РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2001 года по МПК F01C1/00 

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

Известна роторная машина, содержащая корпус, два ротора, пару лопастей, установленных на коаксиальных валах и связанных механизмом преобразования [1].

Известна роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри цилиндра расположены лопасти с роликами, которые делят полость на четыре замкнутых объема, и механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной. В лопасти через сквозные отверстия вставлены эксцентриковые валы с роликами. В торцевых крышках спрофилированы цилиндрические поверхности симметрично в диаметрально противоположных направлениях с радиусом, смещенным от центра вращения лопастей по вертикали в координатной сетке на величину плюс-минус эксцентриситета и радиусом, смещенным по горизонтали симметрично относительно центра вращения на величину (k) [2].

Недостатком известной роторной машины является то, что значительные нагрузки распределяются на малую площадь контакта роликов и радиальных направляющих крестообразного механизма связи.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены две лопасти с роликами и валами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной, причем крепление валов с роликами, контактирующих с крестовиной механизма связи, осуществляется установкой последних на двух опорах в разборных лопастях, 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 [3].

Недостатком известной роторной машины является то, что значительные нагрузки распределяются на малую площадь контакта роликов и направляющих крестообразного механизма связи, а также заклинивание механизма связи из-за жесткой установки валов с роликами, контактирующих с крестовиной, в круглых отверстиях сборных лопастей.

Задачей изобретения является снижение удельных нагрузок и устранение заклинивания механизма связи, что достигается изменением формы и способа крепления роликов на валах, контактирующих с направляющими крестовины механизма связи, и их подвижной установкой в разборных лопастях.

Технический результат достигается тем, что в роторной машине, содержащей 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, причем крепление валов с роликами, контактирующих с крестовиной механизма связи, осуществляется установкой последних на двух опорах в разборных лопастях, 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, согласно изобретению, в лопасти через сквозные отверстия вставлены подпружиненные удлиненные валы с роликами на концах, в средней части которых имеется диск, монолитно выполненный с ними, цилиндрическая поверхность которого спрофилирована в виде шестигранника, с обоих сторон от дисков на удлиненных валах имеются параллельные лыски, поверхность которых ориентирована в радиальном направлении по оси симметрии лопасти и контактирует с плоской поверхностью вырезанных в радиальном направлении продолговатых отверстий в лопастях, причем для выхода в обе стороны удлиненных валов в обоих лопастях предусмотрены сегментные вырезы.

Анализ прототипа показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией валов, выполненных монолитно с дисками, формой цилиндрической поверхности дисков в виде шестигранников, контактирующих с направляющими крестовины механизма связи, и формой отверстий, вырезанных в радиальном направлении в лопастях.

На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 представлены продольный и поперечные разрезы роторной машины.

Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус 1 с торцевыми крышками 2, внутри цилиндра расположены две лопасти 3, 4, установленные на подшипниках 5, 6 в торцевых крышках 2,7. Лопасти 3, 4 связаны крестовиной 8, монолитно выполненной с валом 9, через подпружиненные удлиненные валы 10 с дисками 11 и роликами 12 на концах. Диски 11 расположены посредине удлиненных валов 10 и выполнены монолитно с ними, цилиндрическая поверхность дисков спрофилирована в виде шестигранника. С обоих сторон от дисков 11, на удлиненных валах 10, имеются параллельные лыски 13, поверхности которых контактируют с плоской поверхностью вырезанных в радиальном направлении продолговатых отверстий 14 в лопастях 3, 4. Поверхность шестигранного диска 11 контактирует с направляющими крестовины 8 вала 9, пружины 15 установлены симметрично в диаметрально противоположных направлениях в профилированных дисках лопастей 3, 4, свободные концы которых выходят в радиальном направлении и поджимают удлиненные валы 10 до контакта роликов 12 к цилиндрической поверхности 16 торцевых крышек 2. Вал 9 установлен в подшипниковых опорах 17 крышек 7 и зафиксирован крышками 18. Для выхода в обе стороны удлиненных валов 10 в обоих лопастях 3, 4 предусмотрены сегментные вырезы 21.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1, торцевые поверхности крышек 2 образуют рабочие камеры 19 (фиг. 3) переменного объема. При работе машины в режиме двигателя внутреннего сгорания в ней может быть предусмотрена свеча зажигания 20.

