МАШИНА ОБЪЁМНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2018 года по МПК F01C9/00 F04C9/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в объемных роторных машинах - насосах, компрессорах и двигателях внутреннего сгорания. [F02B 9/00].

Из уровня техники известен ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ТАУЭРА [https://geektimes.ru/post/279724/, опубл. 31.08.2016 г.], содержащий сферический корпус, внутри которого смонтирован диск вращения и изменения объема, на диск с двух сторон шарнирно опираются полусферические элементы, соединенные с валами отбора мощности, в корпусе выполнены отверстия для подачи и выпуска пара. Недостатками аналога являются сложность в изготовлении, обусловленная высокими требованиями к допускам, сложный тепловой режим внутреннего механизма. Также из уровня техники известна РОТОРНАЯ МАШИНА [US 5171142 А, опубл. 15.12.1992 г.], содержащая полусферический корпус с впускными и выпускными отверстиями, внутри корпуса смонтирован диск, образующий внутри корпуса пару изолированных объемов, на диске с двух сторон перпендикулярно относительно друг друга выполнены полуцилиндрические выступы, на которые шарнирно опираются лопасти вращения, расположенные под углом, лопасти вращения соединены с валами отбора мощности.

Недостатком данного аналога является недостаточная надежность, обусловленная высоким уровнем вибраций при работе механизмов машины, сложностью настройки углов положений лопастей относительно диска и валов отбора мощности и большим количеством конструктивных элементов, а также невозможность изменения рабочего объема в процессе работы.

Наиболее близкой по технической сущности является СФЕРИЧЕСКАЯ МАШИНА [ЕР 2169228 А1, опубл. 31.03.2010 г.], содержащая корпус с входными и выходными отверстиями, выполненный из 2 полусферических крышек, внутри которого смонтирован диск, который имеет 4 полости, 2 цилиндрических выступа и цилиндрический паз, в котором расположен вал с секторными элементами (полудисками).

Технической проблемой прототипа является недостаточная надежность, которая обусловлена большим количеством элементов и сложностью их геометрической формы, а также невозможность изменения рабочего объема машины, образованного секторными элементами.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, обеспечение возможности изменения рабочего объема машины.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что машина объемного действия, содержащая полусферическую крышку и диск с выступами и цилиндрическим пазом, в котором расположен вал с секторным элементом, отличается тем, что содержит дугу, в которой установлен фиксатор в виде стержня, также в полусферической крышке выполнен паз, в котором с возможностью перемещения вместе с дугой установлен фиксатор, на диске выполнены симметричные выступы, которые отделены друг от друга цилиндрическим пазом, в котором расположен вал секторного элемента с прорезью, в крышке для фиксатора снаружи выполнено ответное вертикальное продолговатое отверстие в виде прорези, длина которого больше диаметра стержня фиксатора, при этом с другой стороны фиксатор является ответным для прорези секторного элемента.

На поверхности диска вокруг выступов может быть выполнен радиальный паз, который является ответным для полусферической крышки.

В частности, на диске в сферическом исполнении симметричные выступы выполнены на верхней и нижней частях, которые отделены друг от друга цилиндрическим пазом, в котором расположен вал с 2 симметричными секторными элементами с прорезями.

В частности, выступы на диске имеют поперечное сечение в виде секторов с дугами не менее 30 градусов.

В частности, секторные элементы имеют поперечное сечение в виде секторов.

В частности, в выступах на диске в полусферическом исполнении при работе крышки в качестве ротора выполнены сквозные отверстия.

В частности, на противоположных сторонах боковых кромок паза на уровне отверстия полусферической крышки при работе диска в качестве ротора выполнены отверстия.

В частности, отверстия оборудованы клапанами.

В частности, торцы вала являются продолжением сферической кривизны секторных элементов.

В частности, внутренняя кривизна дуги совпадает с кривизной крышки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан общий вид диска машины объемного действия в полусферическом исполнении.

На фиг. 2 показан общий вид машины объемного действия в полусферическом исполнении без крышки.

На фиг. 3 показан общий вид секторного элемента машины объемного действия в полусферическом исполнении.

На фиг. 4 показан общий вид дуги со стержнем машины объемного действия.

На фиг. 5 показан общий вид машины объемного действия в полусферическом исполнении.

На фиг. 6 показан общий вид диска машины объемного действия в сферическом исполнении.

На фиг. 7 показан общий вид секторного элемента машины объемного действия в сферическом исполнении.

