РОТОРНО-ЛОПАСТНАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК F04C2/00 F04C9/00 F04C18/00 

Описание патента на изобретение RU2100653C1

Изобретение относится к машинам с циклически изменяющимися объемами рабочих камер, которые могут быть использованы в качестве насоса, компрессора, детандера, мерного устройства, двигателей внешнего, внутреннего сгорания.

Известна роторно-лопастная машина, содержащая цилиндрический корпус с впускными окнами, открываемыми и закрываемыми лопастями, имеющими возможность вращательно-колебательного движения между корпусом и коаксиально ему смонтированными полыми цилиндрами и щечками, ограничивающими цилиндры с торцев, причем лопасти, образующие рабочие камеры, связаны между собой и выходным валом через механизм связи лопастей, который в известной машине выполнен в виде карданного вала (GB, N1431261, F 1 F, 1976).

Недостатком известной роторно-лопастной машины является то, что она обладает малыми удельными литровой и весовой мощностями, не позволяющими ей конкурировать с традиционными конструкциями, т.к. в известной машине исключена возможность выполнения машины более чем с двумя рабочими камерами и более чем с двумя парами лопастей, соответственно этому ограничено число рабочих ходов за один оборот выходного вала. Кроме того, возможно выполнение машины только с малым углом расхождения лопастей, соответственно с относительно малым объемом рабочей камеры.

Известна роторно-лопастная машина, содержащая цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, открываемыми и закрываемыми лопастями, имеющими возможность вращательно-колебательного движения между корпусом, и коаксиально ему смонтированными внутренними цилиндрами и щетками, ограничивающими цилиндры с торцев, при чем лопасти, образующие рабочие камеры, связаны между собой и выходным валом через механизм связи лопастей, который в известной машине выполнен в виде элипсовидных шестерен (GB, N 1422678, F 1 F, 1976).

Недостатком известной роторно-лопастной машины является то, что она обладает малыми удельными литровой и весовой мощностями, не позволяющими ей конкурировать с традиционными конструкциями, т.к. в известной машине исключена возможность выполнения машины более чем с двумя парами лопастей, соответственно ограничено число рабочих ходов за один оборот выходного вала. Кроме того, возможно выполнение машины только с малым углом расхождения лопастей, соответственно с относительно малым объемом камеры.

Известна роторно-лопастная машина, выбранная в качестве прототипа, содержащая цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, открываемыми и закрываемыми лопастями, имеющими возможность вращательно-колебательного движения между корпусом и коаксиально ему смонтированными внутренними цилиндрами, и щечками, ограничивающими цилиндры с торцев, причем лопасти, образующие рабочие камеры, связаны между собой и выходным валом через механизм связи лопастей, который в известной машине выполнен в виде шатуна и сателлита, обегающего шестерню с внутренним зацеплением (GB, N 2074652, F 01 C 1/077,1981).

Недостатком известной роторно-лопастной машины является то, что она обладает малыми удельными литровой и весовой мощностями, не позволяющими ей конкурировать с традиционными конструкциями, т.к. в известной машине исключена возможность выполнения машины более чем с двумя рабочими камерами и более чем с двумя парами лопастей, а также соответственно ограничено число рабочих ходов за один оборот выходного вала. Кроме того, возможно выполнение машины только с малым углом расхождения лопастей, соответственно малым объемом рабочей камеры.

Технической задачей является увеличение литровой и весовой мощностей, путем обеспечения возможности увеличения числа и объема рабочих камер, числа рабочих ходов за один оборот выходного вала.

Технический результат достигается тем, что в роторно-лопастной машине, содержащей цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, открываемыми и закрываемыми лопастями, имеющими возможность вращательно-колебательного движения между корпусом и коаксиально ему смонтированными внутренними цилиндрами и щетками, ограничивающими цилиндры с торцев, причем лопасти, образующие рабочие камеры, связаны между собой и выходным валом через механизм связи лопастей, согласно изобретению, механизм связи лопастей выполнен в виде жестко закрепленных на выходном валу водил, несущих по меньшей мере один вал, имеющий два эксцентрика и жестко закрепленные шестерни-стеллиты, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами, жестко закрепленными на щечках, а эксцентрики выполнены с противоположно направленными эксцентриситетами и каждый через соответствующую шайбу, имеющую эксцентрично выполненное отверстие, взаимодействующее с эксцентриком, связан со своей группой лопастей посредством диска связи, несущего шайбу, имеющего возможность свободного вращения вокруг эксцентрика и в диске связи.

