сожалению, попытки создать действительно конкурентный автомобиль не увенчались успехом. О причинах мы уже упоминали: из-за огромного объёма камеры сгорания идеального смешивания ТВС не происходит, в результате даже двухсвечный разряд не позволял эффективно сжигать топливную смесь. А значит, расход топлива возрастает, а выхлоп становится более грязным.

Именно в это время мир накрыл топливный кризис, и компания NSU, практически целиком перешедшая на роторные двигатели, вынуждена была свернуть разработки и в результате была поглощена автоконцерном Volkswagen, где двигатели Ванкеля посчитали бесперспективными.

У Mercedes-Benz, купившей лицензию, дела пошли не лучше – было сконструировано всего две модели с роторным агрегатом. С111 первого поколения при 280 «лошадях» развивала 259 км/час, разгоняясь до сотни ровно за пять секунд. У второго поколения показатели существенно улучшились: 350, 300 и 4.8 соответственно. После этого данное направление было закрыто.

Chevrolet отметился тоже двумя роторными машинами: Corvette оснащался двухсекционным (267 л.с.) и четырёхсекционным (390 л.с.) силовым агрегатом, но дальше прототипа дело не пошло. Citroen сумел довести до серии GS Birotor (108 л.с.), однако впоследствии все машины были отозваны и утилизированы (за исключением порядка 200 экземпляров, обладатели которых не захотели расставаться с уникальными авто). Так что вероятность повстречать эту модель на европейских трассах не равна нулю и сегодня.

Дольше всех держалась Mazda, на протяжении 1967-1972 годов концерн выпустил 1519 автомобилей с роторным двигателем. Примерно в то же время был запущено в серию Luce R130 в форме купе. Дальше – больше: с 1970 года РДВС устанавливали практически на все модели, включая среднегабаритный автобус Parkway Rotary 26. Он весил всего 2.83 тонны и разгонялся до 120 км/час.

В 70-х годах роторные моторы (нелицензированные) начали производить и в СССР. В качестве прототипа взяли классический мотор от Ro-80.

Занимались доводкой автовазовцы, сумевшие в 1976 году довести до ума СА Ваз-311. Но до серии пришлось ждать ещё 6 лет, когда появилась модель Ваз-21018 , оснащаемая роторным мотором мощностью 70 «лошадей». Впрочем, обкатку не прошёл ни один автомобиль, так что эксперимент закончился установкой штатных поршневых моторов. Но в 1983 году ситуация была исправлена, однако модели Ваз-411/413 в розницу не попали: их поставляли исключительно в силовые структуры.

На данный момент Mazda осталась единственной компанией, которая продолжает заниматься данным направлением.

Возможен ли самостоятельный ремонт роторного мотора

Ответ, безусловно, будет скорее отрицательный. И дело не в том, что таких автомобилей в мире очень мало – их конструкция настолько уникальна, что что-либо менять внутри самому не представляется возможным.

Конечно, с заменой свечей дела обстоят не так плохо, однако не для первых моделей. У них свечи оказались спрятанными в стационарный вал (подвижными были не только ротор, но и корпус двигателя). Со временем конструкторы перешли к более простому варианту, а свечи начали устанавливать на стенки неподвижного статора, напротив портов впрыска/выпуска.

Большинство других ремонтных работ самостоятельно произвести практически нереально.

Отметим, что классический мотор Ванкеля имеет примерно на 40% меньше комплектующих, чем поршневой двигатель, но это детали, не имеющие аналогов.

Что ещё можно сделать своими руками? Например, поменять вкладыши приводного вала. Эту операцию выполняют, когда они стерлись настолько, что местами проступает медь. Для этого нужно демонтировать шестерни, поменять вкладыши и напрессовать зубчатые колёса на штатное место. Одновременно можно проверить состояние сальников и при необходимости установить новые.

Если при выполнении ремонтных работ демонтаж пружин маслосъемных колец, следует запомнить, где какие стоят, поскольку по форме передние не совпадают с задними. При необходимости можно выполнить замену торцевых пластин, которые тоже не совместимы друг с другом и имеют соответствующую маркировку.