На фиг. 8 показан общий вид машины объемного действия в сферическом исполнении без крышек.

На фиг. 9 показан общий вид машины объемного действия в сферическом исполнении.

На фиг. 10 показан вид полусферы с прорезью.

На чертежах обозначено: 1 - диск, 2 - выступы, 3 - впускные отверстия, 4 - выпускные отверстия, 5 - цилиндрический паз, 6 - радиальный паз, 7 - секторный элемент, 8 - вал секторного элемента, 9 - прорезь секторного элемента, 10 - дуга, 11 - фиксатор, 12 - полусферическая крышка, 13 - прорезь для фиксатора, 14 - отверстия в полусферической крышке, 15 - паз полусферы, 16 - кромка полусферы.

Осуществление изобретения

В полусферическом варианте исполнения машина объемного действия состоит из диска 1 (см. Фиг. 1) с симметричными выступами 2, которые отделены друг от друга цилиндрическим пазом 5, в котором расположен вал 8 секторного элемента 7 (см. Фиг. 2) с прорезью 9 (см. Фиг. 3). На поверхности диска 1 вокруг выступов 2 выполнен радиальный паз 6, который является ответным для полусферической крышки 12. (см.Фиг.5). В дуге 10 установлен фиксатор 11 в виде стержня, выполненный с возможностью перемещения вместе с дугой в пазу крышки для дуги 15 (см. Фиг. 10), в крышке 12 для фиксатора 11 выполнено ответное вертикальное продолговатое отверстие в виде прорези 13, при этом с другой стороны фиксатор 11 является ответным для прорези 9 секторного элемента 7.

Для данного варианта исполнения машины объемного действия отверстия для подачи рабочей жидкости или пара под давлением внутрь машины и выпуска могут быть выполнены в выступах 2, например, отверстия 3 и 4 при использовании крышки в качестве ротора или на противоположных сторонах боковых кромок паза на уровне отверстия полусферической крышки 12, например отверстия 14, при этом указанные отверстия должны быть оборудованы клапанами.

Выступы 2 имеют поперечное сечение в виде секторов с дугами не менее 30 градусов.

Элемент 7 имеет поперечное сечение в виде сектора.

В сферическом варианте исполнения машина объемного действия состоит из диска 1 (см. Фиг. 6) с симметричными выступами 2, выполненными на верхней и нижней частях, которые отделены друг от друга цилиндрическим пазом 5, в котором расположен вал 8 с 2 симметричными секторными элементами 7 с прорезями 9 (см. Фиг. 7). На поверхностях дисков 1 вокруг выступов 2 выполнены радиальные пазы 6, которые являются ответными полусферическим крышкам 12 (см. Фиг. 8). В дугах 10 установлены фиксаторы 11 в виде стержней, выполненные с возможностью перемещения вместе с дугой в пазу своей крышки для дуги. В крышках 12 для фиксаторов 11 выполнены ответные вертикальные продолговатые отверстия в виде прорези 13, при этом фиксаторы 11 совмещены с прорезями 9 секторных элементов 7.

Для данного варианта исполнения машины объемного действия отверстия для подачи рабочей жидкости или пара под давлением внутрь машины и выпуска могут быть выполнены на противоположных сторонах боковых кромок паза на уровне отверстия полусферической крышки 12, например отверстия 14 (см. Фиг. 9), при этом указанные отверстия должны быть оборудованы клапанами.

В общем случае работа машины возможна в двух вариантах - с фиксацией диска 1 и вращением крышки 12 или фиксацией крышки 12 и вращением диска 1, при этом для сферического исполнения машины преимущественным является фиксация крышек 12, а для полусферического варианта - фиксация диска 1.

На примере полусферического варианта исполнения машина объемного действия используется следующим образом.

Пусть через одно отверстие 3 в машину подают, например, пар, при этом в данной половине объема машины, ограниченного внутренней поверхностью крышки 12, поверхностью выступа 2 и боковой поверхностью элемента 7 создается повышенное давление. Одновременно в другой половине объема машины открывают выпускное отверстие 4 и тем самым создают в ней пониженное давление. Таким образом, элемент 7 начинает поворачиваться на валу 8 (наклоняться) в сторону объема с меньшим давлением и фиксатор 11 начинает скользить вдоль прорези 9, что приводит к вращению дуги 10, закрепленной в пазу с крышкой 12, по радиальному пазу 6. В момент максимального отклонения элемента 7 в камере с повышенным давлением открывают выпускное отверстие 4, перекрывают отверстие 3, а в камере с первоначальным пониженным давлением перекрывают отверстие 4 и во впускное отверстие 3 начинают подавать пар. В указанном порядке выполняют последующие такты работы машины, при этом происходит стабильное вращение крышки 12, от которой снимают крутящий момент и используют его, например, для приведения в движение различных исполнительных механизмов или транспортных средств.

