РОТОРНО-ПЛАСТИНЧАТЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК F01C1/344 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к роторным двигателям, и может найти применение там, где есть нужда во вращательном движении с не загрязняющим атмосферу выбросом отработанного газа от двигателя.

Известен роторно-пластинчатый двигатель, содержащий статор с впускным и выпускным отверстиями, трубопровод рабочей среды, соединенный с впускным отверстием, эксцентрично установленный в статоре полый ротор с радиальным пазом и размещенной в нем разделительной пластиной, взаимодействующей одним концом с рабочей поверхностью статора, а вторым концом с направляющим элементом с образованием полости нагнетания, соединенной с впускным отверстием, и полости стравливания рабочей среды, соединенной с выпускным отверстием, при этом направляющий элемент установлен соосно рабочей поверхности статора и выполнен в виде вала, а разделительная пластина жестко закреплена на нем (DE 3219757 A1, 01.12.1983, F 01 C 1/344).

Недостатками известного двигателя являются потери по величине крутящего момента и объемные потери рабочего тела из-за недостаточного уплотнения трущихся поверхностей.

При совершенствовании известного двигателя решалась задача увеличения крутящего момента на валу двигателя, в том числе с использованием модульного принципа ее компоновки при снижении объемных потерь рабочего тела, а следовательно, шумов при ее работе.

Указанная задача решена тем, что известный роторно-пластинчатый двигатель, содержащий статор с впускным и выпускным отверстиями, трубопровод рабочей среды, соединенный с впускным отверстием, эксцентрично установленный в статоре полый ротор с радиальным пазом и размещенной в нем разделительной пластиной, взаимодействующей одним концом с рабочей поверхностью статора, а вторым концом с направляющим элементом с образованием полости нагнетания, соединенной с впускным отверстием, и полости стравливания рабочей среды, соединенной с выпускным отверстием, при этом направляющий элемент установлен соосно рабочей поверхности статора и выполнен в виде вала, а разделительная пластина жестко закреплена на нем, согласно изобретению снабжен генератором рабочей среды, выполненным в виде баллона со сжатым газом, редуктором, используемым с баллоном в зависимости от его емкости, и золотником, установленным в трубопроводе и кинематически связанным с направляющим элементом, образующим вместе с золотником и разделительной пластиной модуль.

Кроме того, кинематическая связь между золотником и направляющим элементом может быть выполнена в виде зубчатой передачи.

Кроме того, полость нагнетания может быть изолирована при помощи уплотнений вращательного и поступательного соединений, при этом уплотнение вращательного соединения выполнено радиальным или аксиальным.

Кроме того, двигатель может быть выполнен в виде нескольких модулей, установленных на общем направляющем элементе.

Кроме того, двигатель может быть выполнен от модуля к модулю с сокращающимся расстоянием между впускным и выпускным отверстиями в направлении хода разделительной пластины или со смещенным расположением разделительной пластины в направлении против хода разделительной пластины.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид двигателя в разрезе,

на фиг.2 представлено сечение А-А на фиг.1.

Роторно-пластинчатый двигатель содержит статор 1 с впускным 2 и выпускным 3 отверстиями, эксцентрично (на расстоянии h) установленный в нем полый ротор 4 с радиальным пазом, в котором размещена разделительная пластина 5, взаимодействующая своим усиленным в окружном направлении концом с рабочей поверхностью 6 статора, а вторым концом 7 с направляющим элементом 8, установленным соосно рабочей поверхности статора. Полость 9 является полостью нагнетания, а полость 10 - полостью стравливания рабочей среды. Полости соединены соответственно с впускным и выпускным отверстиями.

Статор прикрыт крышкой 11. Полый ротор размещен одним концом в статоре, а другим в крышке. Полый ротор установлен с возможностью вращения. Направляющий элемент выполнен в виде вала. Двигатель содержит также генератор рабочей среды в виде баллона 12 со сжатым газом и редуктором 13, предназначенным для использования с баллоном в зависимости от его емкости, и золотник 14, установленный в трубопроводе 15 рабочей среды, соединенный с впускным отверстием. Золотник кинематически связан с направляющим элементом. Разделительная пластина закреплена жестко на направляющем элементе, этим двигатель образует модуль. Двигатель может быть выполнен в виде нескольких модулей, установленных на общем направляющем элементе. Двигатель может быть выполнен из модулей с сокращающимся расстоянием между впускным и выпускным отверстием в направлении хода разделительной пластины или со смещенным расположением разделительной пластины от модуля к модулю в направлении против хода разделительной пластины. Кинематическая связь между золотником и направляющим элементом может быть выполнена в виде зубчатой передачи (на чертежах не показано). Полость нагнетания рабочей среды изолирована от полости стравливания и от атмосферы при помощи уплотнений вращательного и поступательного соединений (уплотнения на чертежах не показаны). Уплотнения могут быть выполнены в соответствии с описанными конструкциями уплотнений в книге Крайнев А. "Механика машины" фундаментальный словарь. М. Машиностроение, 2000 с.755-756. Уплотнения вращательного соединения выполняются радиальным или аксиальным в зависимости от удобства его размещения в конструкции. Например, на торцах полого ротора в зоне взаимодействия со статором и его крышкой размещены кольцевые уплотнительные кольца с низким коэффициентом трения (на чертежах не показаны).