При замене угловых уплотнителей начинать нужно с передней части ротора. Рекомендуется использовать смазку зелёного цвета от Castrol – это поможет зафиксировать уплотнители, пока вы будете заниматься сборкой остальных деталей. Тыльные угловые уплотнители меняются уже после установки приводного вала. При установке прокладок не забудьте смазать их подходящим герметиком. Апексы следует устанавливать в уплотнители после того, как поместите ротор в корпусе. Последнее, что нужно сделать – смазать прокладки тыловой и фронтальной крышек статора перед их установкой.

drivertip.ru

Роторная машина

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известны многие различные типы роторно-поршневых двигателей и компрессоров. Уже давно задавались целью заменить компрессоры и двигатели возвратно-поступательного действия роторными машинами, хотя конечно, что касается двигателей, очень немногие стали успешными и широко-используемыми на сегодняшний день.

В области роторно-поршневых двигателей конструкцией, которую в наибольшей степени разработали и применяют, является хорошо известный двигатель Ванкеля. Однако он страдает от ряда проблем, одна из которых касается проблем износа внутренних роторных уплотнений, а другая заключается в том, что это не настоящая роторная машина, в ней все еще есть эксцентрически движущиеся части, что требует наличия двух противовесных сбалансированных роторов или применения вращающихся противовесов. Более того, местоположение уплотнителей вершины ротора на внутреннем роторе означает, что они не могут быть заменены без разборки всего двигателя.

Возможно применять модель Ванкеля и вращать как внутренний ротор, так и внешнюю оболочку по оси, при этом не имея эксцентричных компонентов, как в самой первой версии, двигателе DKM. Хотя благодаря этой модели точки уплотнения находятся на внутреннем роторе, что означает, что поверхность скольжения, содержащая впускные и выпускные отверстия, должна быть в корпусе или в оболочке. Это значит, что отверстия и каналы, которые точки уплотнения проходят, чтобы управлять перемещением текучей среды, должны быть размещены в корпусе. Сложно расположить уплотнения, необходимые для получения газов из каналов на корпусе, вращающемся снаружи двигателя.

Были показаны различные модели роторно-поршневых двигателей и компрессоров, которые имеют два ротора, вращающихся на смещенных параллельных осях. Примеры таких моделей описаны в документах GB764719, DE2916858, FR1124310 и DE3209807. Если взять первый документ GB764719, эта модель показывает каналы для перемещения текучей среды в и из рабочих камер в виде каналов, расположенных внутри вала машины. Однако каналы проходят от рабочих камер через ротор, а затем в по существу неподвижный вал, который требует уплотнения между этими двумя компонентами. В такой конструкции сдерживание текучей среды к или из рабочих камер происходит за счет ротора, вращающегося вокруг этого вала, что означает, что этой машине необходимы уплотнения как для создания рабочих камер (пространства между внутренним и наружным роторами), так и для уплотнения, чтобы сдерживать поток текучей среды к/из рабочих камер. В дополнение, отверстия и каналы во внутреннем роторе являются двунаправленными, что может замедлить прохождение текучей среды, и они также постоянно соединены с рабочими камерами, увеличивая таким образом объем камеры и уменьшая возможную степень сжатия машины. Другие документы, упомянутые здесь, DE2916858, FR1124310 и DE3209807, — все являются похожими, что касается перемещения текучей среды в рабочие камеры.

Cooley предложил двигатель (US 724994), очень похожий на настоящее заявляемое изобретение, использующий два вращающихся на оси ротора. В его модели впускная и выпускная магистрали осуществлялись посредством скользящих уплотнений между корпусом и оболочкой, что сделало бы эту модель проблематичной и склонной к утечке.

Много других моделей роторно-поршневого двигателя описывают способы прохождение газов в и из рабочих камер, однако большинство имеют относительно сложноорганизованные каналы, содержащие несколько движущихся частей, которые приводят к проблемам с уплотнением и передачей тепла от горячих отходящих газов.

Цель настоящего изобретения — справиться с некоторыми проблемами, от которых, как уже известно, страдают роторные машины, а именно: сложность прохождения газов или рабочих текучих сред снаружи машины в рабочие камеры и из них наружу машины, проблемы балансировки и механические проблемы эксцентрических компонентов и компонентов, совершающих возвратно-поступательное движение, замены уплотнения, изоляции горячих газов от составляющих частей и другие общие привычные сложности этих моделей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предусматривает роторную машину, разработанную для использования в качестве двигателя или компрессора. В частности, оно относится к машине, где точки скользящего уплотнения размещены во внешней оболочке или в корпусе, и поверхность, по которой скользят точки уплотнения, образует часть центрального ротора, вследствие чего текучая среда перемещается через одно или несколько отверстий на внутреннем роторе. Таким образом, перемещение текучей среды в или из рабочих камер, размещенных между ротором и корпусом, осуществляется с помощью этих точек уплотнения, движущихся поперек отверстий, и по меньшей мере одно из этих отверстий соединено с каналом в роторе и вале ротора, при этом канал выполнен непрерывным и цельно с отверстием и проходит наружу машины. Таким образом, канал является однонаправленным, что означает то, что текучая среда всегда перемещается через канал или в рабочие камеры, или из рабочих камер, в зависимости от направления вращения машины.

