Рабочий ротор роторной машины Советский патент 1990 года по МПК B30B11/12 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям рабочих роторов роторных машин.

Целью изобретения является повышение энергетической эффективности и расширение технологических возможностей за счет увеличения номенклатуры обрабатываемых заготовок.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый рабочий ротор, продольный разрез; на фиг. 2 - рабочая полость при начальном положении инструмента; на фиг. 3 - то же, при конечном положении инструмента; на фиг. 4 - циклограмма рабочего ротора - зависимость перемещения поршня в силовом цилиндре от угла поворота ротора; на фиг. 5 - ра зверну- тая диаграмма рабочего цикла - зависимость давления рабочей среды от угла поворота ротора; на фиг. 6 - термодинамический цикл рабочего ротора - зависимость температуры от энтропии рабочей среды.

Рабочий ротор роторной машины содержит установленный в станине с неподвижными корпусами 1 и 2 в подшипниковых узлах 3, 4 приводной вал 5 с закрепленными в его средней части блоко- держателями 6 и 7, цилиндрические барабаны 8 и 9, силовые цилиндры 10, газовую турбину 11 с выходным валом 12, конфузором 13 и диффузором 14, электрогенератор 15 с вращающимся ротором 16 и выходными клеммами 17 и изолированные электроды 18 и 19, установленные с возможностью контакта с обрабатываемыми заготовками 20.

В блокодержателях 6 и 7 расположены инструментальные блоки 21 и 22 с подвижными инструментами - пуансоном 23 и выталкивателем 24, проходящим через матрицу 25.

В цилиндрических барабанах 8 и 9 соос- но с инструментальными блоками 21 и 22 расположены ползуны 26 и 27, приводимые в движение роликами 28-31, обкатывающимися по неподвижным копирам 32,--35, и соединенные в осевом направлении с пуансоном 23 и выталкивателем 24.

Силовые цилиндры 10 снабжены поршнями 36 в рабочих полостях 37 и штоками 38, связанными с ползунами 26 пуансонов 23, топливными форсунками 39, связанными с источником горючей смеси (не показан) посредством телескопических механизмов 40, подвижными в осевом направлении обечайками 41, охватывающими верхнюю и нижнюю части соответственно нижнего и верхнего инструментальных блоков 22 и 21 и имеющими ролики 42, взаимодействующие с дополнительным неподвижным копиром 43. Впускные 44 и выпускные 45 окна связаны соответственно с воздушными фильтрами 46 и выхлопным каналом 47. Каждая топливная фор

сунка 39 содержит плунжерный насос с электромагнитом, связанным через кулачковый прерыватель 48 с источником электропитания (не показан).

Конфузор 13 газовой турбины 11 подключен к выпускным окнам 45 силовых цилиндров 10 посредством патрубков 49. Диффузор 14 газовой турбины 11 сообщен с выхлопным каналом 47. На выходе выхлопного канала 47 предусмотрен фильтр

(не показан) для снижения токсичности выпускных газов до допустимого уровня, а также глушитель шума (не показан). Вращающийся ротор 16 электрогенератора 15 механически связан посредством гребня 50 с выходным валом 12 газовой турбины 11. Выходные клеммы 17 электрогенератора 15 электрически связаны посредством силовых кабелей (не показаны) с электродами 18 и 19, размещенными в инструментальных блоках 22 и изолирован0 ными посредством диэлектрических прокладок 51. Предусмотрены диэлектрические подложки 52 под обрабатываемыми заготовками 20 и диэлектрические ограничители 53, предотвращающие замыкание электрического тока электрогенератора 15 через

5 матрицу 25 и ее разогрев.

В качестве горючей смеси может быть использовано жидкое или газообразное топливо.

Для первоначального пуска рабочего

0 ротора предусмотрена пусковая система (не показана), включающая воздушный баллон высокого давления и пусковой клапан.

Рабочий ротор роторной машины работает следующим образом.

От пусковой системы рабочему ротору

5 сообщается вращение. При этом ролики 28- 31 ползунов 26 и 27 и ролики 42 обечаек 41 обкатываются соответственно по неподвижным копирам 32-35 и дополнительному неподвижному копиру 43. Пуансоны 23 и выталкиватели 24 через пол0 зуны 26, 27 и штоки 38 получают требуемые технологические движения. В рабочей полости 37 и газовой турбине 11 совершается термодинамический цикл a-b-c -c-d-d -a, результатом которого является возникнове5 ние дополнительного вращающего момента на приводном валу 5 и вращение газовой турбины 11 и механически связанного с ней ротора 16 электрогенератора 15. Электрический ток, вырабатываемый электрогенератором 15, подводится к изолирован0 ным электродам 18 и 19 инструментальных блоков ,22.

