Ванкель қозғалтқышы

Ванкель қозғалтқышы — роторлы-поршеньді іштен жану қозғалтқышы. Оны 1957 ж. Ф. Ванкель (1902 ж.т., Германия) құрастырған. В. қ-нда — арнаулы пішінді цилиндр қорап (корпус) ішінде айналатын ротор (поршень) пайдаланылады. Ротор білігі тісті доңғалақпен берік байланыстырылған әрі ол жылжымайтын шестернямен ілініскен. Ротор тісті доңғалақпен бірге шестерняны айнала жылжиды, ал оның жақтары камераның айнымалы көлемін бөле (қия) отырып, қораптың ішкі бетімен сырғанайды. Мұндай құралым, арнаулы газ үлестіру механизмін пайдаланбай-ақ, 4 тактілі циклді ат-қаруға мүмкіндік береді. Қоспа түзілу, от алдыру, майлау, суыту және жүргізу (іске қосу) принциптері кәдімгі поршеньді іштен жану қозғалтқышындай болады. Іс жүзінде үшжақты роторы бар В. қ. қолданылады. Оның шестерня мен тісті доңғалақ радиустарының қатынасы r:R=2:3 (суретті қ.). В. қ. автомобильдерге (мыс., жапонның “Маздасында”), қайықтарға, тік ұшақтарға, т.б. қондырылады. В. қ-ның массасы мен өлшемдері онымен қуаты бірдей кәдімгі іштен жану қозғалтқышынан 2 — 3 есе кіші болып келеді.

Ванкель қозғалтқышының циклы: қабылдау (көк), қысу (жасыл), жүгіру (қызыл), шығару (сары)

Конструкциясы

Білікке орнатылған ротор тісті доңғалаққа қатты қосылады, ол бекітілген статор тісті доңғалақпен бекітіледі. Ротордың диаметрі статор диаметрінен әлдеқайда үлкен, дегенмен беріліс роторы редуктордың айналасына оралады. Үш қырлы ротордың шыңдарының әрқайсысы цилиндрдің эпитрохоидты бетінде қозғалыс жасайды және цилиндрдегі камералардың айнымалы көлемін үш радиалды тығыздағышпен кеседі.

Бұл дизайн дизельдің, Стирлингтің немесе Оттоның кез-келген 4 циклін арнайы газ тарату механизмін қолданбай жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Камераларды тығыздау цилиндрге центрифугалық күштермен, газ қысымымен және таспалы серіппелермен басылған радиалды және соңғы тығыздағыш тақталармен қамтамасыз етіледі. Газ тарату механизмінің болмауы қозғалтқышты төрт тактілі поршеньді едәуір жеңілдетеді, ал жеке жұмыс камералары арасындағы жұптасудың болмауы (картерлік кеңістік, иінді білік және байланыстырушы шыбықтар) ерекшеактамдық пен жоғары қуат береді. Эксцентрлік біліктің бір айналымында Қозғалтқыш бір жұмыс циклін орындайды, бұл екі тактілі поршенді қозғалтқыштың жұмысына тең. Ротордың бір айналымында эксцентрлік білік 3 айналым мен 3 жұмыс соққысын орындайды, бұл айналмалы қозғалтқышты алты цилиндрлі поршенді қозғалтқышпен қате салыстыруға әкеледі.

Қоспаны қалыптастыру, тұтану, майлау, салқындату, іске қосу әдеттегі поршенді ішкі жану қозғалтқышымен бірдей.

Үшбұрышты роторлары бар қозғалтқыштар практикалық қолданысқа ие болды, редуктор мен беріліс радиустарының қатынасы: R:r = 2: 3, олар автомобильдерге, қайықтарға және т. б.

RPD бар автомобильдер қозғалыс режиміне байланысты 100 км — ге 7-ден 20 литрге дейін отын, 1000 км-ге 0,4 л-ден 1 л-ге дейін май тұтынады.

Жұмыс істеу циклы

Ванкель қозғалтқышы төрт тактілі циклды қолданады:

1. сағат A: отын-ауа қоспасы қабылдау терезесі арқылы қозғалтқыш камерасына түседі
2. B соққысы: Ротор қоспаны айналдырады және қысады, қоспасы электр ұшқынымен тұтанады
3. такт C: жану Өнімдері басады бетіне ротордың бере отырып, күш-жігерін цилиндрлік эксцентрик
4. d соққысы: айналмалы ротор пайдаланылған газдарды шығару терезесіне шығарады.

Циклдің ұқсастығына қарамастан, айналмалы поршенді қозғалтқыштағы (RPD) отын-ауа қоспасының жану динамикасы дәстүрлі поршенді қозғалтқыштан айтарлықтай ерекшеленеді.

Поршенді қозғалтқышта (PD) отын-ауа заряды қабылдау сатысында клапан арқылы цилиндрге өтіп, иінді біліктің айналу санының өсуімен жоғарылайтын жоғары турбуленттілікке ие болады, бұл қоспаның жану толықтығына жағымды әсер етеді. RPD-де турбуленттілік төмен және тұтану кезінде ротордың айналуы бойынша қоспаның негізгі заряды тез жанып кетеді, ал жұмыс қуысының артқы жағы Жанбай қалады және атмосфераға шығарылады. Бұл поршенді қозғалтқыштармен салыстырғанда жанбаған көмірсутектердің атмосфераға шығарындыларының 6-8 есе жоғары пайызын түсіндіреді.

RPD жұмыс циклінің PD жұмыс циклінен тағы бір айырмашылығы-Жану камерасындағы максималды жылу шығару моментінің жоғарғы өлі нүктеден өткеннен кейін кеңею сызығына ауысуы. Сондықтан циклдің максималды температурасы, бірдей қысу коэффициентімен, RPD төмен, ал шығару кезеңінде пайдаланылған газдардың температурасы поршенді қозғалтқыштарға қарағанда 200-250 °C жоғары. Бұл термодинамикалық тұрғыдан тиімсіз және тиімділіктің қосымша төмендеуіне әкеледі, бірақ сонымен бірге осы себепті RPD-де азот оксидінің шығарылуы 20% - ға төмен, ал бірдей қысу коэффициенттерінде RPD октан саны бар отынмен жарылыссыз жұмыс істей алады.поршенді қозғалтқышқа қарағанда 15 бірлік аз.

RPD кемшіліктерін жою инъекция жүйелерінің күрделенуіне, жану камерасында отын-ауа қоспасының стратификациясын құруға және т. б. [3]