На фиг. 1 представлен схематический чертеж варианта исполнения роторно-лопастной машины с тремя парами лопастей, продольный разрез Б-Б на фиг. 2), на фиг. 2 представлен продольный разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 7 представлены последовательно фазы рабочего цикла машины при повороте выходного вала от 0o до 120o, через каждые 30o. Угол поворота выходного вала указан на каждой фигуре. Условно не показаны звенья кинематической цепи от выходного вала до лопаток.

Роторно-лопастная машина содержит цилиндрический корпус 1 с впускными окнами 2 4 и выпускными окнами 5 7, открываемыми и закрываемыми лопастями 8 13 имеющие возможность вращательно-колебательного движения между цилиндрическим корпусом 1 и коаксиально ему смонтированными внутренними цилиндрами 14 и 15. Щечки 16 и 17 соединены жестко с корпусом 1 и ограничивают цилиндры 14 и 15 с торцев. Лопасти 8 10 смонтированы совместно на одном внутреннем цилиндре 14; лопасти 11 13 смонтированы также совместно на другом внутреннем цилиндре 15, причем цилиндры 14 15 расположены соосно. Таким образом лопасти, а именно первая и вторая группы лопастей 8 13 попарно связаны с выходным валом 18 через механизм связи лопастей (групп лопастей). Механизм связи лопастей выполнен в виде жестко закрепленных на выходном валу 18 водил 19, несущих по меньшей мере один вал 20, имеющий два эксцентрика 21 и 22 и жестко закрепленные на валу 20 шестерни-сателлиты 23 и 24, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами 25 и 26 (в данном варианте исполнения с внутреннем зацеплением), причем зубчатые колеса 25 и 26 жестко закреплены на щечках 16 и 17.

Число пар лопастей, образующих рабочие камеры, соответствует величине соотношения делительных диаметров обегаемых зубчатых колес 25 и 26 и шестерней-сателлитов 23 и 24.

На представленных фигурах дан пример осуществления машины при соотношении указанных выше делительных диаметров 3:1, соответственно машина выполнена с тремя парами лопастей и шестью образуемыми ими рабочими камерами.

Два эксцентрика 21 и 22, имеющиеся на валу 20, выполнены с противоположно направленными эксцентриситетами (смещены относительно друг друга на 180o). Каждый эксцентрик 21 и 22 через соответствующую шайбу 27 и 28, каждый из которых имеет эксцентрично выполненное отверстие 29 и 30 взаимодействующее с соответствующим эксцентриком 21 и 22, связан каждый со своей группой лопастей: 8 10 или 11 13 посредством своего диска связи 31 и 32, несущего каждый свою шайбу 27 и 28. Сквозь диски связи 31 и 32 свободно пропущен выходной вал 18, причем один диск связи 31 выполнен заодно (в данном варианте исполнения машины) с внутренним цилиндром 14 и лопастями 8, 10, 11, диск 32 связи выполнен заодно ( в данном варианте исполнения машины) с внутренним цилиндром 15 и лопастями 12 14. Эксцентрики 21 и 22 размещены с возможностью свободного вращения в отверстиях 29 и 30 шайб 27 и 28. Шайбы 27 и 28 размещены с возможностью свободного вращения в дисках связи 31 и 32. Если эксцентрики 21 и 22 и шайбы 27 и 28 взаимодействуют с отвечающими им поверхностями с трением скольжения (как в данном на фигурах варианте исполнения машины), то рабочие зазоры и прочие параметры выбирают исходя из условий работы соответствующих подшипников скольжения в данной машине. Возможен вариант исполнения машины, при котором эксцентрики 21 и 22 и шайбы 27 и 28 взаимодействуют с отвечающими им поверхностями с трением качения, например, посредством подшипников с игольчатыми роликами в качестве тел качения, в том случае параметры подшипников качения выбирают исходя из условий работы соответствующих подшипников качения в данной машине.

