Объемная роторная машина Советский патент 1986 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к области объемных роторных машин (компрессоры, двигатели роторные).

Цель изобретения - упрощение конструк- ции путем исключения синхронизирующего механизма.

На фиг. 1 изображена объемная роторная машина, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез на такте сжатия в верхней полости; на фиг. 3 - то же, в момент конца сжатия в верхней полости и начала сжатия в нижней полости; на фиг. 4 - вариант объемной .рртррной мащины с камерой сгорания.

Объемная роторная машина содержит корпус 1, в боковых крышках 2 которого в подшипниках 3 установлен вал 4 с жестко закрепленным на нем серповидным элементом 5, расположенным в рабочей камере 6. Внутренняя поверхность серповидного элемента 5 охватывает наружную поверхность ротора 7, установленного с возможностью вращения на кривошипе вала 4 на подшипнике 8. Ширина серповидного элемента 5 и ротора 7 соответствует ширине рабочей камеры 6. Выступы корпуса 1, диаметрально противоположно расположенные в рабочей камере 6, разделяют ее в сопряжении с серповидным элементом 5 на верхнюю и нижнюю полости. Уплотнение в сопряжении выступ - серповидный элемент осуществляется подпружиненными пластинками 9. Под действием разрежения в верхнюю полость рабочее тело Попадает через впускное окно 10, а в нижнюю - через впускное окно 11. С нагнетательными трубопроводами верхняя и нижняя полости сообщаются через выпускные окна 12 и 13, закрываемые клапанами, установленными в корпусах 14 и 15. Синхронизация вращения вала 4 и ротора 7 осуществляется зубчатыми профилями, выполненными на внутренней поверхности корпуса 1 и наружной поверхности ротора 7 с соотношением зубьев 2:1. В роторе 7 выполнена выемка 16 с кромками 17 и 18. Боковые плоскости 19-22 диаметральных клинообразных выступов расположены параллельно радиусам внутренней поверхности корпуса 1. Смеще- ние указанных плоскостей в сторону уменьшения толщины выступов от соответствующих радиусов корпуса должно быть равно радиусу закруглений кромок 17 и 18.

Траектории центров кривизны этих за- круглений совпадают с соответствующими диаметрами корпуса.

Объемная роторная машина, используемая в качестве компрессора, работает сле- дуюшим образом.

При движении ротора 7 в верхней полости рабочей камеры б (см. фиг. 2) со стороны впускного окна 10 создается раз

Q

5 5 0

д

5

0

режение, вследствие которого в верхнюю полость поступает воздух. Одновременно ротор 7 нагнетает уже находящийся в верхней полости воздух через окно 12 в ресивер. После прохождения ротором выпускного окна 12 (см. фиг. 3) его перекрытие производится клапаном, установленным в корпусе 14.

Ротор 7 совершает планетарное движение, вращаясь на оси подшипника 8 против часовой стрелки, а вместе с валом 4 и серповидным элементом 5 - по часовой.

Ввиду того, что диаметр начальной окружности зубчатого профиля корпуса 1 в два раза больще диаметра начальной окружности зубчатого профиля ротора 7, траектории центров радиусов закруглений кромок 17 и 18, лежащих на начальной окружности зубчатого профиля ротора 7, являются прямыми, проходящими через центр вала 4. Боковые плоскости 19, 20 и 21, 22 диаметральных клинообразных выступов корпуса 1 параллельны этим прямым и отстоят от них на расстоянии, равном радиусам закругления кромок 17 и 18. Таким образом, в момент, когда серповидный элемент 5 выходит из сопряжения с внутренней поверхностью диаметрально расположенных выступов корпуса 1, кромки 17 и 18 выемки 16 ротора 7 входят в сопряжение с боковыми поверхностями 19, 20 или 21, 22 диаметрально расположенных выступов корпуса 1, сохраняя тем самым уплотнение между верхней и нижней полостями рабочей камеры 6. Радиальное уплотнение между корпусом 1 и ротором 7 осуществляется за счет контакта зубьев, находящихся в зацеплении.

Если объемная роторная машина используется в качестве двигателя внутреннего сгорания, то она снабжается камерой 23 сгорания и механизмом газораспределения, например золотником 24 (см. фиг. 4) с щестеренчатым приводом от вала 4.

После воспламенения рабочей смеси в камере 23 сгорания газы через окно 12 попадают в нижнюю полость рабочей камеры 6, создавая давление на ротор 7. Происходит рабочий ход, в конце которого ротор 7 открывает выпускное окно 13. При движений ротора 7 в верхней полости рабочей камеры 6 со стороны впускного окна 10 создается разрежение, вследствие которого в верхнюю полость засасывается свежий заряд рабочей смеси. Одновременно ротор 7 нагнетает уже находящийся в верхней полости свежий заряд в камеру 23 сгорания через окно 11. При прохождении ротором 7 окон 11 и 12 в камере 23 сгорания происходит воспламенение сжатой рабочей смеси от свечи 25 зажигания и процесс повторяется.

Изобретение позволяет упростить конструкцию путем совмещения функций известного механизма синхронизации (зубчатые колеса наружного и внутреннего зацепления) с рабочими органами предлагаемой объемной роторной машины: ротором-поршнем и рабочей поверхностью корпуса.

2/

Ю

18

Фиг.2

21

10

79

//

77

20

Фиг. J

23

сриг.