Основным преимуществом этой конструкции является то, что текучая среда может перемещаться между отверстием и пространством снаружи машины через простой канал в роторе и вале, без усложнения дополнительными мерами по управлению, уплотнениями или дополнительными движущимися частями. Это позволяет как ротору, так и корпусу вращаться вокруг оси, создавая, таким образом, настоящую роторную машину. В случаях, когда эту машину используют с горячими газами, к примеру, в качестве двигателя внутреннего сгорания, характер простого вращения роторного вала, и канала, который он окружает, вокруг неподвижной оси, означает, что уплотнение к последующей трубе или каналу легко достигнуть с помощью концентрического вращательного уплотнения и также легко изолировать канал от передачи тепла в компоненты двигателя.

Другое преимущество заключается в том, что точки уплотнения могут быть доступными снаружи машины, позволяя легко их заменять и делая возможным использовать более дешевые или быстрее изнашивающиеся материалы.

Можно увидеть, что существует несколько преимуществ в обеспечении средств по управлению текучей средой, непосредственно смежных с отверстием и каналом, включая то, что канал является однонаправленным, и поэтому поток текучей среды может быть непрерывным в одном направлении, вместо того, чтобы менять направление вперед и назад, и что объем канала не становится частью рабочей камеры, что уменьшило бы максимальное сжатие машины.

Таким образом, согласно настоящему изобретению предлагается роторная машина, содержащая:

внутренний ротор и внешний корпус,

при этом ротор вращается вокруг первой оси, а корпус вращается вокруг второй оси, параллельной и смещенной от первой оси,

внешнюю опорную конструкцию, которая удерживает первую и вторую оси выровненными относительно друг друга, и при этом упомянутые оси по существу неподвижны по отношению к опорной конструкции,

корпус, имеющий две или более точки уплотнения на своей внутренней поверхности, которые взаимодействуют с наружной поверхностью ротора для образования двух или более рабочих камер между ротором и корпусом,

упомянутую наружную поверхность, содержащую отверстие для перемещения текучей среды,

вал, прикрепленный к ротору и соосный с первой осью вращения,

вал, содержащий канал, по существу параллельный первой оси вращения, при этом данный канал соединен с последующим каналом в роторе и указанный последующий канал соединен с указанным отверстием,

при этом указанный канал и последующий канал вместе образуют непрерывный проход для текучей среды от отверстия к точке, где вал взаимодействует с опорной конструкцией,

причем проход постоянно открыт и по существу свободный, и вращается вокруг оси, которая по существу неподвижна относительно опорной конструкции,

благодаря чему, в работе вращение ротора относительно корпуса приводит к изменению размера рабочих камер, и на основании чего относительное движение точек уплотнения поперек отверстия управляет перемещением текучей среды между отверстием и рабочими камерами, и при этом для заданного направления вращения ротора текучая среда перемещается однонаправлено через проход между рабочими камерами и точкой, где вал взаимодействует с опорной конструкцией.

Ротор преимущественно имеет наружную поверхность, по существу параллельную оси вращения ротора, и корпус преимущественно имеет внутреннюю поверхность, по существу параллельную оси вращения корпуса.

Наружная поверхность внутреннего ротора по существу имеет форму эпитрохоида с одним или несколькими кулачками, хотя можно использовать и другие подходящие формы для наружной поверхности ротора, обеспечивая, безусловно, то, чтобы в работе точки уплотнения корпуса поддерживали контакт или находились очень близко к поверхности ротора. Преимущественно, чтобы внутренняя поверхность корпуса также имела по существу форму эпитрохоида.

Вал ротора может быть прикреплен к одной стороне ротора или он может проходить прямо через ротор от одной стороны к другой. При другой конструкции могут быть использованы два вала, по одному на каждой стороне ротора.

Ротор и корпус преимущественно устанавливают в каркасе, опорной конструкции или оболочке для расположения осей корпуса и ротора в точности по отношению друг к другу.