Двигатель работает следующим образом:

Если двигатель выполнен в виде одного или нескольких модулей, то перед его запуском перемещают разделительную пластину 5 вручную в положение за впускным окном 2, вращая направляющий элемент 8 (вал) по часовой стрелке.

Если двигатель выполнен в виде нескольких модулей, то (в одном из вариантов) вследствие указанных выше конструктивных особенностей по размещению впускного и выпускного отверстия или смещения разделительной пластины от модуля к модулю в двигателе образуется, по меньшей мере, одна полость нагнетания рабочей среды. Этого достаточно, чтобы запустить двигатель в работу. Для запуска требуется подать рабочую среду (сжатый газ) из баллона 12 через редуктор 13, который снижает рабочее давление, например, с 200 ати до допустимого, например, в 10-15 раз. Золотник, будучи кинематически связанным с направляющим элементом 8, а через него с разделительной пластиной 5, т.е. с его положением относительно входного отверстия 2, открывает путь рабочей среде в полость нагнетания. Под действием давления разделительная лопасть ускоряется по часовой стрелке, т.к. по мере углового перемещения увеличивается ее площадь, как бы выдвигающаяся из проворачивающего под действием этого перемещения полого ротора. Рабочий цикл принудительного вращения заканчивается при достижении разделительной лопастью выпускного окна 3. Далее золотник 14 перекрывает подачу рабочей среды в полость нагнетания 9 и вращение лопасти происходит по инерции с уменьшением скорости углового перемещения. Необходимость в таких двигателях может возникнуть для превращения вращательного движения в поступательное, где усилие поступательного перемещения зависит от разности скоростей углового перемещения разделительной пластины. Синхронизация подачи рабочей среды с оснащением трущихся поверхностей уплотнениями уменьшает потери рабочей среды и делает двигатель малошумным. Если есть необходимость в дальнейшем увеличении крутящего момента на валу двигателя, то его компонуют из нескольких модулей, при этом по одному из вариантов сглаживается неравномерность вращения вала.

Изобретение относится к машиностроению. Роторно-пластинчатый двигатель содержит статор с впускным и выпускным отверстиями, трубопровод рабочей среды, соединенный с впускным отверстием, эксцентрично установленный в статоре полый ротор с радиальным пазом и размещенной в нем разделительной пластиной, взаимодействующей одним концом с рабочей поверхностью статора, а вторым концом с направляющим элементом с образованием полости нагнетания, соединенной с впускным отверстием, и полости стравливания рабочей среды, соединенной с выпускным отверстием. Направляющий элемент установлен соосно рабочей поверхности статора и выполнен в виде вала, а разделительная пластина жестко закреплена на нем. Двигатель снабжен генератором рабочей среды, выполненным в виде баллона со сжатым газом, редуктором, используемым с баллоном в зависимости от его емкости, и золотником, установленным в трубопроводе и кинематически связанным с направляющим элементом, образующим вместе с золотником и разделительной пластиной модуль. Увеличивается крутящий момент на валу двигателя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Роторно-пластинчатый двигатель, содержащий статор с впускным и выпускным отверстиями, трубопровод рабочей среды, соединенный с впускным отверстием, эксцентрично установленный в статоре полый ротор с радиальным пазом и размещенной в нем разделительной пластиной, взаимодействующей одним концом с рабочей поверхностью статора, а вторым концом с направляющим элементом с образованием полости нагнетания, соединенной с впускным отверстием, и полости стравливания рабочей среды, соединенной с выпускным отверстием, при этом направляющий элемент установлен соосно рабочей поверхности статора и выполнен в виде вала, а разделительная пластина жестко закреплена на нем, отличающийся тем, что двигатель снабжен генератором рабочей среды, выполненным в виде баллона со сжатым газом, редуктором, используемым с баллоном в зависимости от его емкости, и золотником, установленным в трубопроводе и кинематически связанным с направляющим элементом, образующим вместе с золотником и разделительной пластиной модуль.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь между золотником и направляющим элементом выполнена в виде зубчатой передачи.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что полость нагнетания изолирована при помощи уплотнений вращательного и поступательного соединений, при этом уплотнение вращательного соединения выполнено радиальным или аксиальным.4. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что выполнен в виде нескольких модулей, установленных на общем направляющем элементе.5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что выполнен от модуля к модулю с сокращающимся расстоянием между впускным и выпускным отверстиями в направлении хода разделительной пластины или со смещенным расположением разделительной пластины в направлении против хода разделительной пластины.