РОТОРНО-ЛОПАСТНАЯ МАШИНА (варианты) Российский патент 2017 года по МПК F04C2/63 F01C1/63 

Роторно-лопастная машина (РЛМ) относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, насосам, гидромоторам и двигателям, может найти применение в гидравлических приводах вращательного движения, используемых в станкостроении, прессостроении (термопластавтоматы), сельхозмашиностроении, на строительно-дорожных машинах и в других отраслях, например компрессоростроении.

Из "Уровня техники", ближайший аналог, известна роторно-лопастная машина, патент RU 2578383, опубликован 27.03.2016, Бюл. №9, содержащая неподвижный корпус с валом, соединенным с эксцентрично расположенным вторым валом, вокруг которого подвижно расположены лопасти, а также рабочую камеру двигателя, разделенную на две рабочие секции подвижным поршневым валом, имеющим канал подачи и канал отвода рабочей среды, при этом лопасти соединены между собой пружинистыми деталями, формирующими стабилизатор вращения.

Представленная группа изобретений, варианты роторно-лопастной машины, составлена на основание заявки на изобретение "Роторно-Лопастной Двигатель", PCT/RU2015/000425 с номером публикации WO/2016/010457, дата публикации 21.01.2016 года на сайте РСТ "WIPO".

Предлагаемая группа изобретений направлена на расширение парка роторно-лопастных машин и улучшение эксплуатационных характеристик с уменьшением пневмогидравлических и механических потерь и повышение КПД устройства.

Раскрытие группы изобретений.

Представленное конструктивное решение РЛМ содержит:

1. Три вида рабочих камер: внешнюю секцию, внутреннюю секцию и межлопастную камеру.

2. Каждый вид рабочей камеры имеет свои канал и окно для прохождения рабочей среды:

- внешнюю секцию обслуживают внешний канал и внешнее окно;

- внутреннюю секцию обслуживают внутренний канал и внутреннее окно;

- межлопастную камеру обслуживают осевой канал и осевое окно (рабочая среда проходит через ось, доп. ось и корпус или через корпус со стороны максимального радиуса вращения межлопастной камеры).

3. Для независимого выполнения нескольких функций каждому типу рабочей камеры соответствуют свои виды канала и окна для прохождения рабочей среды. Такая конструкция позволяет применять машину одновременно в качестве двигателя, и/или гидро-пневмодвигателя, и/или насоса, и/или движителя, и/или стартера.

4. Каждый тип рабочей камеры способен работать самостоятельно, при соблюдении двух условий:

- два других типа рабочих камер будут использованы для охлаждения, смазки рабочих деталей, а также для обеспечения камеры рабочей средой.

- при сообщении с внешней средой через соответствующие им канал и окно, два других типа рабочих камер потеряют герметизацию. Это свойство будет использовано для предотвращения эффекта торможения, вызванного изменяющимся объемом рабочих камер.

5. Каждый вид рабочей камеры способен работать самостоятельно (независимо от двух других видов камер).

6. Для уменьшения износа рабочих деталей и увеличения их срока эксплуатации предусмотрен механизм выброса примесей и мелких частиц. Центробежная сила выталкивает примеси через внешнее окно и внутреннее окно, проходящие в процессе работы РЛМ по длине (вдоль) рабочей секции.

7. Для повышения эффективности работы поршневого вала внешнее окно и внутреннее окно проходят во время движения по длине (вдоль) рабочей секции, что обеспечивает прохождение большого объема рабочей среды под воздействием центробежной силы. В итоге уменьшается нагрузка на поршневой вал (нагнетание, выталкивание), что приводит к увеличению КПД.

8. Для упрощения изготовления поршневой вал выполнен цельным, без внутренних каналов (в отличие от поршневого вала ближайшего аналога, патент RU 2578383).

Особенности конструктивного решения РЛМ по первому и по второму вариантам - рабочая камера расположена внутри лопасти.

Особенности конструктивного решения РЛМ по третьему и по четвертому вариантам:

1. Рабочая камера расположена внутри ротора.

2. Поршневой вал закреплен на лопасти со смещением относительно оси симметрии в направлении вращения. Это сделано для того, чтобы избежать нарушения герметизации внутренней секции, которое происходит при большом количестве лопастей. Нарушение герметизации возникает из-за уменьшения сектора окружности, занимаемого каждой лопастью. В результате, помимо герметизации обеспечивается межлопастное пространство для выброса отработанной смеси.

