РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2005 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.

Известен роторно-лопастной двигатель, содержащий цилиндрический корпус с всасывающими и выхлопными окнами, торцевую крышку, центральный вал и два лопастных ротора, валы которых установлены на центральном валу соосно. Периодичность изменения скоростей вращения роторов осуществляется механизмом связи, установленным эксцентрично с наружной стороны торцевой крышки, с возможностью его вращения вокруг своей оси на опорных подшипниках. Два водила попарно жестко закреплены на концах валов каждого ротора, а свободные концы водил шарнирно связаны посредством тяг с полуосью, которая входит в радиальный паз третьего ведомого водила [Патент РФ 2054122, F 01 С 1/00, F 04 С 2/00, 1996].

Причиной, препятствующей достижению требуемого результата известного роторно-лопастного двигателя, является то, что тяги, соединяющие водила лопастных роторов, периодически изменяют свое направление на противоположное при вращении, что приводит к значительным инерционным нагрузкам и уменьшает надежность двигателя.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый цилиндрический корпус, в котором установлены две поворотные лопасти, боковые диски и рабочий вал, а также выходной вал и механизм преобразования движения, имеющий две пары эллиптических шестерен. Одна из шестерен каждой пары установлена на выходном валу, другая связана с лопастями. Каждая из шестерен жестко связана с одним из рабочих валов и одним из боковых дисков [Патент РФ 2043521, F 02 В 53/00, F 01 С 1/00, 1995].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата данного роторного двигателя, является наличие выходного вала, который уменьшает размеры полезного объема двигателя, что приводит к снижению КПД, кроме того, консольное крепление поворотных лопастей к боковым дискам уменьшают прочность и надежность соединения.

Наиболее близкой по существенным признакам к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа роторная машина [Патент РФ 2211336, F 01 С 1/063, 2003], содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены соосно две лопасти, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема. Механизм связи лопастей состоит из двух пар дисков. Между ними установлены по две эллиптические шестерни. В каждой паре дисков подвижно установлены на фасонных шпильках эллиптические шестерни в диаметрально противоположных направлениях, входящие в зацепление с другой парой эллиптических шестерен, жестко установленных на пустотелых валах соосной лопасти.

Причина, препятствующая достижению требуемого технического результата известной роторной машины, заключена в механизме связи, в котором эллиптические шестерни установленные на фасонных шпильках подвижно с помощью подшипников между двух дисков, в процессе вращения обкатываются вокруг неподвижных эллиптических шестерен, либо синхронно вращаются вместе с ними, не передавая при этом момент вращения на соосные лопасти.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является возможность передачи момента вращения на соосные лопасти.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в устранении обкатывания подвижных эллиптических шестерен, что достигается изменением конструкции механизма связи лопастей.

Указанный технический результат достигается тем, что известная роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены соосно две сборные лопасти, две пары эллиптических шестерен, при этом одна сборная лопасть имеет спрофилированный диск с четырьмя профилированными накладками, другая сборная лопасть состоит из двух аналогичных дисков с двумя профилированными вставками, спрофилированный диск одной лопасти монолитно соединен с валом посередине, а каждый из двух аналогичных дисков другой лопасти с одной стороны торцевой поверхности по оси вращения имеет монолитно выполненный с ним пустотелый вал, согласно изобретению машина снабжена дополнительными эллиптическими шестернями, жестко установленными на концах соосных валов лопастей, причем одна пара эллиптических шестерен жестко закреплена на вращающемся валу во взаимно перпендикулярном направлении, другая аналогичная пара расположена с другой стороны торцевой крышки в диаметрально противоположном направлении, пары установлены в торцевых пустотелых крышках и входят попарно в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении с дополнительными эллиптическими шестернями.

Анализ прототипа показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией механизма связи соосных валов.

На фиг.1 представлена роторная машина, продольный разрез, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус 1 с торцевыми крышками 6, в котором соосно размещены две сборные лопасти 2, 3. Лопасть 2 установлена в лопасти 3 на подшипниках 4, а лопасть 3 на подшипниках 5 в торцевых крышках 6 и зафиксированы крышками 7.