Роторно-лопастная машина действует следующим образом (вариант выполнения машины в качестве насоса (компрессора), представлен на фигурах). Описание движения лопастей, актов всасывания и выхлопа представлены на примере одной лопасти 11 (из группы лопастей 11 13) и лопастей 8 и 9 (из группы лопастей 8 10) которые образуют две рабочие камеры 33 и 34 (фиг. 4). Прочие лопасти соответствующих групп связаны жестко между собой и движения их идентичны описываемым для лопасти 11 и лопастей 8 и 9. При угле поворота 0o выходного вала 18, т.е. в положении, изображенном на фиг. 1 и 3, лопасти 8 и 11 сведены вместе эксцентриками 21 и 22 через шайбы 27 и 28 и диски 31 и 32.

Лопасти 8 10 первой группы закрывают окна 5 7 предназначенные для выхлопа, лопасти 11 13 второй группы закрывают окна 2 4, предназначенные для всасывания. При повороте выходного вала 18 внешним вращающим моментом (по часовой стрелки) водила 19 увлекают валы 20 в переносное движение в том же направлении, обе группы лопастей 8 10 и 11 13 также получают первую составляющую угловой скорости своего движения, т.е. им вал 20 сообщает свою собственную переносную угловую скорость движения в направлении по часовой стрелке. При этом шестерни-сателлиты 23 и 24, обегая зубчатые колеса 25 и 26, приводит соответствующий вал 20 во вращение вокруг его собственной оси с угловой скоростью в 3 раза большей (при данном (см. выше) исполнении машины), чем угловая скорость выходного вала 18; направление вращения валов 20 против часовой стрелки, т.е. противоположное направлению вращения выходного вала 18, так что эксцентрики 21 и 22, находясь на одном валу 20 и имея относительно друг друга противоположно направленные эксцентриситеты, в процессе поворота на 180o (что происходит при повороте выходного вала на 60o) разводят через шайбы 27 и 28, диски связи 31 и 32 лопасти 8; 11, оппозитные стороны которых, расходясь, образуют одну рабочую камеру 34 и сближают лопасти 11; 9, оппозитные стороны которых, сходясь, сводят на нет объем другой рабочей камеры 34.

Поворот выходного вала 18 на 60o (фиг. 3 и 4) и вала 20 на 180o сопровождается всасыванием в расширяющуюся рабочую камеру 33 через открывающее окно 2 и выхлопом из уменьшающейся рабочей камеры 34 через открывающееся окно 5. В положении выходного вала 18 при повороте последнего на 60o (и вала 20 на 180o) лопасти 8 10 первой группы закрывают впускные окна 5 7.

Дальнейший поворот выходного вала 18 на угол от 60o до 120o (фиг. 6 и 7) и вала 20 на угол от 180 до 360o приводит к тому, что эксцентрики 21 и 22 (через шайбы 27 и 28 и диски связи 31 и 32) разводят лопасти 9; 11, оппозитные стороны которых, расходясь, образуют одну рабочую камеру 34 и сближают лопасти 8; 11, оппозитные стороны которых, сходясь, сводят на нет объем другой рабочей камеры 33. Это сопровождается всасыванием в расширяющуюся рабочую камеру 34 через открывающееся окно 3 и выхлопом из уменьшающейся рабочей камеры 33 через открывающееся окно 5.

В положении выходного вала 18 при повороте последнего на 120o (и вала 20 на 360o) лопасти 11 13 второй группы закрывают впускные окна 2 4, лопасти 8 10 первой группы закрывают выхлопные окна 5 7. Таким образом лопасти, повернувшись в итоге вместе с выходным валом 18 на 120o (фиг. 7) и эксцентрики, повернувшись на один оборот 360o, обеспчеивают совершение в каждой рабочей камере индивидуального рабочего цикла, в каждом из которых было всасывание и выхлоп. За один оборот выходного вала 18 (на 360o) выполняется (при данном на фигурах варианте исполнения) три оборота вала 20 с эксцентриками 21; 22 произойдет шесть схождений и шесть расхождений соответствующих оппозитных сторон лопастей, шесть всасываний и шесть выхлопов, таким образом три пары лопастей, связанных кинематически указанным образом, обеспечивают за один оборот выходного вала удвоенное по отношению к числу пар лопастей число рабочих циклов.