Сущность группы изобретений

Технический результат по первому варианту обеспечивается тем, что содержит неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти с образованием изменяющегося межлопастного пространства, внутри лопасти расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и расположенным на роторе, при этом внешняя секция имеет внешний канал и внешнее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внешней секции.

Технический результат по второму варианту обеспечивается тем, что содержит неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти с образованием изменяющегося межлопастного пространства, внутри лопасти расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и расположенным на роторе, при этом внутренняя секция имеет внутренний канал и внутреннее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внутренней секции.

Технический результат по третьему варианту обеспечивается тем, что содержит неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти, внутри ротора расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и закрепленным на лопасти, при этом внешняя секция имеет внешний канал и внешнее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внешней секции.

Технический результат по четвертому варианту обеспечивается тем, что содержит неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти, внутри ротора расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и закрепленным на лопасти, при этом внутренняя секция имеет внутренний канал и внутреннее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внутренней секции, кроме того поршневой вал закреплен на лопасти со смещением.

Краткое описание чертежей

фиг. 1. РЛМ по первому варианту, принципиальная схема основных деталей в объеме;

фиг. 2. РЛМ по первому варианту, продольный разрез; указаны: сечения А-А, Б-Б;

фиг. 3. РЛМ по первому варианту, поперечный разрез сечения А-А;

фиг. 4. РЛМ по первому варианту, поперечный разрез сечения Б-Б;

фиг. 5. РЛМ по второму варианту, принципиальная схема основных деталей в объеме;

фиг. 6. РЛМ по второму варианту, продольный разрез; указаны: сечения В-В, Г-Г;

фиг. 7. РЛМ по второму варианту, поперечный разрез сечения В-В;

фиг. 8. РЛМ по второму варианту, поперечный разрез сечения Г-Г;

фиг. 9. РЛМ по третьему варианту, принципиальная схема основных деталей в объеме;

фиг. 10. РЛМ по третьему варианту, продольный разрез; указаны: сечения Д-Д, Е-Е;

фиг. 11. РЛМ по третьему варианту, поперечный разрез сечения Д-Д;

фиг. 12. РЛМ по третьему варианту, поперечный разрез сечения Е-Е;

фиг. 13. РЛМ по четвертому варианту, принципиальная схема основных деталей в объеме;

фиг. 14. РЛМ по четвертому варианту, продольный разрез; указаны: сечения Ж-Ж, З-З;

фиг. 15. РЛМ по четвертому варианту, поперечный разрез сечения Ж-Ж;

фиг. 16. РЛМ по четвертому варианту, поперечный разрез сечения З-З.

На иллюстрациях отображены следующие конструктивные элементы:

1. корпус;

2. ось;

3. ротор;

4. дополнительная ось (доп.ось);

5. лопасть;

6. рабочая камера;

7. внешняя секция;

8. внутренняя секция;

9. поршневой вал;

10. межлопастная камера;

11. внешнее устройство;

12. внешний канал;

13. внешнее окно;

14. внутренний канал;

15. внутреннее окно;

16. осевой канал;

17. осевое окно;

18. подшипник;

19. пружинистый механизм.

Осуществление группы изобретений

Описание роторно-лопастной машины (РЛМ) по первому варианту (фиг. 1, 2, 3, 4)

РЛМ содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой эксцентрично закреплена доп. ось 4. На оси 2 расположен вращающийся ротор 3 с закрепленным на нем поршневым валом 9. Лопасть 5 соединена с доп.осью 4 с помощью подшипников 18. Внутри лопасти находится рабочая камера 6, разделенная на внешнюю секцию 7 и внутреннюю секцию 8 поршневым валом 9. Пространство между лопастями 5 формирует межлопастную камеру 10. Эксцентричное расположение доп. оси 4 относительно оси 2 и ротора 3, а также подвижная фиксация лопастей 5 относительно доп. оси 4, оси 2 и ротора 3 обеспечивает в ходе поворота лопастей 5 изменение объемов внешней секции 7, внутренней секции 8 и межлопастной камеры 10. Внешняя секция 7 последовательно сообщается с внешним каналом 12 и внешним окном 13. Внутренняя секция 8 последовательно сообщается с внутренним каналом 14 и внутренним окном 15. Межлопастная камера 10 последовательно сообщается с осевым каналом 16, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения камеры (фиг. 3) и/или проходящим через ось 2, доп.ось 4 (фиг. 2) и с осевым окном 17, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения межлопастной камеры (фиг. 3) и/или в корпусе 1 (фиг. 2). Лопасти 5 имеют пружинные механизмы 19, стабилизирующие вращение. Для эффективного использования инерционного вращения элементов РЛМ пружины, сжимаясь, аккумулируют ускоренное вращение лопастей 5 и отдают сжатую энергию, путем растяжения при увеличении ускорения вращения, распределяя переменное угловое ускорение, снижают вибрацию и минимизируют потери, обусловленные неравномерностью углового вращения. Ротор 3 взаимодействует с внешним устройством 11.

