РОТОРНО-ЛОПАСТНОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ Российский патент 1998 года по МПК F04C2/12 F01C1/12 

Изобретение относится к области энергетики, транспорта, машиностроения и может быть использовано в качестве насоса компрессора, гидромотора и т.д. Известно роторно-лопастное устройство передачи и преобразования энергии (см. патент Великобритании N 795898, кл. 110(2), опубл. 1958).

Наиболее близким аналогом является роторно-лопастное устройство преобразования энергии, включающее корпус с кольцевым каналом с впускным и выпускным окнами, ротор с симметрично расположенными лопастями, перепускной клапан в форме цилиндра с боковой полостью и механизм кинематической связи (см. заявку Германии N 2432781, кл. F 01 C 1/12, опубл. 1976).

Роторно-лопастное устройство передачи и преобразования энергии включает корпус с кольцевым каналом с впускным и выпускными окнами, ротор с симметрично расположенными лопастями, перепускной клапан в форме цилиндра с боковой полостью и механизм кинематической связи. Устройство отличается тем, что кольцевой канал выполнен с кольцевой щелью, через которую лопасти, по форме соответствующие сечению кольцевого канала, соединены с ротором. Перепускной клапан выполнен внутренним относительно кольцевого канала. Соотношение вращения перепускного клапана и ротора составляет 2:1.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении простоты, компактности и надежности в работе роторно-лопастного устройства.

На фиг. 1 - показано роторно-лопастное устройство передачи и преобразования энергии (РЛУППЭ) с внутренним расположением перепускного клапана.

На фиг. 2 - РЛУППЭ с внешним расположением перепускного клапана.

На фиг. 3 - осуществление рабочего хода РЛУППЭ.

На фиг. 4 -6 - осуществление перепуска с клапаном внутреннего расположения.

На фиг. 7 - 9 - осуществление перепуска с клапаном внешнего расположения.

На фиг. 10 - двухсекционное РЛУППЭ с внутренним расположением перепускных клапанов.

На фиг. 11 - двухсекционное РЛУППЭ с внешним расположением перепускных клапанов.

Роторно-лопастное устройство передачи и преобразования энергии (фиг. 1, 2) состоит из корпуса 1 с кольцевым каналом 2, ротора 3 с двумя симметрично расположенными лопастями 4, 5, перепускного клапана 6 и механизма кинематической связи 7.

Кольцевой канал 2 служит для перемещения рабочего тела и может иметь различное сечение. В боковой стенке кольцевого канала, примыкающей к корпусу 1, имеется кольцевая щель 8, через которую осуществляется соединение лопасти с ротором 3. Кольцевой канал снабжен окнами для впуска 9 и выпуска 10 рабочего тела. Лопасти ротора по форме и размерам точно соответствуют сечению кольцевого канала и служат для перемещения рабочего тела внутри него или передачи крутящего момента на вал ротора под воздействием рабочего тела.

Перепускной клапан 6, не создавая препятствий для перемещения лопастей ротора, перекрывает кольцевой канал 2 и принуждает рабочее тело перетекать от впускного окна к выпускному в определенном направлении. Клапан имеет форму цилиндра с боковой полостью и установлен в гнезде 11. Предотвращение перетекания рабочего тела через место установки перепускного клапана при любых его угловых отклонениях обеспечивается тем, что расстояние между отверстиями сопряжения кольцевого канала с гнездом 11 больше, чем расстояние между краями полости перепускного клапана.

Перепускной клапан по своему положению относительно кольцевого канала может быть как внутренним (фиг. 1), так и внешним (фиг. 2).

Механизм кинематической связи 7 обеспечивает синхронное в определенном соотношении и направлении взаимное вращение перепускного клапана и ротора.

Одностороннее вращение осуществляется при внутреннем расположении перепускного клапана - шестернями с внутренним зацеплением зубьев (фиг. 1, 4, 5, 6, 10). Противоположное вращение осуществляется при внешнем расположении перепускного клапана - шестернями с внешним зацеплением зубьев (фиг. 2, 7, 8, 9, 11). В предложенном РЛУППЭ соотношение вращения перепускного клапана и ротора взято как 2:1.