Похожие патенты RU2100653C1

название год авторы номер документа
ТУРБОРОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЮГИ 2008
  • Ильиных Юрий Гаврилович
  • Осипов Иван Вячеславович
  • Ильиных Святослав Владимирович
RU2372503C1
Лопастной двигатель внутреннего сгорания 2017
  • Осипов Артур Геннадьевич
  • Портнов Андрей Николаевич
RU2659602C1
ДВУХВАЛЬНЫЙ РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ОРЛОВА И.М. 2008
  • Орлов Игорь Михайлович
  • Орлов Михаил Игоревич
RU2366819C1
Роторная машина 1990
  • Матюшкин Михаил Михайлович
SU1751407A1
Двухроторный двухтактный двигатель внутреннего сгорания 2020
  • Серкин Алексей Валерьевич
RU2763245C1
РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2020
  • Ощепков Захар Петрович
  • Кочергин Виктор Иванович
  • Медведев Владимир Ильич
RU2739300C1
ТУРБОРОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ЮГИ 2007
  • Ильиных Юрий Гаврилович
RU2359141C1
РОТОРНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА 2005
  • Евдокимов Павел Николаевич
RU2299990C1
РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ И МЕХАНИЗМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНО-УГЛОВЫХ ДВИЖЕНИЙ РОТАРА ВО ВРАЩЕНИЕ ВЫХОДНОГО ВАЛА 2007
  • Тимерзянов Рустем Наилевич
RU2362883C2
ОДНОЦИЛИНДРОВЫЙ МНОГОПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ТОР БЛАТОВА) 2008
  • Блатов Ростислав Александрович
RU2393361C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 100 653 C1

Реферат патента 1997 года РОТОРНО-ЛОПАСТНАЯ МАШИНА

Использование: в машинах с циклически изменяющимися объемами рабочих камер, которые могут быть применены в качестве насоса, компрессора, детандера мерного устройства, двигателей внешнего и внутреннего сгорания. Сущность изобретения: ротор-лопастная машина содержит цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, открываемыми и закрываемыми лопастями имеющими возможность вращательно-колебательного движения между корпусом и коаксиально ему смонтированными внутренними цилиндрами и щечками ограничивающими цилиндры с торцев, причем лопасти, образующие рабочие камеры, связаны между собой и выходным валом через механизм связи лопастей. Механизм связи лопастей выполнен в виде жестко закрепленных на выходном валу водил, несущих по меньшей мере один вал, имеющий два эксцентрика и жестко закрепленные шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами, жестко закрепленными на щечках, а эксцентрики выполнены с противоположно направленными эксцентриситетами и каждый через соответствующую шайбу имеющую эксцентрично выполненное отверстие взаимодействующее с эксцентриком, связан со своей группой лопастей посредством диска связи, несущего шайбу, имеющую возможность свободного вращения вокруг эксцентрика и в диске связи. 7 ил.

Формула изобретения RU 2 100 653 C1

Роторно-лопастная машина, содержащая цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, открываемыми и закрываемыми лопастями, имеющими возможность вращательно-колебательного движения между корпусом и коаксиально ему смонтированными внутренними цилиндрами, и щечками, ограничивающими цилиндры с торцев, причем лопасти, образующие рабочие камеры, связаны между собой и выходным валом через механизм связи лопастей, отличающаяся тем, что механизм связи лопастей выполнен в виде жестко закрепленных на выходном валу водил, несущих по меньшей мере один вал, имеющий два эксцентрика и жестко закрепленные шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами, жестко закрепленными на щечках, а эксцентрики выполнены с противоположно направленными эксцентриситетами и каждый через соответствующую шайбу, имеющую эксцентрично выполненное отверстие, взаимодействующее с эксцентриком, связан со своей группой лопастей посредством диска связи несущего шайбу, имеющую возможность свободного вращения вокруг эксцентрика и в диске связи.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2100653C1

GB, патент, 2074652, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 100 653 C1

Авторы

Капаров М.И.

Даты

1997-12-27Публикация

1994-07-25Подача