Динамика роторно-лопастной машины (РЛМ) по первому варианту (внешней секции 7, фиг. 1, 2, 3, 4)

РЛМ в качестве двигателя

Разгон ротора 3 вместе с лопастями 5 осуществляется от стартера (не показан). Через внешний канал 12 во внешнюю секцию 7 подается рабочая смесь. Ротор 3, проворачиваясь, обеспечивает сжатие смеси. Сжатая смесь переносится на участок, где в запальной камере постоянно искрит свеча, происходит воспламенение и сгорание с расширением газа, создающее рабочее давление. Под воздействием рабочего давления на поршневой вал 9 проворачиваются лопасть 5 и ротор 3, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. Отработанная среда удаляется двумя путями: центробежной силой через внешнее окно 13 и поршневым валом 9, уменьшающим объем внешней секции 7. За один оборот ротора 3 внешние секции 7, расположенные в рабочих камерах 6 внутри лопастей 5, перемещаются, последовательно осуществляя процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска, составляя в итоге четырехтактный цикл, что обеспечивает постоянный рабочий ход.

РЛМ в качестве гидро- или пневмодвигателя

Рабочая среда под давлением подается во внешнюю секцию 7, находящуюся в секторе минимального объема, через внешний канал 12, принуждая секцию расшириться. При расширении внешней секции 7 приходит в движение поршневой вал 9, проворачивая лопасть 5 и ротор 3, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. В секторе сжатия внешней секции 7 отработанная среда под давлением выходит через внешнее окно 13.

РЛМ в качестве насоса

От внешнего устройства 11 подается крутящий момент на ротор 3, что приводит к вращению лопасти 5, через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема внешней секции 7. Идет процесс всасывания рабочей среды через внешний канал 12 и проходящий по всему сектору расширения объема (не показано). При последующем изменении объема внешней секции 7 происходит процесс нагнетания рабочей среды через внешнее окно 13. Оборот закончился. В каждой внешней секции 7 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких внешних секций 7 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

РЛМ по первому варианту, по частному случаю (межлопастной камеры 10) в качестве насоса

Крутящий момент на ротор 3 (см. РЛМ в качестве двигателя) приводит к вращению лопасти 5 через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема межлопастной камеры 10 (занимающей пространство между лопастями 5). Идет процесс всасывания рабочей среды через осевой канал 16. При последующем изменении объема межлопастной камеры 10 происходит процесс нагнетания рабочей среды через осевое окно 17. Оборот закончился. В каждой межлопастной камере 10 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких межлопастных камер 10 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

РЛМ по первому варианту, по частному случаю (межлопастной камеры 10) в качестве движителя

Крутящий момент на ротор 3 (см. РЛМ в качестве двигателя) приводит к вращению лопасти 5 через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема межлопастной камеры 10. Идет процесс всасывания рабочей среды через осевой канал 16, расположенный в доп. оси 4 и проходящий через ось 2 в корпусе 1. При последующем изменении объема межлопастной камеры 10 происходит процесс нагнетания рабочей среды через осевое окно 17, расположенное в доп. оси 4 и проходящее через корпусе 1. Оборот закончился. При этом всасываемый поток рабочей среды создает пониженное внешнее давление у корпуса 1 РЛМ, сдвигая его в сторону, противоположную всасываемому потоку. Кроме этого, нагнетаемый поток рабочей среды создает повышенное внешнее давление у корпуса 1 РЛМ, сдвигая его в сторону, противоположную нагнетаемому потоку. При наличии нескольких межлопастных камер 10 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно. Образовавшаяся разница между пониженным давлением со стороны бесперебойно всасываемого потока и повышенным давлением со стороны бесперебойно нагнетаемого потока у корпуса 1 обеспечивает постоянную тяговую силу РЛМ - динамику движителя. Наличие в РЛМ двух дополнительных типов рабочих камер, а также взаимодействие с внешним устройством, обеспечивает большой диапазон мощности получаемого крутящего момента. Это позволяет одной и той же РЛМ создавать тяговую силу от рабочей среды разной плотности, как водной, так и воздушной (регулируя объем заборного потока из внешней среды). РЛМ может обеспечить тяговой силой движителя как в воздухе, так и на поверхности суши и воды, а также под водой.

