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, выбранная в качестве ближайшего аналога, 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 валы с роликами, которые снабжены эксцентриками. 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 (RU 2103519 C1, 27.01.1998, F 01 C 1/00).

Недостатком известной роторной машины является повышенная вибрация, вызванная разбалансировкой эксцентриковых валов с роликами вставленных в сквозные отверстия лопастей, которые могут самопроизвольно проворачиваться, когда они поочередно находятся вне зоны контакта с направляющими крестовины механизма связи.

Задачей изобретения является устранение разбалансировки, что достигается изменением конструкции торцевых крышек и установкой дополнительного ролика на концах эксцентриковых валов.

Технический результат достигается тем, что в роторной машине, содержащей полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри цилиндра расположены лопасти с роликами, которые делят полость корпуса на четыре замкнутых объема, и механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной. В лопасти через сквозные отверстия вставлены валы с роликами, которые снабжены эксцентриками. 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. Согласно изобретению, на концах эксцентриковых валов установлены дополнительные ролики, диаметры которых меньше диаметра роликов, контактирующих с спрофилированной поверхностью в торцевых крышках, а в торцевых крышках в диаметрально противоположном направлении от центра вращения лопастей на величину минус эксцентриситета (-е) спрофилированы сегментные выступы с радиусом:
R = r₁ - r₃,
где R - радиус спрофилированной цилиндрической поверхности сегментного выступа в торцевой крышке от центра вращения лопастей по вертикали в координатной сетке на величину (-е);
r₁ - радиус окружности, описываемой осью эксцентрика относительно центра вращения механизма синхронизации в диапазоне 2 ϕ,
где ϕ - угол между вертикальной осью симметрии и линией, проходящей через центр вращения лопастей и точку пересечения двух окружностей с радиусами r₁ и r₂;
где r₂ - радиус окружности, описываемой осью средней части симметричного эксцентрикового вала относительно центра вращения лопастей (фиг. 1);
r₃ - радиус дополнительного ролика.

Анализ ближайшего аналога показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией роторных крышек, установкой на один конец эксцентриковых валов дополнительных роликов уменьшенного диаметра.

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

Машина содержит полый цилиндрический корпус 1, в котором размещены две лопасти 2, установленные на подшипниках 3 в торцевых крышках 4. Лопасти 2 связаны крестовиной 5, монолитно выполненной с валом 6, через эксцентриковые валы 7, на которых установлены ролики 8, 9 и уменьшенного диаметра 10. Ролики 8 контактируют с направляющими крестовины 5 вала 6, а ролики 9 соприкасаются с цилиндрической поверхностью 11 торцевых крышек 4, причем вне зоны контакта роликов 8 с направляющей крестовины 5; ролики уменьшенного диаметра 10 контактируют с цилиндрической поверхностью 12 сегментных выступов 13, спрофилированных с радиусом R в торцевых крышках 4.

Вал 6 установлен в подшипниковых опорах 14 крышек 15 и зафиксирован крышками 16.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1, торцевые поверхности крышек 4 с лопастями 2 образуют рабочие камеры переменного объема. При работе машины в режиме двигателя внутреннего сгорания в ней может быть предусмотрена свеча зажигания 17.

При вращении крестовины 5 механизма связи эксцентриковые валы 7, установленные в лопастях 2, поочередно выходят из зацепления с направляющими крестовины 5, что приводит к разбалансировке за счет самопроизвольного проворачивания эксцентрикового вала 7, последнее устраняется движением дополнительного ролика 10 по спрофилированной цилиндрической поверхности сегментного выступа 13, причем диаметр ролика 10 выполнен меньшим, чем диаметр ролика 9, тем самым обеспечивается независимое движение роликов 10, 9 по спрофилированным поверхностям 12, 11 торцевых крышек 4.

Движение ролика 10 по спрофилированной цилиндрической поверхности 12 сегментных выступов 13 повторяет траекторию движения диаметрально противоположного ролика 8, который находится в контакте с направляющими крестовины 5, а ролик 9 поддерживает строгое движение по траектории спрофилированных цилиндрических поверхностей 11 в торцевых крышках 4.

Таким образом, введение в торцевые крышки сегментных выступов с цилиндрическими спрофилированными поверхностями и установка на эксцентриковых валах дополнительных роликов уменьшенного диаметра позволяют синхронизировать движение эксцентрикового вала, находящегося вне зоны контакта с направляющими крестовины механизма связи с диаметрально противоположным эксцентриковым валом, находящимся в контакте с направляющими крестовины, и убрать несбалансированность эксцентриковых валов.

Изобретение может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. Роторная машина содержит 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 валы с роликами, которые снабжены эксцентриками. 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 концах эксцентриковых валов установлены дополнительные ролики, диаметры которых меньше диаметра роликов, контактирующих с профилированной поверхностью в торцевых крышках, в которых в диаметрально противоположном направлении от центра вращения лопастей на величину минус эксцентриситета спрофилированы сегментные выступы. Устраняется разбалансировка. 2 ил.

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 валы с роликами, которые снабжены эксцентриками, а 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, отличающаяся тем, что на концах эксцентриковых валов установлены дополнительные ролики, диаметры, которых меньше диаметра роликов, контактирующих с профилированной поверхностью в торцевых крышках, а в торцевых крышках в диаметрально противоположном направлении от центра вращения лопастей на величину минус эксцентриситета (-е) спрофилированы сегментные выступы с радиусом
R = r₁ - r₃,
где R - радиус спрофилированной цилиндрической поверхности сегментного выступа в торцевой крышке от центра вращения лопастей по вертикали в координатной сетке на величину (-е);
r₁ - радиус окружности, описываемой осью эксцентрика относительно центра вращения механизма синхронизации в диапазоне 2ϕ, где ϕ - угол между вертикальной осью симметрии и линией, проходящей через центр вращения лопастей и точку пересечения двух окружностей с радиусами r₁ и r₂, где r₂ - радиус окружности, описываемой осью средней части симметричного эксцентрикового вала относительно центра вращения лопастей;
r₃ - радиус дополнительного ролика.