ОБЪЕМНАЯ СФЕРИЧЕСКАЯ РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2000 года по МПК F01C3/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к машинам объемного действия, и может быть использовано в качестве двигателя, насоса или компрессора.

Известна объемная сферическая роторная машина, содержащая корпус с четырьмя впускными-выпускными каналами, состоящий из двух полукорпусов, соединенных между собой, и размещенные в сферической полости корпуса три ротора, образующие четыре рабочих камеры, центральный ротор соединен с каждой стороны диаметральным шарниром с соответствующим секторным ротором, причем полукорпуса соединены жестко посредством фланца (см. авт.свид. СССР N 600323, F 04 С 2/00, F 01 С 1/00, 1978).

Недостатком известного устройства является невозможность изменения фазозадающего угла и угла прецессии машины. Задачей изобретения является повышение эффективности машины путем оптимизации ее рабочего цикла в широком диапазоне скоростей вращения роторов, а также увеличения производительности и ресурса машины.

Технический результат заключается в обеспечении возможности изменения фазозадающего угла и угла прецессии, что позволяет оптимизировать рабочий цикл машины и решить указанную задачу изобретения.

Технический результат достигается тем, что в объемной сферической роторной машине, содержащей корпус с четырьмя впускными-выпускными каналами, состоящий из двух полукорпусов, соединенных между собой, и размещенные в сферической полости корпуса три ротора, образующие четыре рабочих камеры, центральный ротор соединен с каждой стороны диаметральным шарниром с соответствующим секторным ротором, полукорпуса соединены с возможностью их углового смещения относительно друг друга и нулевого меридиана.

Кроме того, полукорпуса могут быть соединены между собой в экваториальной плоскости, в каждом меридианном сечении равноудаленной от полюсов машины, образованных пересечением осей вращения секторных роторов с камерообразующей сферической поверхностью корпуса.

Кроме того, один из полукорпусов может иметь кольцевую проточку, в которую входит кольцевой выступ другого полукорпуса, образуя центрирующее устройство.

Сущность предложения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана объемная сферическая роторная машина, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, с повернутыми на 90 градусов роторами; на фиг. 3 - сечение по осям впускного и выпускного каналов в момент смены циклов в рабочих камерах; на фиг. 4 - система координат машины, аналог географических координат,
- точки А, В - полюса машины - образованы пересечением осей вращения секторных роторов с камерообразующей сферической поверхностью корпуса;
- угол α - угол прецессии машины;
- дуга ACB - нулевой меридиан - линия на сферической поверхности, соединяющая кратчайшим путем полюса машины,
- экватор - линия на сферической поверхности, равноудаленная от полюсов в каждом меридианном сечении - окружность с точками PC;
- линия AMPB - меридианное сечение сферы; АС=CB; АР=PB, где точка М имеет координаты: широта - угол Ψ, долгота - угол α.
Объемная сферическая роторная машина имеет корпус, состоящий из двух полукорпусов 1 и 2, соединенных между собой хомутом 3. В сферической полости корпуса размещены три ротора. Центральный ротор 4 соединен с каждой стороны диаметральным шарниром с соответствующим секторным ротором 5 или 6. Каждый секторный ротор 5 или 6 состоит из шарового сектора, выполненного заодно с валом 7, 8. Роторы 4,5,6 образуют четыре камеры: камеры 9 и 10 (фиг. 1), смежные с секторным ротором 5, и камеры 11 и 12 (фиг. 2), смежные с секторным ротором 6. Валы 7 и 8 установлены в полукорпусах 1,2 в подшипниковых узлах с коренными подшипниками 13 и 14.

Полукорпуса 1 и 2 соединены между собой в экваториальной плоскости, равноудаленной от полюсов машины в каждом меридианном сечении. В одном из полукорпусов 1 имеется кольцевая проточка, в которую входит кольцевой выступ другого полукорпуса 2, образуя центрирующее устройство.

Полукорпуса 1,2 скреплены между собой хомутом 3, обеспечивающим возможность их углового смещения относительно друг друга и нулевого меридиана.

Машина работает следующим образом.

В каналы 16,17 подается под давлением рабочее тело. При прохождении роторами 4,5,6 положения смены циклов (фиг. 3) рабочее тело поступает в взведенную рабочую камеру 10 из канала 17, и в камеру 11 из канала 17. Происходит наддув этих камер 16,17, и совершается рабочий ход, называемый рабочим циклом. Одновременно с этим в смежных камерах 9 и 12, открытых и сообщающихся с выпускными каналами 15,18 происходит истечение рабочего тела с одновременным уменьшением объема этих камер 9, 12.

Взаимное угловое смещение полукорпусов 1 и 2 позволяет изменять значение фазозадающего угла, что дает возможность оптимизировать рабочий цикл машины в широком диапазоне скоростей вращения роторов. При угловом смещении полукорпусов 1,2 одновременно с изменением фазозадающего угла происходит изменение угла прецессии, которое может быть использовано с положительным результатом. При уменьшении угла прецессии несколько уменьшается объем рабочей камеры, но при этом увеличивается объем взведенной камеры, в которой с ростом скорости вращения роторов увеличивается количество отработанного рабочего тела, не успевающего покинуть взводимую камеру. Уменьшение угла прецессии с ростом скорости вращения роторов снижает нагрузки в роторном узле, обусловленные динамикой и кинематикой машины.

Перечисленные особенности позволяют повысить эффективность машины в широком диапазоне скоростей вращения роторов, снизить нагрузки в роторном узле, что увеличивает производительность и ресурс машины.

Изобретение относится к машинам объемного действия и может быть использовано в качестве двигателя, насоса или компрессора. Корпус машины состоит из двух полукорпусов 1, 2. В сферической полости корпуса размещены три ротора 4, 5, 6, разделяющие сферическую полость корпуса на четыре рабочие камеры 9-12. Центральный ротор 4 соединен с каждой стороны с соответствующим секторным ротором 5 или 6. Полукорпуса 1, 2 соединены между собой хомутом 3 с возможностью их углового смещения относительно друг друга и нулевого меридиана. Они соединены в экваториальной плоскости, в каждом меридианном сечении равноудаленной от полюсов машины, образованных пересечением осей вращения секторных роторов 5, 6 с камерообразующей сферической поверхностью корпуса. Полукорпус 1 имеет кольцевую проточку, в которую входит кольцевой выступ другого полукорпуса 2, образуя центрирующее устройство. Обеспечивается возможность изменения фазозадающего угла и угла прецессии, что позволяет оптимизировать рабочий цикл машины. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Объемная сферическая роторная машина, содержащая корпус с четырьмя впускными-выпускными каналами, состоящий из двух полукорпусов, соединенных между собой, и размещенные в сферической полости корпуса три ротора, образующие четыре рабочих камеры, центральный ротор соединен с каждой стороны диаметральным шарниром с соответствующим секторным ротором, отличающаяся тем, что полукорпуса соединены с возможностью их углового смещения относительно друг друга и нулевого меридиана. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что полукорпуса соединены между собой в экваториальной плоскости, в каждом меридианном сечении равноудаленной от полюсов машины, образованных пересечением осей вращения секторных роторов с камерообразующей сферической поверхностью корпуса. 3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что один из полукорпусов имеет кольцевую проточку, в которую входит кольцевой выступ другого полукорпуса, образуя центрирующее устройство.