Поверхность ротора может, как правило, иметь два кулачка и корпус имеет три точки уплотнения, но возможны другие конфигурации, к примеру, ротор с тремя кулачками и корпус с четырьмя точками уплотнения. Возможны многие другие комбинации, как правило, используя ротор, у которого на один кулачок меньше, чем точек уплотнения на корпусе.

Ротор может содержать второе отверстие, второй канал и второй последующий канал, где второй канал преимущественно размещен на противоположном конце вала относительно первого канала, благодаря чему в работе текучая среда поступает в машину на первом конце вала ротора и выходит на другом.

Кроме того, ротор может иметь второе отверстие для перемещения текучей среды, которое соединяется с пустым пространством внутри ротора, которое далее соединяется с пространством снаружи машины через канал внутри корпуса, благодаря чему в работе текучая среда поступает в машину через вал корпуса и выходит через вал ротора или текучая среда поступает через вал ротора и выходит через вал корпуса.

Канал в вале ротора может соединяться с неподвижным каналом, трубопроводом или коллектором, прикрепленным к наружной части машины через вращательное уплотнение.

Канал или последующий канал, образующие проход, могут быть выполнены цельными, то есть в виде одного элемента и не содержащими отдельно движущиеся части.

Корпус преимущественно содержит шестерню с внутренним зацеплением, которая находится в зацеплении с шестерней с наружным зацеплением, прикрепленной к ротору таким образом, чтобы поддерживать движение этих двух частей в правильном отношении друг с другом, и таким образом, сводя к минимуму внутренний износ точек и поверхностей уплотнения.

Точки уплотнения могут содержать подвижные полосы, которые в целях удобства могут быть доступными снаружи корпуса, позволяя их легко заменять.

Что касается модели, использующей двухкулачковый ротор, в ней преимущественно предусматривают одно впускное отверстие и одно выпускное отверстие в соответствующих местоположениях на роторе с целью позволить машине работать в качестве четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, или, как вариант, похожая двухкулачковая модель может быть использована в качестве насоса или компрессора, с помощью обеспечения двух впускных отверстий и двух выпускных отверстий в соответствующих местоположениях на роторе.

Когда машину используют в качестве двигателя, вокруг окружности корпуса могут быть предусмотрены свечи зажигания. В ней могут быть предусмотрены средства для добавления топлива и для управления воздушным потоком в двигатель, например система впрыска или карбюратор, который может условно быть прикреплен к каркасу, удерживающему ротор и корпус, а выпускное отверстие для перемещения текучей среды и каналы могут быть соединены с системой выпуска.

При работе в качестве двигателя, отходящие газы преимущественно выходят из машины через проход в вале ротора. Внутренняя поверхность прохода может быть снабжена термоизоляцией для защиты от чрезмерного нагревания ротора и/или вала горячими отходящими газами. Цельный вид прохода облегчает обеспечение этой изоляции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 изображено поперечное сечение компонентов двигателя перпендикулярно осям вращения.

На фиг. 2 изображены компоненты двигателя как на фиг. 1, после поворота ротора против часовой стрелки на 90 градусов.

На фиг. 3 показано поперечное сечение двигателя на фиг. 2 на одной линии с осями вращения.

На фиг. 4 изображена модификация точек уплотнения.

На фиг. 5 показан компрессор с четырьмя отверстиями.

На фиг. 6 показан двигатель, состоящий из ротора с четырьмя кулачками и корпуса с пятью точками уплотнения.

На фиг. 7 показана модификация вала ротора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет описано исключительно с помощью примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы.

Как показано на фиг. 1, на ней отображаются основные движущиеся компоненты 19 четырехтактного двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению, для удобства просмотра показано без конструкции, которая удерживает эти компоненты на месте. В этом двигателе внутренний ротор 1 вращается вокруг оси 2 внутри наружного корпуса 3, который вращается вокруг оси 4, смещенной от оси 2, направление вращения показано стрелками 2r и 3r. Ротор в этом варианте осуществления содержит два кулачка 40, и корпус содержит три точки 5 уплотнения. Точки уплотнения содержат подвижные уплотнительные полосы 6 c пружинными устройствами 7 и удерживающими пластинами 8. Корпус 3 и ротор 1 вращаются в одинаковом направлении с разными скоростями в отношении 2:3 соответственно. Благодаря эпитрохоидальной форме поверхности ротора и относительным скоростям ротора и корпуса, точки уплотнения поддерживают скользящее газонепроницаемое уплотнение с поверхностью ротора. Вал 9 ротора имеет цилиндрическую форму и заключает канал 10 в центре.