Рабочий цикл РУЛППЭ осуществляется за один оборот ротора и подразделяется на фазу рабочего хода и фазу перепуска. В соответствии с этим кольцевой канал также подразделяется на участки рабочего хода и перепуска. В состав участка рабочего хода входят впускное и выпускное окна и часть кольцевого канала между ними.

Работа РУЛППЭ рассматривается на примере лопасти 4, учитывая, что лопасть 5 осуществляет идентичную работу.

1. Рабочий ход при перемещении рабочего тела (фиг. 1):
- при повороте ротора 3 лопасть 4 приводится в движение и перемещает находящееся в кольцевом канале 2 рабочее тело (в направлении окна 10), которое, натолкнувшись на перепускной клапан, вытесняется лопастью из кольцевого канала через выпускное окно 10;
- под действием силы разрежения через впускное окно 9 в рабочий участок кольцевого канала 2, следом за лопастью 4, проникает новая часть рабочего тела.

2. Рабочий ход при передаче крутящего момента на вал ротора под воздействием рабочего тела (фиг. 1):
- рабочее тело под давлением проникает в рабочий участок канала 2 через впускное окно 9 и давит на лопасть 4, которая перемещается в направлении выпускного окна 10, вращая ротор 3;
- рабочее тело после прохождения лопасти 4 впускного окна 10 вытекает через него из кольцевого канала 2.

3. Перепуск (фиг. 4 - 9):
- в момент приближения лопасти 4 к гнезду 11 перепускной клапан 6 поворачивается к ней своей полостью (фиг. 4, 7);
- лопасть 4 входит в полость перепускного клапана, который поворачивается и освобождает пространство для дальнейшего продвижения лопасти (фиг. 5 - 9).

Данный рабочий цикл можно определить как цикл насоса, а кольцевой канал, где он осуществляется, обозначить как рабочую секцию. Кольцевой канал может быть выполнен с любым количеством рабочих секций, в свою очередь рабочие секции в одном и том же РУЛППЭ могут быть различными по длине участков рабочего хода.

Одна и та же конструкция может работать как в режиме перемещения рабочего тела, так и в режиме передачи крутящего момента на вал ротора под воздействием рабочего тела.

Соотношение количества лопастей ротора и перепускных клапанов, взятое 2: 1, обеспечивает постоянное перекрывание кольцевого канала лопастями, между впускным и выпускным окнами, при любом угловом положении ротора, что предотвращает спонтанное перемещение рабочего тела (между впускным и выпускным окнами).

Роторно-лопастное устройство относится к области энергетики, транспорта, машиностроения и может быть использовано в качестве насоса, компрессора, гидромотора. В кольцевом канале 2 корпуса 1 вращаются лопасти 4, 5 ротора 3, перемещая рабочее тело от впускного окна 9 к выпускному 10. Лопасти по форме соответствуют сечению кольцевого канала и соединены с ротором через щель 8, выполненную в кольцевом канале. Для предотвращения перетекания рабочего тела между окнами установлен перепускной клапан 6 в форме цилиндра с боковой полостью, через которую перемещаются лопасти. Перепускной клапан кинематически связан с ротором в соотношении 2 : 1. 1 з.п.ф-лы, 11 ил.

1. Роторно-лопастное устройство передачи и преобразования энергии, включающее корпус с кольцевым каналом с впускным и выпускным окнами, ротор с симметрично расположенными лопастями, перепускной клапан в форме цилиндра с боковой полостью и механизм кинематической связи, отличающееся тем, что кольцевой канал выполнен с кольцевой щелью, через которую лопасти, по форме соответствующие кольцевого канала, соединены с ротором, а перепускной клапан выполнен внутренним относительно кольцевого канала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соотношение вращения перепускного клапана и ротора составляет 2 : 1.