Описание роторно-лопастной машины (РЛМ) по второму варианту (фиг. 5, 6, 7, 8)

РЛМ содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой эксцентрично закреплена доп. ось 4. На оси 2 расположен вращающийся ротор 3 с закрепленным на нем поршневым валом 9. Лопасть 5 соединена с доп. осью 4 с помощью подшипников 18. Внутри лопасти находится рабочая камера 6, разделенная на внешнюю секцию 7 и внутреннюю секцию 8 поршневым валом 9. Пространство между лопастями 5 формирует межлопастную камеру 10. Эксцентричное расположение доп. оси 4 относительно оси 2 и ротора 3, а также подвижная фиксация лопастей 5 относительно доп. оси 4, оси 2 и ротора 3 обеспечивает в ходе поворота лопастей 5 изменение объемов внешней секции 7, внутренней секции 8 и межлопастной камеры 10. Внешняя секция 7 последовательно сообщается с внешним каналом 12 и внешним окном 13. Внутренняя секция 8 последовательно сообщается с внутренним каналом 14 и внутренним окном 15. Межлопастная камера 10 последовательно сообщается с осевым каналом 16, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения камеры (фиг. 7) и/или проходящим через ось 2, доп. ось 4 (фиг. 6) и с осевым окном 17, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения межлопастной камеры (фиг. 7) и/или в корпусе 1 (фиг. 6). Лопасти 5 имеют пружинные механизмы 19, стабилизирующие вращение. Для эффективного использования инерционного вращения элементов РЛМ пружины, сжимаясь, аккумулируют ускоренное вращение лопастей 5 и отдают сжатую энергию, путем растяжения при увеличении ускорения вращения, распределяя переменное угловое ускорение, снижают вибрацию и минимизируют потери, обусловленные неравномерностью углового вращения. Ротор 3 взаимодействует с внешним устройством 11.

Динамика роторно-лопастной машины (РЛМ) по второму варианту (внутренней секции 8, фиг. 5, 6, 7, 8)

РЛМ в качестве двигателя

Разгон ротора 3 вместе с лопастями 5 осуществляется от внешнего стартера. Через внутренний канал 14 во внутреннюю секцию 8 подается рабочая смесь. Ротор 3, проворачиваясь, обеспечивает сжатие смеси. Сжатая смесь переносится на участок, где в запальной камере постоянно искрит свеча, происходит воспламенение и сгорание с расширением газа, создающее рабочее давление. Под воздействием рабочего давления на поршневой вал 9 проворачиваются лопасть 5 и ротор 3, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. Отработанная среда удаляется двумя путями: центробежной силой через внутреннее окно 15 и поршневым валом 9, уменьшающим объем внутренней секции 8. За один оборот ротора 3 внутренние секции 8, расположенные в рабочих камерах 6 внутри лопастей 5, перемещаются, последовательно осуществляя процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска, составляя в итоге четырехтактный цикл, что обеспечивает постоянный рабочий ход.

РЛМ в качестве гидро- или пневмодвигателя

Рабочая среда под давлением подается во внутреннюю секцию 8, находящуюся в секторе минимального объема, через внутренний канал 14, принуждая секцию расшириться. При расширении внутренней секции 8 приходит в движение поршневой вал 9, проворачивая лопасть 5 и ротор, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. В секторе сжатия внутренней секции 8 отработанная среда под давлением выходит через внутреннее окно 15.