Сборная лопасть 2 имеет спрофилированный диск 8 (фиг.3), монолитно соединенный с валом 9 посередине, и четыре профилированные накладки 10. Сборная лопасть 3 состоит из двух аналогичных спрофилированному диску 8 дисков 11, каждый из которых с одной стороны торцевой поверхности по оси вращения имеет монолитно выполненные с ними пустотелые валы 12 и две профилированные вставки 13.

Роторная машина содержит две пары эллиптических шестерен, одна пара 14, 15 жестко закреплена на вращающемся валу 16 во взаимно перпендикулярном положении, другая аналогичная пара расположена с другой стороны торцевой крышки 6 в диаметрально противоположном направлении, пары установлены в торцевых пустотелых крышках 17 на подшипниках 18 и зафиксированы крышками 19, входят попарно в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении с эллиптическими шестернями 20, 21, которые жестко установлены на концах соосных пустотелых валов 12 и валов 9, выходящих с обеих сторон торцевых крышек 6.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1 и торцевых крышек 6, профилированные диски сборных лопастей 2, 3, вставки 13 и накладки 10 образуют рабочие камеры 22 переменного объема. В роторной машине предусмотрена свеча зажигания 23, всасывающие 24 и выхлопные окна 25.

В режиме двигателя внутреннего сгорания машина работает следующим образом.

В рабочих камерах 22 протекают термодинамические циклы, в результате которых сборным лопастям 2, 3 и валам 9, 12 сообщается неравномерное вращение, преобразующееся через жестко закрепленные на концах эллиптические шестерни 20, 21, входящие в зацепление с эллиптическими шестернями 14, 15, жестко закрепленными на подвижных валах 16, передающими постоянный момент вращения.

Таким образом, конструкция механизма связи сборных лопастей 2, 3 с эллиптическими шестернями 20, 21, расположенными симметрично с двух сторон торцевых крышек 6 и входящими в зацепление с эллиптическими шестернями 14, 15, обеспечивает передачу момента вращения и дает возможность использовать роторную машину в качестве двигателя внутреннего сгорания, компрессора, насоса.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к объемным роторным машинам, и может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. Машина содержит корпус с крышками, внутри которого установлены соосно две сборные лопасти, две пары эллиптических шестерен. Одна сборная лопасть имеет спрофилированный диск с четырьмя профилированными накладками, другая состоит из двух аналогичных дисков с двумя профилированными вставками. Спрофилированный диск одной лопасти монолитно соединен с валом посередине. Каждый из двух аналогичных дисков другой лопасти с одной стороны торцевой поверхности по оси вращения имеет монолитно выполненный с ним пустотелый вал. Машина снабжена дополнительными эллиптическими шестернями, жестко установленными на концах соосных валов лопастей. Одна пара эллиптических шестерен жестко закреплена на вращающемся валу во взаимно перпендикулярном направлении, другая аналогичная пара расположена с другой стороны торцевой крышки в диаметрально противоположном направлении. Пары установлены в торцевых пустотелых крышках и входят попарно в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении с дополнительными эллиптическими шестернями. Обеспечивается возможность передачи момента вращения на соосные лопасти. 3 ил.

Роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены соосно две сборные лопасти, две пары эллиптических шестерен, при этом одна сборная лопасть имеет спрофилированный диск с четырьмя профилированными накладками, другая сборная лопасть состоит из двух аналогичных дисков с двумя профилированными вставками, спрофилированный диск одной лопасти монолитно соединен с валом посередине, а каждый из двух аналогичных дисков другой лопасти с одной стороны торцевой поверхности по оси вращения имеет монолитно выполненный с ним пустотелый вал, отличающаяся тем, что машина снабжена дополнительными эллиптическими шестернями, жестко установленными на концах соосных валов лопастей, причем одна пара эллиптических шестерен жестко закреплена на вращающемся валу во взаимно перпендикулярном направлении, другая аналогичная пара расположена с другой стороны торцевой крышки в диаметрально противоположном направлении, пары установлены в торцевых пустотелых крышках и входят попарно в зацепление во взаимно перпендикулярном направлении с дополнительными эллиптическими шестернями.