Роторная машина Советский патент 1992 года по МПК F04C2/00 F01C21/12 

Изобретение относится к компрессоро- и двигагелестроению и может быть использовано в конструкциях роторных-машин.

Цель изобретения - повышение объемного КПД машины.

На фиг.1 показана предлагаемая машина, поперечный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фмг.1; на фчг.З - построение образующих ротора; на фиг.4 - расположение роторов в нижней части корпуса.

Роторнзя машина имеет корпус 1 с каналами отвода рабочей среды, торцовые крышки 3 с каналами 4 подвода рабочей среды. Внутренняя полость корпуса 1 выполнена в виде двухсопряженных между собой цилиндрических поверхностей 5, В полости установлены с постоянным зазором и с возможностью синхронного вращения в одном направлении профилированные роторы 6, боковая поверхность каждого из которых выпуклая и выполнена сопряженными между собой дугами окружностей. В роторах 6 имеются дуговые окна 7, выходящие на боковую поверхность и периодически сообщающиеся с каналами подвода 4 и отвода 2 рабочей среды. Дуговые окна 7 на боковой поверхности роторов 6 размещены ниже линии, проходящей через центры дуг боковых образующих роторов 6. Каналы 2 отвода расположены со смещением относительно линии излома цилиндрических поверхностей корпуса 1 в направлении, противоположном направлению вращения роторов 6.

Построение профиля каждого ротора 6, показанное на фиг.З, осуществляется в следу ющ порядке. В прямоугольной системе коордиг dT ХОУ из центра О в сторонах X на расстоянии, равным А/2, где А - межцентровое расстояние роторов 6 без учета зазоров, перпендикулярно ОХ проводят прямую N.

Из центра О радиусом R, равным радиусу расточки корпуса, проводят окружность. Точки ее пересечения с прямой N выше ОХ обозначают как точку В, ниже ОХ-как точку С. Выбирают радиус скругления боковой грани ротора г из соотношения rft.0,6 .ЗА. На расстоянии г параллельно прямой N проводят прямую М, находящуюся между ОУ и N. Радиусом R-r засекают на прямой М точку D, а точку, симметричную точке D относительно ОУ, обозначают как Е. Точки D, Е есть центры дуг боковых образующих ротора.

Из центра О радиусом A-R проводят окружность, Соединяют точки ЕО, продляют прямую в обе стороны, Соединяют точки DO, продляют прямую в обе стороны. Пересечение прямой ЕО с окружностью радиуса A-R выше ОХ обозначают как точку К, с окружностью радиуса R ниже ОХ - как точку L.

Пересечение прямой DO с окружностью радиуса A-R выше ОХ обозначают как точку Р, с окружностью радиуса R ниже оси ОХ - как точку S, Из точки О радиусом A-R соединяют

точки Р, К; радиусом R соединяют точки S, L Из точки D радиусом г на прямой ED в сторону, противоположную точке Е, засекают точку Т, соединив ее дугой радиуса г с точкой S. Из точки Е радиусом г на прямой

ED в сторону, противоположную точке D, засекают точку F, соединив ее дугой радиуса г с точкой L

Из точки Е дугой радиуса А-r соединяют точки К,Т, Из точки D дугой радиуса А-r соединяют точки Р, F.

Полученная фигура KTSLFPK представляет собой образующую ротора, выполненную по дугам окружностей без изломов, отвечающую требованию постоянства зазора при вращении роторов.

Для обеспечения условий предварительного сжатия остаточного объема необходимо, чтобы линия разрыва образующей каналом лежала ниже линии, проходящей

через центры дуг боковых образующих ротора, т.е. на дуге TS,

Выбирают ориентировочно длину канала на образующей, меньшую половины TS, обозначив линию разрыва образующей как

точку Z.

Участок образующей ротора по дуге SZ пои прохождении по линии смыкания роторов разрывает линию смыкания.

Роторная машина работает следующим

образом.