РЛМ в качестве насоса

От внешнего устройства 11 подается крутящий момент на ротор 3, что приводит к вращению лопасти 5, через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема внутренней секции 8. Идет процесс всасывания рабочей среды через внутренний канал 14 и проходящий по всему сектору расширения объема (на фигурах не показано). При последующем изменении объема внутренней секции 8 происходит процесс нагнетания рабочей среды через внутреннее окно 15. Оборот закончился. В каждой внутренней секции 8 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких внутренних секций 8 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

РЛМ по второму варианту, по частному случаю (межлопастной камеры 10) в качестве насоса

Крутящий момент ротора 3 (см. РЛМ в качестве двигателя) приводит к вращению лопасти 5 через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема межлопастной камеры 10. Идет процесс всасывания рабочей среды через осевой канал 16. При последующем изменении объема межлопастной камеры 10 происходит процесс нагнетания рабочей среды через осевое окно 17. Оборот закончился. В каждой межлопастной камере 10 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких межлопастных камер 10 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

Описание роторно-лопастной машины (РЛМ) по третьему варианту (фиг. 9, 10, 11, 12)

РЛМ содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой эксцентрично закреплена доп. ось 4. На оси 2 расположен вращающийся ротор 3. Лопасть 5 соединена с доп. осью 4 с помощью подшипников 18. На лопасти закреплен поршневой вал 9. Внутри ротора находится рабочая камера 6, разделенная на внешнюю секцию 7 и внутреннюю секцию 8 поршневым валом 9. Пространство между лопастями 5 формирует межлопастную камеру 10. Эксцентричное расположение доп. оси 4 относительно оси 2 и ротора 3, а также подвижная фиксация лопастей 5 относительно доп. оси 4, оси 2 и ротора 3 обеспечивает в ходе поворота лопастей 5 изменение объемов внешней секции 7, внутренней секции 8 и межлопастной камеры 10. Внешняя секция 7 последовательно сообщается с внешним каналом 12 и внешним окном 13. Внутренняя секция 8 последовательно сообщается с внутренним каналом 14 и внутренним окном 15. Межлопастная камера 10 последовательно сообщается с осевым каналом 16, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения камеры (фиг. 11) и/или проходящим через ось 2 (фиг. 10), и с осевым окном 17, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения межлопастной камеры (фиг. 11) и/или в корпусе 1 (фиг. 10). Лопасти 5 имеют пружинные механизмы 19, стабилизирующие вращение. Для эффективного использования инерционного вращения элементов РЛМ пружины, сжимаясь, аккумулируют ускоренное вращение лопастей 5 и отдают сжатую энергию, путем растяжения при увеличении ускорения вращения, распределяя переменное угловое ускорение, снижают вибрацию и минимизируют потери, обусловленные неравномерностью углового вращения. Ротор 3 взаимодействует с внешним устройством 11.

Динамика роторно-лопастной машины (РЛМ) по третьему варианту (внешней секции 7, фиг. 9, 10, 11, 12)

РЛМ в качестве двигателя

Разгон ротора 3 вместе с лопастями 5 осуществляется от стартера (не показан). Через внешний канал 12 во внешнюю секцию 7 подается рабочая смесь. Ротор 3, проворачиваясь, обеспечивает сжатие смеси. Сжатая смесь переносится на участок, где в запальной камере постоянно искрит свеча, происходит воспламенение и сгорание с расширением газа, создающее рабочее давление. Под воздействием рабочего давления на поршневой вал 9 проворачиваются лопасть 5 и ротор 3, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. Отработанная среда удаляется двумя путями: центробежной силой через внешнее окно 13 и поршневым валом 9, уменьшающим объем внешней секции 7. За один оборот ротора 3 внешние секции 7, расположенные в рабочих камерах 6 внутри ротора 3, перемещаются, последовательно осуществляя процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска, составляя в итоге четырехтактный цикл, что обеспечивает постоянный рабочий ход.

РЛМ в качестве гидро- или пневмодвигателя

Рабочая среда под давлением подается во внешнюю секцию 7, находящуюся в секторе минимального объема, через внешний канал 12, принуждая секцию расшириться. При расширении внешней секции 7 приходит в движение поршневой вал 9, проворачивая лопасть 5 и ротор 3, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. В секторе сжатия внешней секции 7 отработанная среда под давлением выходит через внешнее окно 13.

