РОТОРНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА АРУТЮНЯНА Российский патент 2016 года по МПК F01B1/06 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к многоцилиндровым роторно-поршневым машинам с цилиндрами, расположенными звездой или веером, когда элемент, на который осуществляется воздействие или который сам осуществляет воздействие, расположен на внешних концах цилиндров. Предлагаемое техническое решение может найти применение при проектировании и производстве насосов, компрессоров детандеров и двигателей.

Из уровня техники известна радиально-поршневая машина (АС SU 222167, F04B 1/04, 1968 г.). Машина снабжена цапфовым распределителем рабочей жидкости, имеющая в сопряжении поршня с цилиндром камеры гидравлический разгрузки поршневого механизма. Подобные машины, как правило, содержат кулачковое кольцо, выполненное с возможностью вращательного взаимодействия с цилиндрами. Такая конструкция роторно-поршневой машины, однако, не обеспечивает высокого КПД машины в силу потерь на трения и низкой частоты вращения, обусловленной необходимостью силового контакта поршня с криволинейной волнистой поверхностью кулачкового кольца.

В качестве прототипа выбран сборочный узел двигателя или насоса (Патент RU 6058547, F01B 1/06, 1997 г.). Известный сборочный узел содержит блок цилиндров с множеством радиально расположенных цилиндров и кулачковое кольцо, связанное с поршнями и выполненное с возможностью вращательного взаимодействия с блоком цилиндров. При этом либо блок цилиндров, либо кулачковое кольцо могут вращаться при помощи внешнего источника, например, двигателя.

Основным недостатком известного сборочного узла, как и в первом аналоге, является наличие кулачкового кольца, связанного с радиально расположенными поршнями. Такая схема сообщения поршням возвратно-поступательного перемещения ведет к избыточным нагрузкам в подшипниковых узлах и ограничивает возможность повышения быстроходности и производительности машины.

Задачей настоящего изобретения является создание высокоэффективной, экономичной и удобной в эксплуатации роторно-поршневой машины, которой не присущи вышеперечисленные недостатки.

Технический результат, обеспечиваемый при решении указанной задачи, состоит в повышении КПД машины и ее долговечности за счет снижения механических потерь и увеличения быстроходности.

Названный технический результат достигнут в изобретении благодаря тому, что роторно-поршневая машина содержит корпус с крышкой, жестко закрепленный на крышке блок цилиндров с множеством радиально расположенных цилиндров, установленными в цилиндрах поршнями, впускными и выпускными клапанами, соединенными с впускным и выпускным каналами. В корпусе машины смонтированы наружное и внутреннее кольца с дорожками для тел качения, между указанными кольцами размещен ротор с дорожками для тел качения со стороны наружного и внутреннего колец и размещенные в них тела качения. Наружная кольцевая поверхность ротора соосна блоку цилиндров, а внутренняя выполнена с эксцентриситетом «е» для обеспечения хода поршней на величину «2е». Каждый поршень снабжен осью с центральным опорным, и боковыми роликами, на боковых поверхностях внутреннего кольца смонтированы диски, при этом, указанные ролики и внутреннее кольцо со смонтированными на нем дисками выполнены с возможностью возвратно-вращательного взаимодействия с центральным опорным и боковыми роликами.

Кроме того, внутреннее кольцо снабжено направляющей канавкой, ширина которой равна ширине центрального опорного ролика.

Кроме того, на роторе выполнены балансировочные полости.

Кроме того, центральный опорный и боковые ролики снабжены подшипниками, преимущественно, игольчатыми.

Кроме того, на боковой поверхности ротора смонтирована шайба, соединенная, например, с электродвигателем для передачи на ротор вращательного движения.

Далее изобретение, его признаки, детали и преимущества можно понять из описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие пример выполнения изобретения, на которых показано:

фиг. 1 - поперечное сечение роторно-поршневой машины, условное изображение,

фиг. 2 - роторно-поршневая машина согласно настоящему изобретению, аксонометрическое изображение,

фиг. 3 - изображает сечение роторно-поршневой машины по Α-A на фиг. 2, с местным видом соединения поршневого узла с внутренним кольцом,

фиг. 4 - поршневой узел роторно-поршневой машины, аксонометрическое изображение.