Ближайший к наблюдателю канал в вале ротора проходит в более отдаленный канал 11 через ротор, прерывающийся на отверстии 12 (впускное отверстие) в наружной поверхности ротора, этот канал, более удаленный канал и отверстие образуют проход 17. Канал в вале, который является самым удаленным от наблюдателя (не показан), проходит в канал 13 через ротор и прерывается на отверстии 14 (выпускное отверстие). Этот второй канал, второй более отдаленный канал и второе отверстие образуют второй проход 18.

Три рабочие камеры A, B, C сформированы за счет взаимодействия точек уплотнения в корпусе и поверхности ротора. Те, кто является специалистами в данной области техники, поймут, что в работе вращение ротора и корпуса приводит к изменению размера рабочих камер, что во взаимосвязи с положением впускного и выпускного отверстий приведет к тому, что газ втягивается, сжимается, сгорает, расширяется и затем выталкивается как в традиционном четырехтактном двигателе. На этой схеме камера A между ротором и корпусом находится в процессе выталкивания газа через выпускное отверстие 14, направление потока показано стрелкой и камера B всасывает газ через впускное отверстие 12, газовый поток снова показан стрелкой. Камера C находится в состоянии полного сжатия для зажигания. Наружный корпус может состоять из одной или нескольких полостей 15 сгорания для удерживания объема сжатого газа. Свечи 16 зажигания воспламеняют сжатые газы в момент максимального сжатия.

На фиг. 2 изображен ротор и корпус как на фиг. 1 после того, как ротор выполнил поворот на 90 градусов против часовой стрелки, с соответствующим поворотом корпуса на 60 градусов. Камера A уменьшилась в объеме, B достигла максимального объема и C только начинает расширяться. Таким образом, можно понять, что вращение приводит к газовому потоку, сходному с циклом четырехтактного двигателя.

Обратите внимание на местоположение двух шестерней на корпусе 50 и роторе 51. Эти шестерни обеспечивают движение ротора в правильном отношении к корпусу, предотвращая контакт между поверхностью ротора и поверхностью корпуса (за исключением точек уплотнения) и уменьшая воздействие и износ корпуса, точек уплотнения и поверхности ротора.

На фиг. 3 показано поперечное сечение на одной линии с осями вращения двигателя 37 с тем же относительным положением ротора и корпуса, как на фиг. 2, и включая дополнительные компоненты, не отображенные на фиг. 2. Опорная конструкция 20 размещает ротор 21 и корпус 22 в положение с помощью подшипников 23. Ротор оборудован боковыми уплотнениями вокруг его периферии 24, которые обеспечивают уплотнение изнутри корпуса (точки уплотнения корпуса не показаны на данной схеме). Отверстие в роторе 28 соединено с каналом 27 в роторе, который проходит в канал 26 в вале 25 и который параллелен и соосен с осью 43 вращения вала и ротора. Канал 26 проходит к точке 41, где вал взаимодействует с опорной конструкцией через подшипник 23, эта конструкция каналов, содержащая проход e-f для перемещения текучей среды между рабочей камерой A и точкой 41. Можно увидеть, что проход цельный, в том смысле, что он ограничен частями, соединенными вместе, и не выполнен из частей, движущихся по отношению друг к другу. Вал 25 и продолжение канала 26 в нем проходят за точкой 41 до того места, где вал прерывается на точке 42. Вращательное уплотнение 35 уплотняет вал относительно опорной конструкции, позволяя каналу проходить далее к неподвижному каналу 44, прикрепленному к опорной конструкции. Можно увидеть, что в точках за 41 в направлении 42 вал с встроенным в него каналом вращается вокруг неподвижной оси 43 по отношению к опорной конструкции и примыкает к ней, что означает, что из точки 41, далее в сторону от ротора может быть легко обеспечено перемещение газов к двигателю или из него.

Второе отверстие 29 соединено с каналом 30 в роторе и каналом 31 в вале 36, данная конструкция содержит второй проход для перемещения текучей среды между камерой B и точкой 45, где вал 36 взаимодействует с опорной конструкцией, в этом случае за счет близкого расположения к ней. Вал проходит за точку 45 и канал уплотняется относительно опорной конструкции с помощью уплотнителя 34.

В вал 36 для его защиты от горячих отходящих газов устанавливают термоизоляцию 38. Дополнительную изоляцию 39 устанавливают в канале 30 в роторе. Можно увидеть, что, так как каналы, образующие проход g-h, цельные и двигаются вместе, это облегчает установку этой изоляции вокруг прохода.

