РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 1998 года по МПК F01C1/63 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к объемным роторным машинам, и может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания.

Известна роторная машина объемного типа с регулируемой величиной минимального объема, содержащая полый цилиндрический корпус, внутри которого установлены две пары лопастей, жестко соединенных с двумя соосными валами, и механизм синхронизации движения лопастей [1].

Известна также роторная машина, содержащая корпус, два ротора, выполненных в виде торцевых дисков с пустотелыми лопастями, установленных на коаксиальных валах и связанных механизмом преобразования, и выходной вал, подвижно соединенный с внутренним коаксиальным валом [2].

Недостатком известных роторных машин является неравномерное восприятие нагрузок механизмом синхронизации и несбалансированность его элементов.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа роторно-лопастная машина с механизмом синхронизации [3] , содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены две лопасти с валами и роликами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и, эксцентрично их оси вращения, механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной.

Недостатком известной роторной машины является консольное закрепление валов с роликами в лопастях. Технической задачей изобретения является устранение изгибающих нагрузок, которые передаются через ролики на валы, консольно закрепленные в лопастях, что достигается изменением конструкции лопастей и установкой валов с роликами на две опоры.

Одна из лопастей содержит два диска, каждый из которых имеет на периферии два трапециевидных сегментов выступа и пару отверстий для установки валов. Выступы и отверстия расположены на одной линии, симметрично в диаметрально противоположных направлениях относительно оси вращения лопастей. Диски соединяются между собой через две вставки, спрофилированных аналогично выступам.

Другая лопасть состоит из трех профилированных дисков, один из них имеет полую цилиндрическую часть, а два других аналогичны вышеописанным с четырьмя профилированными накладками и сегментными вырезами, расположенными симметрично относительно оси вращения лопастей, перпендикулярно диаметру, проходящему через центры двух отверстий.

Анализ прототипа показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией лопастей и установкой в низ валов, контактирующих с механизмом связи.

На фиг.1, 2 представлена роторная машина, продольный и поперечный разрезы; на фиг.3, 4 - разборные лопасти.

Машина содержит корпус 1, в котором размещены лопасти 2, 3, установленные на подшипниках 4, 5 в торцевых крышках 6, 21.

Лопасти 2, 3 состоят из двух пар одинаковых дисков 7, 8 и диска 9 с полой цилиндрической частью, каждый из которых имеет на периферии два трапециевидных сегментных выступа, две вставки 11 и две пары накладок 12, спрофилированных аналогично выступам 10.

Лопасть 3 собрана из пары дисков с накладками 12, прикрепленными с двух сторон к выступам 10 диска 9, и размещена внутри лопасти 2. Последняя состоит из пары дисков 7, соединенных между собой через вставки 11 на выступах 10.

В полой цилиндрической части диска 9 находится крестовина 13, монолитно выполненная с валом 14, контактирующая через ролики 15 с валами 16, 17. Валы 16 проходят через вырезы 18 в дисках 8 и устанавливаются в отверстия 19 дисков 7, а валы 17, соответственно, в отверстия 19 дисков 8.

Вал 14 установлен в подшипниковых опорах 20 крышек 21 и зафиксирован крышками 22.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1, торцевых крышек 6, профилированные поверхности лопастей 2, 3, вставки и накладки в виде трапециевидных сегментов 10 образуют рабочие камеры 23 переменного объема.

В режиме насоса или компрессора машина работает следующим образом.

Вращение выходного вала 14 преобразует движение лопастей 2, 3 при помощи крестовины 13 в неравномерное вращение, которое приводит к изменению объемов рабочих камер 23.

В режиме двигателя внутреннего сгорания предусмотрена свеча зажигания 24, и машина работает следующим образом.

В рабочих камерах 23 протекают термодинамические циклы, в результате которых лопастям 2, 3 сообщается неравномерное вращение, преобразующееся через валы 16, 17 с роликами 15 в равномерное движение выходного вала 14.

Таким образом установка валов 16, 17 на две опоры за счет изменения конструкции лопастей 2, 3 увеличивает прочность, надежность устройства.

Роторная машина может быть использована в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус, который делится двумя лопастями (2, 3) с валами и роликами на четыре замкнутых объема и имеет торцевые крышки. Механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной установлен эксцентрично оси вращения лопастей (2, 3). Устранение изгибающих моментов при консольном закреплении валов, контактирующих с крестовиной (13) механизм связи, осуществляется установкой последних на две опоры за счет изменения конструкции лопастей (2, 3), которые выполнены разборными и состоят из набора профилированных вставок, накладок и дисков, содержащих отверстия и сегментные вырезы. Устраняются изгибающие нагрузки. 4 ил.

Роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены две лопасти с роликами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной, отличающаяся тем, что крепление валов, контактирующих с крестовиной механизма связи, осуществляется установкой последних на двух опорах за счет изменения конструкции лопастей, которые выполнены разборными, одна состоит из двух одинаково спрофилированных дисков с двумя отверстиями в них, расположенными симметрично относительно оси вращения в диаметрально противоположных направлениях, соединенных двумя профилированными вставками, другая состоит из двух аналогичных дисков с четырьмя профилированными накладками, сегментными вырезами для вала, расположенными симметрично относительно оси вращения лопастей, перпендикулярно к диаметру, проходящему через два отверстия, и третьего спрофилированного диска с полой цилиндрической внутренней частью.