РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 1996 года по МПК F01C3/06 F01C9/00 F04C3/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано как двигатель, компрессор или насос с лопастными рабочими органами.

Известны роторные машины, в радиальных пазах роторов которых расположены пластины лопасти, имеющие контакт с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса (см. И. И. Артоболевский "Механизмы в современной технике" т. У, Наука, М. 1976, стр. 156-157, фиг. 211-214).

Недостатком таких машин является их малая надежность из-за повышенного трения.

Наиболее близким устройством является роторная машина, содержащая корпус с внутренней полостью, заключенной между поверхностями двух шаровых втулок - внутренней и внешней, и двух конических поверхностей корпуса с общим для всех центром, дисковый разделитель соосно жестко закреплен через внешнюю шаровую втулку на валу со смещенной пересекающейся осью к оси корпуса, лопасть расположена радиально в плоскости, проходящей через высоты конических поверхностей корпуса, жестко закреплена на внутренней шаровой втулке, вращающейся соосно в корпусе, входит в радиальную прорезь дисков разделителя и совершает в прорези возвратное смещение вращения, а дисковый разделитель и лопасть делят внутреннюю полость на четыре изменяющиеся по объему рабочие камеры и взаимодействуют между собой через уплотнение в виде двух сегментных втулок.

Недостатком данной роторной машины является то, что при исполнении ее как двигателя, компрессора или насоса, в кинематической паре лопасть дисковый разделитель последний является промежуточным звеном в механической передаче мощности, потери которой на трение включают и потери от неравномерного вращательного движения частей машины. При эксплуатационной нагрузке и взаимодействии кинематической пары в условиях рабочей камеры возрастающий коэффициент трения снижает надежность и эффективное применение роторной машины.

Технической задачей изобретения является разработка роторной машины повышенной надежности для эффективного ее применения в эксплуатации за счет снижения коэффициента трения звеньев кинематической пары лопасть дисковый разделитель в рабочей камере.

Технический результат достигается тем, что роторная машина содержит корпус с впускным и выпускным окнами, наклонный ротор, вал которого установлен в подшипниках. Ротор содержит дисковый разделитель с несущей втулкой и лопасть. Дисковый разделитель имеет радиальную прорезь, в которой установлено уплотнение и размещена лопасть, совершающая возвратное смещение вращения в прорези. Рабочие камеры образованы корпусом, дисковым разделителем и лопастью. При этом лопасть неподвижно закреплена на валу и размещена над торцевой поверхностью корпуса. В торцевой части корпуса выполнен соосный ротору кольцевой паз, имеющий сферические центральную и периферийную поверхности. Несущая втулка с дисковым разделителем соосно размещены в корпусе возможностью вращения. Уплотнение в прорези дискового разделителя выполнено в виде ползуна, который закреплен с возможностью вращения на дисковом разделителе Роторная машина снабжена передаточным механизмом сообщения вращательного движения между валом и дисковым разделителем, который позволяет снять функцию передачи движения на дисковый разделитель через уплотняющие поверхности ползуна, например, в виде кулисно-рычажного пространственного механизма. Лопасть на торце своей рабочей части имеет расширенный участок, перекрывающий окно рабочей камеры.

Изложенная сущность изобретения схематично поясняется чертежом, где изображены: на фиг. 1 роторная машина, продольный разрез, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1, поперечный разрез, уплотняющий ползун лопасти в прорези дискового разделителя, расширенный участок рабочего торца лопасти, на фиг. 4-8 схематично в развертке последовательное изменение объемов рабочих камер А и В через каждые 90 градусов вращения лопасти.

Роторная машина содержит корпус 1. На торце 2 корпуса 1 выполнен соосный ротору 3 кольцевой паз 4 со сферическими центральной 5 и периферийной 6 поверхностями. Дисковый разделитель 7 сбалансирован, неподвижно закреплен соосно корпусу 1 на несущей втулке 8, которая размещена в корпусе 1 с возможностью вращения и в подшипниках 9. Поверхность кольцевого паза 4 корпуса 1 и дискового разделителя 7 образуют внешнюю полость 10 машины, где между корпусом 1 и дисковым разделителем 7 полость смыкается и образует радиальную линию 11 наибольшего смыкания полости 10. Лопасть 12 сбалансирована, радиально размещена над торцевой поверхностью 2 корпуса 1, в нерабочей своей части неподвижно закреплена на наклонном валу 13 и совместно с дисковым разделителем составляют ротор 3. Рабочая часть лопасти 12 размещена в радиальной прорези 14 дискового разделителя 7 в уплотнении ползуна 15, который имеет, например, вид цилиндра с прорезью 16в средней части, и установлен на дисковом разделителе 7 с возможностью вращения и в подшипниках 17. Во внешней полости 10 машины, относительно радиальной линии 11 ее наибольшего смыкания, лопасть 12 образует изменяющиеся по объему рабочие камеры А и Б. Впускное и выпускное окна 18 рабочих камер А и В расположены по обеим сторонам от радиальной линии 11 наибольшего смыкания полости. Роторная машина снабжена передаточным механизмом 19 сообщения вращательного движения между валом 13 и дисковым разделителем 7, который позволяет снять функцию передачи движения на дисковый разделитель через уплотняющие поверхности прорези 16 ползуна 15. Механизм 19 исполнен, например, в виде кулисно-рычажного пространственного механизма, где осуществлена независимая от лопасти 12 передача вращательного движения на дисковый разделитель 7. В кулисно-рычажном пространственном механизме 19 сферическая кулиса 20 в виде сферической арки с продольной прорезью 21 подвижно закреплена на внутренней поверхности 22 несущей втулки 8 с осями вращения, пересекающимися в общем центре 23 роторной машины. В продольной прорези 21 сферической кулисы 20 механизма 19 подвижно расположен круговой ползун 24 с двумя симметрично расположенными кривошипами 25. Круговой ползун 24 жестко закреплен на валу 13 роторной машины. В направляющих желобках 26 сферической кулисы 20 и кругового ползуна 24 перекатываются шарики 27. На торце рабочей части лопасть 12 имеет расширенный участок 28, перекрывающий окно 18 рабочей камеры А или Б и выемку 29 в дисковом разделителе 7 под расширенный участок 28.

