РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 1999 года по МПК F02B53/00 F02B55/02 F01C3/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, и может быть использовано в различных областях народного хозяйства.

Из предшествующего уровня техники известна роторная машина (см. патент РФ N 1767200, кл. F 01 C 3/00, 1992 г.), содержащая полый корпус в виде шарового пояса с торцевыми коническими стенками, соосными шаровому поясу и обращенными вершинами друг к другу, втулку, выполненную в виде шарового пояса, расположенную внутри корпуса и снабженную радиальной лопастью, ротор, установленный в корпусе на шаровой опоре и снабженный дисковым разделителем, при этом лопасть размещена в ответном пазу дискового разделителя и связана с ним посредством двух сегментных втулок. Вал ротора расположен под углом к оси корпуса, а ось вала проходит через общий центр шарового пояса корпуса и втулки, расположенный в корпусе с возможностью вращения вокруг общей оси.

Недостатками известной роторной машины являются сложность конструкции корпуса, а также невозможность регулировки степени сжатия рабочей среды.

Известна также роторная машина (см. патент Германии N 2913608, кл. F 01 C 3/06, 1980 г.), взятая в качестве прототипа и содержащая цилиндрический корпус и размещенные в нем неподвижно закрепленный на валу диск с радиальными лопастями и дисковый разделитель, в пазах которого размещены лопасти, при этом ось вращения дискового разделителя расположена под острым углом к оси вала.

Недостаток известной машины заключается в том, что она имеет ограниченные технико-эксплуатационные возможности, поскольку отсутствуют средства регулировки степени сжатия рабочей среды и изменения направления движения рабочей среды.

В основу изобретения поставлена задача разработать роторную машину, конструктивное выполнение которой обеспечило бы возможность регулировки степени сжатия рабочей среды, а также возможность изменения направления движения рабочей среды, что привело бы к расширению технико-эксплуатационных возможностей роторной машины.

Поставленная задача решена тем, что роторная машина, содержащая корпус с цилиндрической полостью, вал и размещенные в полости с возможностью совместного вращения первый диск с радиальными лопастями и дисковый разделитель, в пазах которого размещены лопасти, согласно изобретению, дополнительно содержит второй диск, который расположен параллельно первому диску и жестко соединен с лопастями, средство фиксации корпуса в заданном положении относительно вала и упорные подшипники, на цилиндрической поверхности полости корпуса симметрично относительно ее плоских стенок выполнена кольцевая проточка в форме внутреннего шарового пояса, с поверхностью которого связан с возможностью вращения дисковый разделитель, выполненный с выпуклыми коническими торцевыми поверхностями и снабженный сферической втулкой, неподвижно закрепленной на валу, причем центр сферической втулки совмещен с геометрическим центром поверхности внутреннего шарового пояса кольцевой проточки, дисковый разделитель связан с возможностью возвратного перемещения с лопастями, в дисках выполнены осевые отверстия с боковой поверхностью, соответствующей поверхности внутреннего шарового пояса с центром, совпадающим с центром сферической втулки, при этом цилиндрические поверхности обоих дисков через уплотнения связаны с возможностью вращения с соответствующими цилиндрическими участками поверхности полости корпуса, поверхности внутренних шаровых поясов обоих дисков через уплотнения связаны с возможностью перемещения с поверхностью сферической втулки, а упорные подшипники качения размещены между внешними плоскими поверхностями обоих дисков и соответствующими плоскими поверхностями полости корпуса.

Такое выполнение роторной машины обеспечивает не только возможность плавной регулировки степени сжатия рабочей среды, но и изменение направления движения рабочей среды за счет возможности поворота и фиксации в требуемом положении корпуса роторной машины совместно с первым и вторым дисками, жестко соединенными между собой лопастями относительно оси, перпендикулярной оси вала и проходящей через геометрический центр шаровой втулки дискового разделителя. Вследствие чего расширяются технико-эксплуатационные возможности роторной машины.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично показана предлагаемая роторная машина, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Роторная машина содержит разъемный корпус 1, закрепленный на основании 2 с возможностью поворота на угол и фиксации (на чертеже не показано) в заданном положении, вал 3, установленный в подшипниках 4 и на котором размещен дисковый разделитель 5. Дисковый разделитель 5 выполнен с выпуклыми коническими торцевыми поверхностями и сферической втулкой 6, неподвижно закрепленной на валу 3, например с помощью стопорных колец 7 и шпонки 8. Кроме того, роторная машина содержит первый 9 и второй 10 диски, расположенные в параллельных плоскостях и жестко соединенные между собой посредством радиальных лопастей 11, которые расположены на одинаковом угловом расстоянии друг от друга и в секторных пазах, выполненных в дисковом разделителе 5. Дисковый разделитель 5 снабжен также П-образными пластинами 12 из износостойкого материала, которые размещены в пазах, выполненных по периметру каждого выступа 13. Торцевые поверхности 14 П-образных пластин 12, взаимодействующие с боковыми поверхностями смежных лопастей 11, выполнены цилиндрической формы, что обеспечивает перемещение дискового разделителя 5 относительно лопастей 11 без образования зазоров.