Пусть исходным является положение, когда оба ротора 6 внизу (фиг.4). Нижняя полость между роторами 6 имеет минимальный объем, окно 7 в левом роторе 6 вышло

в сектор каналов 4 торцовых крышек 3. Сжатое рабочее тело поступает в полость минимального объема. При повороте роторов 6 из положения условной нижней мертвой точки образуется увеличивающийся объем

в нижней камере между роторами 6 и корпусом 1, причем для левого ротора б сила давления Р в камере создает неуравновешенный крутящий момент, а для правого ротора 6 направлена радиально к оси вращения. Таким образом, в данный момент левый ротор 6 является ведущим, правый ротор 6 - пассивным, Направление потока рабочего тела по окну 7 изображено стрелками.

В какой-то момент поворота роторов 6

окно 7 ротора 6 выходит из сектора канала 4 подвода в торцовых крышках 3, процесс впуска окончен. Продолжающийся процесс поворота роторов б соответствует расширению рабочего тела, продолжающемуся до

момента отрыва правого ротора 6 от нижнего излома камеры.

Для идеального случа, т.е. полного срабатывания энергии сжатого рабочего тела к моменту отрыва правого ротора 6 от нижне- го излома камеры, давление в нижней камере равно нулю.

С момента отрыва правого ротора б от нижнего излома камеры процесс расширения рабочего тела окончен,

Продолжающийся поворот роторов 6 соответствует пассивной фазе поворота, когда взаимодействие роторов 6 невозможно, так как по линии смыкания проходит окно 7 правого ротора 6. Уменьшающийся объем в верхней части камеры вытесняется через щель между роторами 6, а также между левым ротором б и корпусом 1.

Продолжающийся поворот роторов 6 соответствует началу фазы предваритель- ного сжатия остаточного объема. Окно 7 вышло из линии смыкания роторов 6, левый ротор 6 замкнул канал 2 отвода. К моменту прихода в условную верхнюю мертвую точку (оба ротора вверху) ц верхней камере создалось предварительное давление, окно 7 правого ротора б готово открыться в сектор каналов 4 подвода

Вторая часть цикл, 180-360° полностью аналогична.

Формула изобретения

Роторная машина имеющая корпус с торцовыми крышками и каналами подвода и отвода рабочей среды, внутренняя полость которого выполнена в виде двух сопряженных между собой цилиндрических поверхностей, установленные в полости с постоянным зазором и с возможностью синхронного вращения в одном направлении профилированные роторы, боковая поверхность каждого из которых выпуклая и выполнена по дугам окружностей, при этом в роторах имеются дуговые окна, выходящие на боковую поверхность с возможностью периодического сообщения с каналами подвода и отвода рабочей среды, отличающаяся тем, что, с целью повышения объемного КПД, образующие поверхности каждого ротора выполнены в виде сопряженных между собой дуг окружностей, дуговое окно на боковой поверхности каждого ротора расположено ниже.линии, проходящей через центры дуг боковых образующих ротора, а каналы отвода выполнены в корпусе и расположены со смещением относительно линии излома цилиндрических поверхностей j направлении, противоположном направлению вращения роторов.

Изобретение позволяет повысить объемный КПД роторной машины. Внутренняя полость корпуса 1 с торцовыми крышками 3 выполнена в виде двух сопряженных между собой цилиндрических поверхностей 5. В полости установлены с постоянным зазором и с возможностью синхронного вращения в одном направлении профилированные роторы (Р) 6 с выпуклой боковой поверхностью. В Р 6 имеются дуговые окна 7, выходящие на боковую поверхность с возможностью периодического сообщения с каналами подвода 4 и отвода 2 рабочей среды. Образующие поверхности каждого Р б выполнено в виде сопряженных между собой дуг окружностей. Окно 7 расположено ниже линии, проходящей через центры дуг боковых образующих каждого Р 6. Каналы 2 выполнены в корпусе 1 и расположены со смешением относительно линии излома поверхностей 5 в направлении,противоположном вращению Р 6. 4 ил. 2 6 N ю СП Ј

А-А подернуто

7 / /

Фиг 2

I , A/2

N

ФигЗ

7 6