Роторная машина работает следующим образом. При вращении ротора 3, фиг. 1 и 2, лопасть 12 описывает поверхности кольцевого паза 4 на торце 2 корпуса 1, совершает возвратное смещение вращения в радиальной прорези 14 дискового разделителя 7 в уплотнении ползуна 15, фиг. 1 и 3, с периодическим изменением угла наклона плоскости лопасти 12 к плоскости дискового разделителя 7 в диапазоне от 90 градусов до угла смещения оси вала 13. При этом ползун 15 совершает вращение на разделителе в подшипниках 17. Взаимодействие частей машины, образующих рабочие камеры А и В, фиг. 4-8, приводит к последовательному изменению объемов рабочих камер А и Б от нуля до объема внешней полости 10, при движении лопасти 12 (по часовой стрелке) от радиальной линии 11 наибольшего смыкания полости 10 машины, и от объема полости до нуля, при движении лопасти 12 к радиальной линии 11. Изменение объемов рабочих камер А и Б обеспечивает воздействие на рабочую среду таким образом, что она поступает в увеличивающийся объем камеры А за счет вакуума и вытесняется из уменьшающегося объема камеры Б за счет избыточного давления через, соответственно, впускное и выпускное окна 18. Синхронное с лопастью 12, но независимое вращение дискового разделителя 7 в роторе 3 осуществлено с вала 13 кулисно-рычажным пространственным механизмом 19, где вращение с вала 13 на сферическую кулису 20 механизма 19 передается симметричными кривошипами 25 кругового полуна 24 с одновременным качением кругового ползуна 24 в направляющих желобках 26 продольной прорези 21 сферической кулисы 20 на шариках 27. При этом сферическая кулиса 20 совершает вращение в двух плоскостях с осями пересекающимися в общем центре корпуса 1, с передачей вращения на дисковый разделитель 7 через несущую втулку 7 соосно корпусу 1. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6

Использование: в качестве двигателя, компрессора или насоса. Сущность изобретения: наклонный ротор, закрепленный на валу, содержит дисковый разделитель с несущей втулкой и лопасть. Разделитель имеет радиальную прорезь, в которой установлено уплотнение и размещена лопасть. Рабочие камеры образованы корпусом, дисковым разделителем и лопастью. Лопасть неподвижно закреплена на валу и размещена над торцевой поверхностью корпуса. Втулка и разделитель соосно размещены в корпусе с возможностью вращения. В торцевой части корпуса выполнен соосный ротору кольцевой паз с сферическими центральной и периферийной поверхностями. Уплотнение выполнено в виде ползуна, закрепленного на разделителе с возможностью вращения. Передаточный механизм сообщения вращательного движения соединяет вал и разделитель и выполнен в виде кулисно-рычажного пространственного механизма. Рабочий торец лопасти имеет расширенный участок, перекрывающий окно камеры. 3 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. Роторная машина, содержащая корпус с впускным и выпускным окнами, наклонный ротор, закрепленный на валу, включающий дисковый разделитель с несущей втулкой и лопасть, при этом разделитель имеет радиальную прорезь, в которой установлено уплотнение и размещена лопасть, а рабочие камеры образованы корпусом, дисковым разделителем и лопастью, отличающаяся тем, что лопасть неподвижно закреплена на валу и размещена над торцовой поверхностью корпуса, несущая втулка с дисковым разделителем соосно размещены в корпусе с возможностью вращения, в торцовой части корпуса выполнен соосный ротору кольцевой паз со сферическими центральной и периферийной поверхностями, при этом уплотнение в прорези дискового разделителя выполнено в виде ползуна, закрепленного на разделителе с возможностью вращения. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена передаточным механизмом сообщения вращательного движения, соединяющим вал и дисковый разделитель. 3. Машина по п. 2, отличающаяся тем, что передаточный механизм выполнен в виде кулисно-рычажного пространственного механизма. 4. Машина по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что рабочий торец лопасти имеет расширенный участок, перекрывающий окно рабочей камеры.