РЛМ в качестве насоса

От внешнего устройства 11 подается крутящий момент на ротор 3, что приводит к вращению лопасти 5, через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема внешней секции 7. Идет процесс всасывания рабочей среды через внешний канал 12 и проходящий по всему сектору расширения объема. При последующем изменении объема внешней секции 7 происходит процесс нагнетания рабочей среды через внешнее окно 13. Оборот закончился. В каждой внешней секции 7 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких внешних секций 7 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

РЛМ по третьему варианту, по частному случаю (межлопастной камеры 10) в качестве насоса

Крутящий момент на роторе 3 (см. РЛМ в качестве двигателя) приводит к вращению лопасти 5 через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема межлопастной камеры 10. Идет процесс всасывания рабочей среды через осевой канал 16. При последующем изменении объема межлопастной камеры 10 происходит процесс нагнетания рабочей среды через осевое окно 17. Оборот закончился. В каждой межлопастной камере 10 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких межлопастных камер 10 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

Описание роторно-лопастной машины (РЛМ) по четвертому варианту (фиг. 13, 14, 15, 16)

РЛМ содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой эксцентрично закреплена доп.ось 4. На оси 2 расположен вращающийся ротор 3. Лопасть 5 соединена с доп. осью 4 с помощью подшипников 18. На лопасти закреплен поршневой вал 9. Внутри ротора находится рабочая камера 6, разделенная на внешнюю секцию 7 и внутреннюю секцию 8 поршневым валом 9. Пространство между лопастями 5 формирует межлопастную камеру 10. Эксцентричное расположение доп. оси 4 относительно оси 2 и ротора 3, а также подвижная фиксация лопастей 5 относительно доп. оси 4, оси 2 и ротора 3 обеспечивает в ходе поворота лопастей 5 изменение объемов внешней секции 7, внутренней секции 8 и межлопастной камеры 10. Внешняя секция 7 последовательно сообщается с внешним каналом 12 и внешним окном 13. Внутренняя секция 8 последовательно сообщается с внутренним каналом 14 и внутренним окном 15. Межлопастная камера 10 последовательно сообщается с осевым каналом 16, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения камеры (фиг. 15) и/или проходящим через ось 2 (фиг. 14), и с осевым окном 17, расположенным в корпусе 1 со стороны максимального радиуса вращения межлопастной камеры (фиг. 15) и/или в корпусе 1 (фиг. 14). Лопасти 5 имеют пружинные механизмы 19, стабилизирующие вращение. Для эффективного использования инерционного вращения элементов РЛМ пружины, сжимаясь, аккумулируют ускоренное вращение лопастей 5 и отдают сжатую энергию, путем растяжения при увеличении ускорения вращения, распределяя переменное угловое ускорение, снижают вибрацию и минимизируют потери, обусловленные неравномерностью углового вращения. Ротор 3 взаимодействует с внешним устройством 11.

Динамика роторно-лопастной машины (РЛМ) по четвертому варианту (внутренней секции 8, фиг. 13, 14, 15, 16)

РЛМ в качестве двигателя

Разгон ротора 3 вместе с лопастями 5 осуществляется от внешнего стартера. Через внутренний канал 14 во внутреннюю секцию 8 подается рабочая смесь. Ротор 3, проворачиваясь, обеспечивает сжатие смеси. Сжатая смесь переносится на участок, где в запальной камере постоянно искрит свеча, происходит воспламенение и сгорание с расширением газа, создающее рабочее давление. Под воздействием рабочего давления на поршневой вал 9 проворачиваются лопасть 5 и ротор 3, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. Отработанная среда удаляется двумя путями: центробежной силой через внутреннее окно 15 и поршневым валом 9, уменьшающим объем внутренней секции 8. За один оборот ротора 3 внутренние секции 8, расположенные в рабочих камерах 6 внутри ротора 3, перемещаются, последовательно осуществляя процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска, составляя в итоге четырехтактный цикл, что обеспечивает постоянный рабочий ход.

РЛМ в качестве гидро- или пневмодвигателя

Рабочая среда под давлением подается во внутреннюю секцию 8, находящуюся в секторе минимального объема, через внутренний канал 14, принуждая секцию расшириться. При расширении внутренней секции 8 приходит в движение поршневой вал 9, проворачивая лопасть 5 и ротор 3, создается крутящий момент, снимающийся внешним устройством 11 для потребителя. Идет рабочий ход. В секторе сжатия внутренней секции 8 отработанная среда под давлением выходит через внутреннее окно 15.