Как видно из чертежей (см. фиг. 1-4), роторно-поршневая машина состоит из корпуса 1, крышки 2, жестко закрепленного на крышке 2 блока цилиндров 3, с поршнями 4, впускными клапанами 5 и выпускными клапанами 6. При этом корпус 1 смонтирован на фланце 7 электродвигателя 8, впускные клапаны 5 соединены с впускным каналом 9, а выпускные клапаны 6 - с выпускным каналом 10. Поршни 4 снабжены осями 11, центральными опорными роликами 12 и боковыми роликами 13. В корпусе 1 смонтировано наружное кольцо 14 и внутреннее кольцо 15 с дорожками 16 для тел качения 17. Между кольцами 16, 17 установлен ротор 18 с балансировочными полостями 19, причем наружная поверхность 20 и внутренняя поверхность 21 ротора 18 выполнены с эксцентриситетом «е» для обеспечения хода поршней 4 на величину «2е». Внутреннее кольцо 15 имеет направляющую канавку 22 для взаимодействия с центральными опорными роликами 12, а на его боковых поверхностях смонтированы диски 23 для взаимодействия с боковыми роликами 13. Ролики 12, 13 снабжены игольчатыми подшипниками (на чертеже не указано). Вал 24 электродвигателя 8 снабжен полумуфтой 25, соединенной с шайбой 26, закрепленной на роторе 18.

Роторно-поршневая машина работает следующим образом. От смонтированной на валу 24 электродвигателя 8 полумуфты 25 вращение передается на шайбу 26 и ротор 18. Взаимодействующие с направляющей канавкой 22 и дисками 23 ролики 12, 13 обеспечивают возвратно-поступательное движение поршней 4. При этом внутреннее кольцо 15 на участках, прилегающих к поршням 4, совершает возвратно-качательное движение. Рабочая среда из впускного канала 9 через клапаны 5, 6 попадает в выпускной канал 10.

Заявителем спроектирован и изготовлен опытный образец роторно-поршневой машины. Испытания показали, что предложенная роторно-поршневая машина может успешно конкурировать по надежности, коэффициенту полезного действия, быстродействия с другими типами роторных машин. Чертежи и описание позволяют изготовить предлагаемую роторно-поршневую машину из известных материалов с использованием известных технологий, что характеризует изобретение как промышленно применимое.

Приведенный выше пример конкретного выполнения по изобретению не является единственно возможным. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенной прилагаемой формулой.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к многоцилиндровым роторно-поршневым машинам с цилиндрами, расположенными звездой или веером. Роторно-поршневая машина состоит из корпуса 1, крышки 2, блока цилиндров 3, с поршнями 4, снабженными осями 11, центральными роликами 12 и боковыми роликами 13. В корпусе 1 смонтировано наружное кольцо 14 и внутреннее кольцо 15 с дорожками 16 для тел качения 17. Между кольцами 16, 17 установлен ротор 18 с балансировочными полостями 19. Наружная поверхность 20 и внутренняя поверхность 21 ротора 18 выполнены с эксцентриситетом «е» для обеспечения хода поршней 4 на величину «2е». Внутреннее кольцо 15 имеет направляющую канавку 22 для взаимодействия с опорными роликами 12, а на его боковых поверхностях смонтированы диски 23 для взаимодействия с боковыми роликами 13. Технический результат заключается в повышении КПД машины и ее долговечности за счет снижения механических потерь и увеличения быстроходности. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Роторно-поршневая машина, содержащая корпус с крышкой, жестко закрепленный на крышке блок цилиндров с множеством радиально расположенных цилиндров, установленными в цилиндрах поршнями, впускными и выпускными клапанами, соединенными с впускным и выпускным каналами;
в корпусе смонтированы наружное и внутреннее кольца с дорожками для тел качения, между указанными кольцами размещен ротор с дорожками для тел качения со стороны наружного и внутреннего колец и размещенные в них тела качения;
наружная кольцевая поверхность ротора соосна блоку цилиндров, а внутренняя выполнена с эксцентриситетом «е» для обеспечения хода поршней на величину «2е»;
каждый поршень снабжен осью с центральным опорным, и боковыми роликами, на боковых поверхностях внутреннего кольца смонтированы диски, при этом указанные ролики и внутреннее кольцо со смонтированными на нем дисками выполнены с возможностью возвратно-вращательного взаимодействия с центральным опорным и боковыми роликами.

2. Роторно-поршневая машина по п. 1, отличающаяся тем, что внутреннее кольцо снабжено направляющей канавкой, ширина которой равна ширине центрального опорного ролика.

3. Роторно-поршневая машина по п. 1, отличающаяся тем, что на роторе выполнены балансировочные полости.

4. Роторно-поршневая машина по п. 1, отличающаяся тем, что центральный опорный и боковые ролики снабжены подшипниками, преимущественно игольчатыми.

5. Роторно-поршневая машина по п. 1, отличающаяся тем, что на боковой поверхности ротора смонтирована шайба, соединенная, например, с электродвигателем для передачи на ротор вращательного движения.