В исходном положении обечайки 41 опущены и рабочая полость 37 открыта. Транспортный ротор (не показан) подает обрабатываемую заготовку 20 в рабочую

полость 37. При этом обрабатываемая заготовка 20 ложится на изолированные электроды 18 и 19, замыкает внешнюю цепь электрогенератора 15 и через нее

начинает течь электрический ток. Происходит предварительный нагрев обрабатываемой заготовки 20. В результате взаимодействия ролика 42 с дополнительным неподвижным копиром 43 обечайка 41 поднимается и через уплотнения надежно изолирует рабочую полость 37 от окружающего пространства. В результате взаимодействия роликов 28 и 29 с неподвижными копирами 32 и 33 поршень 36 перемещается вниз, перекрывает впускные Ю 44 и выпускные 45 окна и сжимает заряд свежего воздуха в рабочей полости 37. Протекает процесс а-Ь изоэнтропного сжатия, температура Т и давление Р повышаются.

При дальнейшем перемещении поршня 36 вниз кулачковый прерыватель 38 взаимодействует с его нижним торцом, на электромагнит плунжерного насоса подается электропитание и от источника горячей смеси

удаляются в патрубок 49, а рабочая полость 37 через воздушный фильтр 46 и впускные окна 44 заполняется зарядом свежего воздуха по бесклапанной петле,. вой схеме газообмена. Термодинамический цикл a-b-c -c-d-a замыкается. Механическая работа, равная площади abc cda, на фиг. 6 заштрихованной горизонтальными линиями, используется для приведения рабочего ротора во вращение.

Отработавшие газы, имеющие большую внутреннюю энергию, а следовательно, высокую температуру из патрубка 49 через конфузор 13 попадают в газовую турбину 11. Протекает процесс d-d расшире15 ния в газовой турбине 11. Происходит трансформация теплоты в механическую работу. Внутренняя энергия отработавших газов используется для вращения механически связанного с газовой турбиной 11 через выходной вал 12 и гребень 50

в топливную форсунку 39 через телескопи- 20 ротора 16 электрогенератора 15. Вырабаты- ческий механизм 40 под давлением, превы-ваемый электрический ток электрогенератошающим давление Р в рабочей полости 37,ра 15 обеспечивает предварительный наподается заряд свежей горючей смеси. Топ-грев обрабатываемой заготовки 20, что позливная форсунка 39 впрыскивает в рабо-воляет обрабатывать заготовки из различчую полость 37 заряд рабочей смеси, 25 ных материалов.

Расширенные выпускные газы через диффузор 14, выхлопной канал 47, фильтр и глушитель удаляются в атмосферу. Протекает процесс d -a изобарного отвода теплоты (давление близко к атмосферраспыленный до мелкодисперсного состояния.

В рабочей полости 37 при взаимодействии впрыскнутой горючей смеси с горячим сжатым воздухом, полученным в предыдущем процессе а-Ь, происходит ее вое- 30 ному). Термодинамический цикл a-d-d -a

40

пламенение и сгорание. Осуществляется процесс сгорания и подвода теплоты, состоящий из изохорного Ь-с1 и изобарного с -с участков. Температура Т и давление Р еще более повышаются и достигают максимальных значений до 1200- 35 1500°С и 30-50 МПа. Совместное действие температуры Т и давления Р, достигших максимальных значений, на предварительно нагретую электрическим током электрогенератора 15 обрабатываемую заготовку 20 доводит ее материал до состояния пластичности. Затем пуансон 23 осуществляет формообразование готового изделия в матрице 25. При этом обрабатываемая заготовка 20 перестает замыкать изолированные электроды 18, 19 и электри- 45 ческий ток прерывается.

Далее протекает процесс c-d изоэнтропного расширения рабочей среды в рабочей полости 37. В этом процессе подведенная теплота трансформируется в механическую работу: ролики 28 и 29 взаимодействуют 50 с неподвижными копирами 32, 33 и на приводном валу 5 возникает дополнительный вращающий момент, приводящий рабочий ротор во вращение.

При перемещении поршня 36 вверх

замыкается. Механическая работа цикла, равная площади add a, на фиг. 6 заштрихованной вертикальными линиями, используется на приведение ротора 16 электрогенератора 15 во вращение.

В результате взаимодействия ролика 42 с дополнительным неподвижным копиром 43 обечайка 41 опускается и рабочая полость 37 открывается. В результате взаимодействия роликов 30 и 31 с неподвижными копирами 34 и 35 выталкиватель

24извлекает готовое изделие из матрицы

25и передает его в захватный орган транспортного ротора. Технологический цикл закончен.

Экономический эффект при внедрении изобретения получается за счет повышения энергетической эффективности и расширения технологических возможностей рабочего ротора.