РЛМ в качестве насоса

От внешнего устройства 11 подается крутящий момент на ротор 3, что приводит к вращению лопасти 5, через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема внутренней секции 8. Идет процесс всасывания рабочей среды через внутренний канал 14 и проходящий по всему сектору расширения объема. При последующем изменении объема внутренней секции 8 происходит процесс нагнетания рабочей среды через внутреннее окно 15. Оборот закончился. В каждой внутренней секции 8 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких внутренних секций 8 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

РЛМ по четвертому варианту, по частному случаю (межлопастной камеры 10) в качестве насоса

Крутящий момент на роторе 3 (см. РЛМ в качестве двигателя) приводит к вращению лопасти 5 через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема межлопастной камеры 10. Идет процесс всасывания рабочей среды через осевой канал 16. При последующем изменении объема межлопастной камеры 10 происходит процесс нагнетания рабочей среды через осевое окно 17. Оборот закончился. В каждой межлопастной камере 10 обеспечивается одновременный рабочий процесс всасывания и нагнетания по всей окружности вращения. При наличии нескольких межлопастных камер 10 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно.

РЛМ по четвертому варианту, по частному случаю (межлопастной камеры 10) в качестве движителя

Крутящий момент на роторе 3 (см. РЛМ в качестве двигателя) приводит к вращению лопасти 5 через поршневой вал 9. В результате происходит изменение объема межлопастной камеры 10. Идет процесс всасывания рабочей среды через осевой канал 16, проходящий через ось 2 (фиг. 14). При последующем изменении объема межлопастной камеры 10 происходит процесс нагнетания рабочей среды через осевое окно 17, расположенное в корпусе 1 (фиг. 14). Оборот закончился. При этом всасываемый поток рабочей среды создает пониженное внешнее давление у корпуса 1 РЛМ, сдвигая его в сторону, противоположную всасываемому потоку. Кроме этого, нагнетаемый поток рабочей среды создает повышенное внешнее давление у корпуса 1 РЛМ, сдвигая его в сторону, противоположную нагнетаемому потоку. При наличии нескольких межлопастных камер 10 процессы всасывания и нагнетания идут непрерывно. Образовавшаяся разница между пониженным давлением со стороны бесперебойно всасываемого потока и повышенным давлением со стороны бесперебойно нагнетаемого потока у корпуса 1 обеспечивает постоянную тяговую силу РЛМ - динамику движителя.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным машинам, насосам, гидромоторам и двигателям. Роторно-лопастная машина содержит неподвижный корпус 1 с осью 2, на которой вращается ротор 3, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью 4, вокруг которой подвижно расположены лопасти 5 с образованием изменяющегося межлопастного пространства. Внутри лопасти 5 расположена рабочая камера 6, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции 7 и 8 подвижным поршневым валом 9, выполненным цельным и расположенным на роторе 3. Внешняя секция 7 имеет внешний канал 14 и внешнее окно 13, расположенное в корпусе 1 и проходящее вдоль длины внешней секции 7. Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик с уменьшением пневмогидравлических и механических потерь и повышение КПД устройства. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Роторно-лопастная машина, содержащая неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти с образованием изменяющегося межлопастного пространства, внутри лопасти расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и расположенным на роторе, при этом внешняя секция имеет внешний канал и внешнее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внешней секции.

2. Роторно-лопастная машина, содержащая неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти с образованием изменяющегося межлопастного пространства, внутри лопасти расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и расположенным на роторе, при этом внутренняя секция имеет внутренний канал и внутреннее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внутренней секции.

3. Роторно-лопастная машина, содержащая неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти, внутри ротора расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и закрепленным на лопасти, при этом внешняя секция имеет внешний канал и внешнее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внешней секции.

4. Роторно-лопастная машина, содержащая неподвижный корпус с осью, на которой вращается ротор, соединенной с эксцентрично расположенной дополнительной осью, вокруг которой подвижно расположены лопасти, внутри ротора расположена рабочая камера, разделенная на две внешнюю и внутреннюю секции подвижным поршневым валом, выполненным цельным и закрепленным на лопасти, при этом внутренняя секция имеет внутренний канал и внутреннее окно, расположенное в корпусе и проходящее вдоль длины внутренней секции.

5. Машина по п. 4, отличающаяся тем, что поршневой вал закреплен на лопасти со смещением.