Высоковольтный электрический ток подают на электрод 32, который находится очень близко к свече 33 зажигания в момент, когда двигатель находится в состоянии максимального сжатия, вызывая при этом сгорание.

На фиг. 4 изображено изменение точек уплотнения варианта осуществления на фиг. 1, где точки 60 уплотнения являются смежными с корпусом 61 и достигают газонепроницаемого уплотнения, находясь очень близко к ротору 62.

На фиг. 5 отображен компрессор, который содержит два впускных отверстия 70 и два выпускных отверстия 71. В нем используется тот же принцип изменения размера камер, как в двигателе на фиг. 1, но пропускается цикл сгорания/расширения и вместо этого выполняется два цикла сжатия для каждого поворота ротора на 360 градусов.

На фиг. 6 показан двигатель 100, содержащий корпус 101 с пятью точками 102 уплотнения и ротор 103 с четырьмя кулачками 104. В этой конфигурации необходимо иметь две пары отверстий 110, 111. Можно увидеть, что эта конструкция создает хорошо сбалансированный ротор как с механической точки зрения, так и в отношении термального расширения из-за симметричной конструкции ротора.

На фиг. 7 отображена модификация к двигателю, показанному на фиг. 3. Вал 80 ротора проходит наружу двигателя. Отходящие газы выталкиваются через этот вал, который содержит изоляцию 82 для защиты компонентов двигателя от тепла газов. Глушитель 81 устанавливают на валу и можно увидеть, что он вращается с валом.

На фиг. 8 показана модификация к двигателю, показанному на фиг. 3. Ротор 90 содержит отверстие 91, которое открывается в пустое пространство 92. Проход для текучей среды проходит от отверстия через пустое пространство и через ряд отверстий 93 в вал корпуса 94, который является соосным с осью вращения корпуса, до точки, где вал корпуса взаимодействует с опорной конструкцией 127. Проход далее проходит через канал 95 в опорной конструкции 96 и уплотняется с помощью уплотнений 97 и 126. Вал 98, поддерживающий ротор, может быть выполнен сплошным в этом варианте осуществления изобретения или может содержать канал как в предыдущих вариантах осуществления. На другой стороне ротора 90 второе отверстие 120 соединяется с каналом 121 в роторе с термоизоляцией 124, который далее проходит к каналу во втором вале 99 ротора также с термоизоляцией 125. Это формирует непрерывный проход m-n от отверстия 120 к точке 122, где вал взаимодействует с опорной конструкцией, и далее проходит к выпускному каналу 123. Преимущества такого расположения прохода m-n, особенно при использовании для стороны горячих отходящих газов двигателя, представлены выше. Впускной проход не является непрерывным и цельным, и поэтому необходимо больше уплотнений для эффективного функционирования, и в дополнение является более сложным для изоляции, однако его преимущество заключается в большем поперечном сечении, чем в проходе m-n, и поэтому газы перемещаются более эффективно. Этот проход p-q используют здесь, чтобы впустить холодные входящие газы в двигатель.

На фиг. 9 изображена модификация к двигателю, показанному на фиг. 3. Двигатель 130 содержит корпус 131, который содержит ряд ребер 132, сформированных на его наружной поверхности. Они работают в качестве вентилятора, когда корпус вращается, втягивая воздух через вентиляционные каналы 133 в опорном элементе, и выдувая воздух через вентиляционные каналы 134. Посредством прохождения воздуха через корпус он охлаждается за счет увеличившейся площади поверхности, которую обеспечивают ребра. Можно увидеть, что это является преимуществом вращения корпуса двигателя, так как исключает потребность в системе наружного охлаждения. Также показана модификация к модели, при помощи которой воздух, выходящий через вентиляционные каналы 134, проходит через канал 135-136 и в воздухозаборный проход двигателя 137. Те, кто является специалистами в данной области техники, поймут, что это увеличит давление всасываемого воздуха и таким образом придаст двигателю более высокую выходную мощность.

На фиг. 10 показан вид корпуса 131 с фиг. 9, рассматриваемый по оси вращения, а также показано расположение изогнутых радиальных ребер 141. Могут быть обеспечены дополнительные ребра, сформированные в опорной конструкции (не отображена здесь), которые могут взаимодействовать с ребрами корпуса 141 для обеспечения дополнительного сжатия воздуха.








edrid.ru

Вам может понравится

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о