Формула изобретения

Рабочий ротор роторной машины, содержащий установленный в станине приводной вал с закрепленными на нем барабанами, несущими блокодержатели с инструсначала открываются впускные 44 и затем 5 ментальными блоками, соосные им ползуны

выпускные 45 окна. Протекает процесс d-a изохорного отвода теплоты. Отработавшие газы через выпускные окна 45

с роликами,установленными с возможностью контактирования с неподвижными копирами, силовые цилиндры с впускными и выпуск

удаляются в патрубок 49, а рабочая полость 37 через воздушный фильтр 46 и впускные окна 44 заполняется зарядом свежего воздуха по бесклапанной петле. вой схеме газообмена. Термодинамический цикл a-b-c -c-d-a замыкается. Механическая работа, равная площади abc cda, на фиг. 6 заштрихованной горизонтальными линиями, используется для приведения рабочего ротора во вращение.

Отработавшие газы, имеющие большую внутреннюю энергию, а следовательно, высокую температуру из патрубка 49 через конфузор 13 попадают в газовую турбину 11. Протекает процесс d-d расширения в газовой турбине 11. Происходит трансформация теплоты в механическую работу. Внутренняя энергия отработавших газов используется для вращения механически связанного с газовой турбиной 11 через выходной вал 12 и гребень 50

0

5 5

0

замыкается. Механическая работа цикла, равная площади add a, на фиг. 6 заштрихованной вертикальными линиями, используется на приведение ротора 16 электрогенератора 15 во вращение.

В результате взаимодействия ролика 42 с дополнительным неподвижным копиром 43 обечайка 41 опускается и рабочая полость 37 открывается. В результате взаимодействия роликов 30 и 31 с неподвижными копирами 34 и 35 выталкиватель

24извлекает готовое изделие из матрицы

25и передает его в захватный орган транспортного ротора. Технологический цикл закончен.

Экономический эффект при внедрении изобретения получается за счет повышения энергетической эффективности и расширения технологических возможностей рабочего ротора.

Формула изобретения

Рабочий ротор роторной машины, содержащий установленный в станине приводной вал с закрепленными на нем барабанами, несущими блокодержатели с инстру5 ментальными блоками, соосные им ползуны

с роликами,установленными с возможностью контактирования с неподвижными копирами, силовые цилиндры с впускными и выпускными окнами с поршнями в рабочих полостях и штоками, связанными с ползунами, топливные форсунки, связанные с источником горячей смеси, обечайки, охватывающие верхнюю и нижнюю части инструментальных блоков с приводом от роликов, контактирующих с дополнительным неподвижным копиром, при этом окна силовых цилиндров связаны соответственно с воздушными фильтрами и выхлопным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности и расширения технологических возможностей за счет увеличения номенклатуры обрабатываемых изделий, он снабжен газовой турбиной с выходным валом, конфузором и диффузором, электрогенератором с ротором, выходными клеммами и изолированными для нагрева заготовок электродами,

установленными в инструментальных блоках, при этом конфузор газовой турбины подключен к выпускным окнам силовых цилиндров, а ее диффузор сообщен с выхлопным каналом, ротор электрогенератора механически связан с выходным валом газовой турбины, а выходные клеммы электрогенератора электрически связаны с электродами.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям рабочих роторов роторных машин. Цель изобретения - повышение энергетической эффективности и расширение технологических возможностей за счет увеличения номенклатуры обрабатываемых заготовок. Ротор содержит установленный в станине с неподвижными корпусами 1 и 2 приводной вал 5 с блокодержателями 6 и 7 и цилиндрическими барабанами 8 и 9. В блокодержателях 6 и 7 закреплены инструментальные блоки 21 и 22 с пуансоном 23, матрицей 25 и выталкивателем 24. Обечайки 41 охватывают инструментальные блоки 21 и 22,образуя силовые цилиндры 10 с рабочими полостями 37. Ротор снабжен газовой турбиной 11 с выходным валом 12, электрогенератором 15 с ротором 16 и изолированными электродами 18 и 19. При работе ротора в рабочих полостях 37 сжигается горючая смесь. Давление газов передается роликам 28 и 29, взаимодействующим с неподвижными копирами 32 и 33. В результате на приводном валу 5 возникает дополнительный вращающий момент. Отработавшие газы через конфузор 13 попадают в газовую турбину 11, которая вращает ротор 16 электрогенератора 15. Вырабатываемый при этом электрический ток, проходя от изолированных электродов 18 и 19 через заготовку 20, нагревает ее. 6 ил.

РедакторН Горкат Заказ 1130

ГсхредИ. ВересКорректор М Шароши

Тираж 509Подписное

ВНИИПИ Гос ировепного комикма по изобретениям и открытиям при ГКНТ (..( U

113035 Москва, Ж 3,. Рампсьая 1ыб . д 4,5 Проишодствен1,о-из и1тс.ьский комбина i «Патент, i У/кюрод, vi laiapii ia, 1Ш

Фае.6

Составитель В Гринберг

ГсхредИ. ВересКорректор М Шароши

Тираж 509Подписное