Дисковый разделитель 5 с размещенными в его секторных пазах лопастями 11, которые жестко соединены с дисками 9 и 10 размещены с возможностью совместного вращения в цилиндрической полости корпуса 1, при этом на цилиндрической поверхности полости корпуса симметрично относительно плоских стенок корпуса 1 выполнена кольцевая проточка 15 в форме внутреннего шарового пояса, геометрический центр которого совмещен с геометрическим центром сферической втулки 6. В дисках 9 и 10 выполнены осевые отверстия с боковой поверхностью, соответствующей поверхности внутреннего шарового пояса с центром, совпадающим с геометрическим центром сферической втулки 6. Поверхности внутренних шаровых поясов дисков 9 и 10 через уплотнения 16 и 17 связаны с поверхностью сферической втулки 6 с возможностью одновременного поворота корпуса 1, дисков 9 и 10 с лопастями 11 вокруг оси 18, перпендикулярной оси вала 3. Цилиндрические поверхности дисков 9 и 10 через соответствующие уплотнения 19 связаны с возможностью вращения с соответствующими цилиндрическими участками поверхности полости корпуса 1. Уплотнения 19 выполнены в предпочтительном варианте в виде прямоугольных колец, расположенных последовательно по окружности дисков 9 и 10 и вплотную друг к другу в пазах, выполненных на лопастях 11 (на фиг. 1 показаны пунктиром). Между внешними плоскими поверхностями дисков 9 и 10 и соответствующими плоскими поверхностями полости корпуса 1 установлены упорные подшипники 20. Впускные и выпускные окна выполнены в корпусе 1 попарно напротив друг друга и на чертежах не показаны, поскольку конкретное их размещение зависит от назначения машины (двигатель, насос), а также от числа (одной или двух) всасывающей и выхлопной магистралей.

Роторная машина работает следующим образом.

Перед пуском роторной машины корпус 1 поворачивается вокруг оси 18 на угол, зависящий от требуемой степени сжатия рабочей среды и фиксируется в выбранном положении. Максимальная величина угла наклона корпуса 1 равна α в зависимости от направления движения рабочей среды.

При вращении вала 3 дисковый разделитель 5 взаимодействует с лопастями 11, которые жестко соединены с дисками 9 и 10, например посредством болтов. В результате диски 9 и 10 с лопастями 11 будут вращаться совместно с дисковым разделителем 5 при этом за счет вращения дисков 9 и 10 в плоскостях, расположенных под углом, отличным от 90^o, относительно оси вала 3, будет происходить возвратно-поступательное перемещение выступов 13 относительно поверхностей лопастей 11. Следовательно рабочие камеры, образованные поверхностями смежных лопастей 11 торцевыми коническими поверхностями дискового разделителя 5, поверхностями дисков 9 и 10, на которых закреплены лопасти 11, поверхностью сферической втулки 6 и внутренней поверхностью 15 корпуса 1, перемещаясь по окружности циклически изменяют свой объем от максимального (при проходе впускных отверстий) до минимального (при проходе выпускных отверстий) и от минимального до максимального, причем как уже отмечалось выше, диапазон изменения объема рабочих камер зависит от угла наклона корпуса 1 к оси вала 3.

При реверсе направления рабочей среды осуществляют поворот корпуса 1 вокруг оси 18 в противоположном направлении, а затем его фиксируют в выбранном положении.

Таким образом, использование предлагаемой роторной машины обеспечивает плавную регулировку степени сжатия рабочей среды и ее реверс.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, и может быть использовано в различных областях народного хозяйства. Роторная машина содержит корпус, закрепленный на основании с возможностью поворота вокруг оси, вал, дисковый разделитель, выполненный с выпуклыми коническими торцевыми поверхностями и сферической втулкой. Кроме того, роторная машина содержит первый и второй диски, жестко соединенные между собой с помощью лопастей. Дисковый разделитель 5 снабжен также П-образными пластинами из износостойкого материла. Изобретение позволяет обеспечить возможность регулировки степени сжатия рабочей среды, а также возможность изменения направления движения рабочей среды. 2 ил.

Роторная машина, содержащая корпус с цилиндрической полостью, вал и размещенные в полости с возможностью совместного вращения первый диск с радиальными лопастями и дисковый разделитель, в пазах которого размещены лопасти, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй диск, который расположен параллельно первому диску и жестко соединен с лопастями, средства фиксации корпуса в заданном положении относительно вала и упорные подшипники, на цилиндрической поверхности полости корпуса симметрично относительно ее плоских стенок выполнена кольцевая проточка в форме внутреннего шарового пояса, с поверхностью которого связан с возможностью вращения дисковый разделитель, выполненный с выпуклыми коническими торцевыми поверхностями и снабженный сферической втулкой, неподвижно закрепленной на валу, причем центр сферической втулки совмещен с геометрическим центром поверхности внутреннего шарового пояса кольцевой проточки, дисковый разделитель связан с возможностью возвратного перемещения с лопастями, в дисках выполнены осевые отверстия с боковой поверхностью, соответствующей поверхности внутреннего шарового пояса с центром, совпадающим с центром сферической втулки, при этом цилиндрические поверхности обоих дисков через уплотнения связаны с возможностью вращения с соответствующими цилиндрическими участками поверхности полости корпуса, упорные подшипники размещены между внешними плоскими поверхностями обоих дисков и соответствующим плоскими поверхностями полости корпуса, поверхности внутренних шаровых поясов обоих дисков через уплотнения связаны с поверхностью сферической втулки с возможностью одновременного поворота корпуса и дисков с лопатками вокруг оси, перпендикулярной оси вала и проходящей через центр сферической втулки.