РОТОРНАЯ МАШИНА С ВРАЩАЮЩИМСЯ КОРПУСОМ Российский патент 1995 года по МПК F04C2/344 F04C18/344 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве гидравлического мотор-колеса транспортного средства.

Известно устройство с вращающимся корпусом, относящееся к электрическим машинам. Ротор машины в процессе работы остается неподвижным, а вращение получает статор.

Недостаток известного устройства сложность конструкции, обусловленная необходимостью обеспечения токоподвода к вращающемуся статору.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей роторной машины и уменьшение ее размеров в радиальном направлении.

В устройстве-прототипе процессы расширения сжатия рабочей среды происходят в кольцевой рабочей камере, разделенной на отдельные секции подвижной заслонкой, функции которой выполняет головка толкателя. Объем пространства, заключенный между поршнем и головкой толкателя, изменяется за счет давления рабочей среды.

Согласно изобретению корпус роторной машины выполнен сплошным, а рабочая среда подается в кольцевую рабочую камеру по каналам, выполненным в осевых сверлениях вала, радиальным каналам спиц ротора, а также по осевым и тангенциальным каналам, выполненным в поршнях машины. Для устранения мертвых зон, возникающих в районе расположения головки толкателя в крайнем нижнем положении, на каждые два оппозитно расположенных поршня приходится три толкателя, расположенных через равные угловые промежутки. Вал содержит три осевых канала. Площадь сечения большего канала равна сумме площадей двух меньших каналов равного диаметра. Центры каналов в поперечном сечении образуют равнобедренный треугольник с углом α при вершине, определяемом по формуле:
α 2 arcsin где r радиус меньшего осевого канала;
d толщина стенок между каналами.

Изобретение позволяет при заданном (расчетном) сечении каналов подвода и отвода рабочей среды уменьшить диаметр вала, а следовательно, и всей машины в целом, т.е. снизить массогабаритные характеристики машины.

Спицы ротора в поперечном сечении представляют собою овал, большая ось которого расположена под углом в 45^о к плоскости, нормальной к оси вала. В этом случае достигается минимальный размер спиц ротора при заданном сечении радиальных каналов.

На фиг. 1 представлена роторная машина с вращающимся корпусом, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 1. расчета рабочего угла α
Роторная машина содержит цилиндрический корпус 1, жестко скрепленные с корпусом торцовые крышки 2 с цилиндрическими выступами 3 с образованием кольцевых рабочих камер 4, в которых расположены поршни 5 ротора 6, жестко скрепленного с валом 7. К валу жестко крепятся профилированные диски 8 с отрицательными кулачками 9, расположенными с возможностью взаимодействия с подпружиненными толкателями 10, головки 11 которых размещены в направляющих 12 цилиндрических выступов с возможностью периодического радиального возвратно-поступательного движения. Вал машины содержит радиальные каналы входа 13 и выхода 14 рабочей среды, а также осевые каналы 15 и радиальные каналы 16 и 17, на выходе которых расположены кольцевые канавки 18 и 19. Спицы ротора содержат радиальные каналы 20. Поршень содержит осевые 21 и тангенциальные 22 каналы. Все каналы вала, спиц и поршня сообщаются между собой. Из технологических соображений каналы 17, 20 и 21 с одной из сторон закрыты пробками 23.

Роторная машина с вращающимся корпусом работает следующим образом.

Рабочая среда (газ, пар, жидкость) под давлением подается в канал входа 13, затем по осевому каналу 15, радиальному каналу 16 и кольцевой канавке 18 вала поступает в радиальный канал 20 спицы ротора 6, после чего по осевому 21 и тангенциальному 22 каналам поршня 5 поступает в кольцевую рабочую камеру 4 машины, где оказывает давление на головку 11 толкателя 10. Вращательный момент через толкатель 10 и торцовую крышку 2 воспринимается цилиндрическим корпусом 1 машины. Отработанная среда вытесняется из кольцевой рабочей камеры 4 по тангенциальному 22 и осевому 21 каналам поршня 5, радиальному каналу 20 спицы ротора 6, и через кольцевую канавку 19 вала 7, по осевым 15 и радиальным 14 каналам вала 7 поступает в канал отвода рабочей среды.

Поскольку машина реверсивна, каналы входа 13 и выхода 14 могут изменить свои функции на противоположные.

Роторная машина с вращающимся корпусом компактна, реверсивна, обратима и обладает большим вращательным моментом во всем диапазоне частот вращения. По этой причине основное назначение машины мотор-колесо в гидравлической схеме трансмиссии транспортного средства с приводом на каждое колесо (передне-, задне-, и полноприводной автомобиль).

С учетом того обстоятельства, что вал машины в процессе работы остается неподвижным, представляется возможным использование машины в качестве гидравлического и воздушного мотор-винта без дейдвудного устройства.

Роторная машина с вращающимся корпусом предназначена для использования в качестве мотор-барабана (лебедки, транспортеры), в буровых работах, а также в качестве насоса, компрессора, и паро-, пневмо-, гидродвигателя.

Гидравлических аналогов роторных машин с вращающимся корпусом в мировой практике не обнаружено.

Использование: в качестве гидравлического мотор-колеса транспортного средства. Сущность изобретения: цилиндрический выступ торцовой крышки расположен в цилиндрическом корпусе с образованием по меньшей мере одной кольцевой рабочей камеры, в которой размещены поршни. Ротор закреплен на валу, к которому жестко прикреплен профилированный диск с отрицательными кулачками, расположенными с возможностью взаимодействия с подпружиненными толкателями. Головки толкателей размещены в направляющих выступа с возможностью периодического радиального возвратно поступательного движения. В валу выполнены осевые каналы, в спицах ротора радиальные каналы, в поршнях ротора осевые и тангенциальные. Камера посредством каналов в поршнях и спицах сообщена с осевыми каналами в валу и с каналами подвода и отвода рабочей среды. В камере на каждые два поршня приходится три толкателя. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. РОТОРНАЯ МАШИНА С ВРАЩАЮЩИМСЯ КОРПУСОМ, содержащая цилиндрический корпус, каналы подвода и отвода рабочей среды, ротор со спицами, торцевую крышку с цилиндрическим выступом, расположенным в корпусе с образованием по меньшей мере одной кольцевой рабочей камеры, в последней размещены поршни, при этом ротор закреплен на валу, к которому жестко прикреплен профилированный диск, с отрицательными кулачками, расположенными с возможностью взаимодействия с подпружиненными толкателями, головки которых размещены в направляющих цилиндрического выступа с возможностью периодического радиального возвратно-поступательного движения, отличающаяся тем, что в валу выполнены осевые каналы, в спицах ротора радиальные каналы, а в поршнях ротора - осевые и тангенциальные каналы, при этом кольцевая рабочая камера посредством каналов в поршнях и спицах ротора сообщена соответственно с осевыми каналами в валу машины и с каналами подвода и отвода рабочей среды, а в рабочей камере на каждые два поршня ротора расположено три толкателя. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в валу выполнены три осевых канала, площадь сечения одного из которых равна сумме площадей двух других каналов равного диаметра, при этом центры каналов в поперечном сечении образуют равнобедренный треугольник с углом α при вершине, определяемом по формуле

где r радиус меньшего осевого канала;
d толщина стенок между каналами. 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что спицы ротора в поперечном сечении представляют собой овал, большая ось которого расположена под углом 45^o к плоскости, нормальной к оси вала.