РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК F02B55/00 F01C1/04 F03C2/22 F04C2/04 

Изобретение относится к машиностроению и касается усовершенствования роторных машин: насосов, компрессоров, двигателей.

Известна роторная машина, содержащая рабочую камеру, очерченную выпуклыми кривыми симметрично относительно вертикальной оси, размещенный в ней двухвершинный ротор с уплотнительными элементами в его вершинах и прямоугольным пазом, в котором расположен ползун выходного вала, и механизм газораспределения [1]
Недостатками этой машины являются сложный механизм связи ротора с выходным валом и несовершенный механизм газораспределения.

Задачей изобретения является усовершенствование связи ротор-ползун-выходной вал и механизма газораспределения, что позволит упростить конструкцию всей машины и уменьшить ее габариты.

Поставленная задача достигается за счет того, что ползун жестко связан с выходным валом, а впускные и выпускные клапаны механизма газораспределения открываются и закрываются при определенном взаимном расположении клапанного и выходного валов.

На фиг. 1 схематично изображена роторная машина, поперечный разрез; на фиг. 2 и 3 поперечное сечение рабочей камеры; на фиг. 4 такты рабочего процесса.

Роторная машина содержит корпус 1 с рабочей камерой 2, в которой на установленном неподвижно на выходном валу 3 ползуне 4 размещен двухвершинный ротор 5 с уплотнительными элементами 6 в его вершинах. В роторе 5 выполнен прямоугольный паз 7; ротор 5 имеет ребра 8 жесткости, служащие также и для охлаждения, и установлен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль ползуна 4. Профиль рабочей камеры очерчен двумя сопряженными кривыми, одна из которых является дугой ABC окружности, опирающейся на перпендикулярную вертикальной оси хорду AC, длина которой равна длине ротора 5, радиуса R. При вращении хорды AC вокруг неподвижной оси O, совпадающей с осью выходного вала 3, конец A хорды AC движется вдоль радиуса R, а конец C будет описывать кривую CDA. При таком выполнении рабочей камеры 2 ротор 5, вращаясь вокруг выходного вала 3 и одновременно совершая возвратно-поступательные движения, постоянно касается своими вершинами внутренней поверхности рабочей камеры 2, обеспечивая разделение последней на две полости 9 и 10 переменного объема, не сообщающиеся между собой. Механизм газораспределения включает два впускных клапана 11 и 12 /для топливной смеси и воздуха для продувки/, и два выпускных клапана, которые условно не показаны /для выпуска отработавших газов и воздуха после продувки/, и клапанный шестеренчатый привод с шестернями 13 и 14, взаимодействующими с шестерней 15 на выходном валу 3 таким образом, что один поворот ротора 5 и выходного вала 3 приводит к повороту клапанного вала на 2/3 оборота, т.е. открытие и закрытие клапанов газораспределения сдвинуты на 120^o относительно поворота клапанного вала и на 180^o относительно поворота ротора 5.

Роторная машина работает по трехтактному циклу.

Рабочий процесс осуществляется последовательно по сторонам ротора 5 в замкнутых полостях 9 и 10 так, что одновременно протекают два сдвинутых по такту процесса трехтактного цикла. Длительность каждого такта составляет 180^o, полный цикл осуществляется за полтора оборота ротора 5. Причем впуск топливной смеси в полость 9 по одну сторону ротора 5 и выпуск отработавших газов из полости 10 по другую сторону ротора 5 /фиг. 4/ осуществляются одновременно в течение поворота ротора 5 на 180^o. При сжатии топливной смеси в полости 9 в полости 10 впускается воздух для продувки, а при рабочем ходе в полости 9 из полости 10 воздух выпускается. Затем происходят впуск топливной смеси в полость 10 и выпуск отработавших газов из полости 9 и т.д. Таким образом, через три полные оборота ротора 5 полость 9 опять будет готова к впуску топливной смеси. При этом достигаются полная очистка камеры сгорания и одновременно охлаждение внутренней полости, что приводит к уменьшению токсичности выхлопа и повышению КПД за счет увеличения разности температур в начале и конце процесса. Машина проста по конструкции, имеет небольшие габариты.

Использование: в машиностроении при проектировании роторных машин: двигателей, насосов, компрессоров. Сущность изобретения: двухвершинный ротор с уплотнительными элементами в его вершинах и прямоугольным пазом установлен в рабочей камере и связан с выходным валом посредством ползуна. Поперечное сечение рабочей камеры очерчено двумя сопряженными кривыми, одна из которых является дугой окружности, опирающейся на перпендикулярную вертикальной оси хорду, длина которой равна длине ротора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Роторная машина, содержащая рабочую камеру, очерченную выпуклыми кривыми симметрично относительно вертикальной оси, размещенный в ней двухвершинный ротор с уплотнительными элементами в его вершинах и прямоугольным пазом, в котором расположен установленный на выходном валу ползун, и механизм газораспределения, отличающийся тем, что расположенный в пазу ротора ползун установлен неподвижно на выходном валу, а поперечное сечение рабочей камеры очерчено двумя сопряженными кривыми, одна из которых является дугой окружности, опирающейся на перпендикулярную вертикальной оси хорду, длина которой равна длине ротора. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что механизм газораспределения содержит клапанный вал, два впускных клапана соответственно для топливной смеси и воздуха для продувки рабочей камеры и два выпускных клапана соответственно для отработанных газов и воздуха из рабочей камеры после продувки, а привод клапанного вала связан с выходным валом так, что один поворот выходного вала соответствует повороту клапанного вала на 2/3 оборота.