В ближайшем аналоге движение механизма связи происходит по траектории, приблизительно совпадающей с укороченной эпициклойдой.

Для придания движения по нужной траектории удлиненные валы 10 с шестигранным диском 11, лысками 13 и роликами 12 установлены в продолговатых отверстиях 14, плоская поверхность которых ориентирована параллельно оси симметрии профилированных дисков лопастей 3, 4, что дает возможность колебания в радиальном направлении удлиненного вала 10, обеспечивая тем самым постоянный параллельный контакт шестигранной поверхности диска 11 с направляющей крестовины 8, которая в свою очередь постоянно в радиальном направлении отжимает на периферию удлиненные валы 10. Ограничение перемещения в радиальном направлении происходит через ролики 12, движение которых происходит по нужной траектории, в торцевых крышках 2 по профилированной цилиндрической поверхности 16, обеспечивая контакт шестигранного диска 11 с направляющими крестовины 8, тем самым сближая или разводя лопасти 3, 4. При вращении, когда происходит разрыв контакта шестигранного диска 11 с направляющими крестовины 8 и нарушается постоянный отжим удлиненных валов 10 к периферии от центра вращения на малых оборотах, предусмотрена пружина 15, которая обеспечивает постоянное подпружинивание удлиненного вала 10 и соблюдение нужной траектории во всех режимах вращения.

Установка шестигранных дисков 11 посредине удлиненных валов 10 с плоскими поверхностями, контактирующих с направляющими крестовины 8 и наличие лысок 13 на удлиненных валах 10, причем лыски 12 контактируют с плоской поверхностью продолговатых отверстий 14, обеспечивает большую площадь соприкосновения лопастей и крестовины, механизма связи, что снижает удельную погрузку.

Таким образом, введение в лопасти подпружиненных удлиненных валов с монолитными шестигранными дисками и лысками и выполнение продолговатых отверстий и лопастях убирают заклинивание механизма связи и обеспечивают снижение удельных нагрузок, приходящихся на площадь контакта шестигранных дисков на удлиненных вазах и направляющих крестообразного механизма связи.

Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство N 1244356, кл. F 01 C 1/063 Бюл. 26, 1986.

2. Патент 2103519, кл. F 01 C 1/00 Бюл.3, 1998.

3. Патент 2117766, кл. F 01 C 1/063 Бюл. 23, 1998.

Изобретение может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. Роторная машина содержит цилиндрический корпус, 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. Крепление валов с роликами, контактирующих с крестовиной, осуществляется установкой последних на двух опорах в разборных лопастях, состоящих из набора профилированных вставок, накладок и дисков, содержащих отверстия и сегментные вырезы. В лопасти через сквозные отверстия вставлены подпружиненные валы с роликами на концах, в средней части которых имеется диск, монолитно выполненный с ними, цилиндрическая поверхность которого спрофилирована в виде шестигранника. На валах с обеих сторон от дисков имеются параллельные лыски, контактирующие с плоской поверхностью вырезанных в радиальном направлении продолговатых отверстий в лопастях. Для симметричного выхода удлиненных валов в лопастях предусмотрены сегментные вырезы. Снижаются удельные нагрузки, устраняется заклинивание механизма связи. 3 ил.

Роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены две лопасти с роликами и валами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения - механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной, причем крепления валов с роликами, контактирующих с направляющими крестовины механизма связи, осуществляется установкой последних на двух опорах в разборных лопастях, одна состоит из двух одинаково спрофилированных дисков с двумя отверстиями в них, расположенными симметрично относительно оси вращения в диаметрально противоположных направления, 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 частью, отличающаяся тем, что в лопасти через сквозные отверстия вставлены подпружиненные удлиненные валы с роликами на концах, в средней части которых имеется диск, монолитно выполненный с ними, цилиндрическая поверхность которого спрофилирована в виде шестигранника, с обеих сторон от дисков на удлиненных валах имеются параллельные лыски, поверхность которых ориентирована в радиальном направлении по оси симметрии лопасти и контактирует с плоской поверхностью вырезанных в радиальном направлении продолговатых отверстий в лопастях, причем для выхода в обе стороны удлиненных валов в обеих лопастях предусмотрены сегментные вырезы.