Во время работы машины обеспечивается возможность изменения положения фиксатора 11 вместе с дугой 10, что приводит к изменению угла максимального отклонения элемента 7 и к изменения максимального и минимального объемов машины.

Повышение надежности достигается за счет сокращения количества элементов, необходимых для обеспечения работы машины и упрощения их геометрической формы. Так, для обеспечения работы заявленного технического решения необходима совместная работа лишь диска 1 с выступами 2, цилиндрическим 5 и радиальным 6 пазами, секторного элемента 7 с валом 8 и прорезью 9, дуги 10 с фиксатором 11, а также полусферической крышки 12 с прорезью 13, длина которой больше диаметра стержня фиксатора 11.

Обеспечение возможности изменения рабочего объема достигается за счет того, что фиксатор 11 выполнен с возможностью перемещения вместе с дугой 10, а в крышке 12 - прорезь 13, за счет чего изменяют минимальный и максимальный углы отклонения секторного элемента 7, который формирует соответствующие рабочие объемы машины.

Сама дуга 10 (см. Фиг. 10) вставлена в пазу 15 полусферы, при этом верхняя часть фиксатора 11 находится в прорези 13 полусферы и кромка 16 полусферы плотно прилегает к кромке диска. Работа механизма возможна в нескольких вариантах - фиксирование диска и вращение полусферы или фиксирование полусферы и вращение диска.

Изменение позиции верхнего конца фиксатора 11 в прорези 13 изменит минимальный и максимальный объем областей в полусфере, разделенной полусектором.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в объемных роторных машинах - насосах, компрессорах и двигателях внутреннего сгорания. Машина объемного действия содержит полусферическую крышку и диск с выступами и цилиндрическим пазом, в котором расположен вал с секторным элементом. Машина содержит дугу, в которой установлен фиксатор в виде стержня. В полусферической крышке выполнен паз, в котором с возможностью перемещения вместе с дугой установлен фиксатор. На диске выполнены симметричные выступы, которые отделены друг от друга цилиндрическим пазом, в котором расположен вал секторного элемента с прорезью. В крышке для фиксатора снаружи выполнено ответное вертикальное продолговатое отверстие в виде прорези. Длина отверстия больше диаметра стержня фиксатора. С другой стороны фиксатор является ответным для прорези секторного элемента. Изобретение направлено на повышение надежности, обеспечение возможности изменения рабочего объема машины. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Машина объемного действия, содержащая полусферическую крышку и диск с выступами и цилиндрическим пазом, в котором расположен вал с секторным элементом, отличающаяся тем, что содержит дугу, в которой установлен фиксатор в виде стержня, также в полусферической крышке выполнен паз, в котором с возможностью перемещения вместе с дугой установлен фиксатор, на диске выполнены симметричные выступы, которые отделены друг от друга цилиндрическим пазом, в котором расположен вал секторного элемента с прорезью, в крышке для фиксатора снаружи выполнено ответное вертикальное продолговатое отверстие в виде прорези, длина которого больше диаметра стержня фиксатора, при этом с другой стороны фиксатор является ответным для прорези секторного элемента.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что на поверхности диска вокруг выступов выполнен радиальный паз, который является ответным для полусферической крышки.

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что на диске в сферическом исполнении симметричные выступы выполнены на верхней и нижней частях, которые отделены друг от друга цилиндрическим пазом, в котором расположен вал с 2 симметричными секторными элементами с прорезями.

4. Машина по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что выступы на диске имеют поперечное сечение в виде секторов с дугами не менее 30 градусов.

5. Машина по п. 1, или 2,, или 3, отличающаяся тем, что секторные элементы имеют поперечное сечение в виде секторов.

6. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в выступах на диске в полусферическом исполнении при работе крышки в качестве ротора выполнены сквозные отверстия.

7. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что на противоположных сторонах боковых кромок паза на уровне отверстия полусферической крышки при работе диска в качестве ротора выполнены отверстия.

8. Машина по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что отверстия оборудованы клапанами.

9. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что торцы вала являются продолжением сферической кривизны секторных элементов.

10. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя кривизна дуги совпадает с кривизной крышки.