Коловратная машина Советский патент 1935 года по МПК F04C2/16 F04C18/16 

Изобретение касается коловратных машин, применяемых в качестве насоса, компрессора или двигателя, отличающееся от существующих конструкций отсутствием характерных для коловратных машин деталей-лопастей и гребней.

Машина состоит из неподвижного цилиндра с внутренними винтовыми выступами и эксцентрично расположенного по отношению к оси его ротора с винтовыми выступами, входящими в промежутки между упомянутыми выступами цилиндра и образующими с ними лабиринт винтообразной формы.

На чертеже фиг. 1 изображает осевой разрез коловратной машины; фиг. 2- поперечный разрез машины с неподвижным цилиндром; фиг. 3-осевой разрез видоизменения машины с вращающимся цилиндром и неподвин ным кожухом; фиг. 4-поперечный разрез ее; фиг. 5- схему действия машины; фиг. 6-осевой разрез видоизменения машины с двусторонним ротором; фиг. 7-поперечный разрез ее; фиг. 8-вид ее сбоку; фиг. 9- вид ее спереди; фиг. 10-осевой разрез машины, применяемой в качестве насоса; фиг. 11--видоизменение машины при применении ее в качестве компрессора; фиг. 12-то же в качестве двигателя турбинного типа; фиг. 13-то же в качестве двигателя с реверсивным приспособлением передачи.

Коловратная машина состоит из закрытого с концов цилиндра / (фиг. 1, 2) с внутренними винтовыми выступами 2 и эксцентрично расположенного по отношению к оси цилиндра ротора 3 с винтовыми выступами 4, входящими в промежутки между выступами 2 цилиндра. Ротор 3 насажен поворотно на кривошипной шейке 5 вала б, вращающегося в подшипнике 7. К крышкам 8, 9 цилиндра приделаны входной W и выходной // патрубки. Ротор 3 при вращении вала 6 перемещается в промежутках между выступами 2 цилиндра по окружности, описываемой кривошипом 5. Шпилька 12 (фиг. 2) ограничивает ротор от вывинчивания в осевом направлении. Выступы 2 цилиндра, входящие в промежутки между выступами ротора 3, подобно винту с гайкой, образуют лабиринт винтообразной формы с пространством между выступами в виде отдельных отсеков, прегражденных на каждый оборот выступа телом ротора 3, прилегающего к выступам 2 цилиндра.

При относительной плотности прилегания выступов 2 и и при вращении вала посторонним приводом машина работает как насос. Вращая вал б в направлении стрелки, всасывание производят через патрубок 10. Рабочая среда всасывается в расширяющееся пространство 13, как показано на схемах I-VI

фиг.;5, и перемещается затем по отсекам давления винтообразно в осевом направлении к выходному патрубку //. При вращении вала в обратном направлении стрелки направление всасывания и выкида меняется против стрелок. При нагнетании под давление рабочей среды в один из патрубков W, 11 машина ; работает как двигатель.

Ротор 5, сдвинутый несколько с мертвой точки в полонсение / (фиг. 5) под влиянием давления рабочей среды на поверхность его получает импульс перемещения в направлении стрелки, поворачивая при этом кривошип 5 вала б (фиг. 1).

При снабжении вала б маховиком ротор по инерции преодолевает мертвую точку в положении VI (фиг. 5) и приходит в беспрерывное движение. Нагнетая рабочую среду через патрубок 77 в обратном порядке стрелок, вал меняет направление вращения.

В форме выполнения машины, изображенной на фиг. 3 и 4, вместе с ротором 3 вращается цилиндр 7, составляющий одно целое с валом 6. Цилиндр 7 с ротором 3 помещен в закрытый с концов неподвижный корпус 14, по одну сторону коего пропущен вал б в подщипнике 7, а с другой стороны закреплена неподвижно пустотелая ось /5 ротора 3. При вращении вала б цилиндр путем упора шпилькой 72 в винтовой выступ 4 увлекает за собою ротор 3. Выступы 4 ротора при этом также перемещаются в промежутках между выступами 2 цилиндра. Патрубок //по фиг. 1, в данном случае, заменяет пустотелая ось 75.

Действие машины протекает точно так же, как описано в предыдущем случае, с той лишь разницей, что вместе с ротором вращается цилиндр.

Преимущество описанной формы выполнения заключается в отсутствии усилия по перемещению возвратно движущейся массы ротора, благодаря чему машина может работать с высоким числом оборотов.

В видоизменении машины, изображенном на фиг. б-10, машина состоит из разъемного на две половины цилиндра /, свинченного в один болтами и несущего с обеих сторон по крышке 8, 9

с кронштейнами дпя щерйксвых. яадшипников 7 кривошипного.вала б, /.нпотненного в крышках сальниками /б; Кривошип 5 перемещает двусторонний ротор 5, двухзаходиые винтовые выступы 4 коего входят в соответствую1цие промежутки между Е ыступами 2 цилиндра. Входной патрубок 10 расположен з нижней части цилиндровой отливки с: переходом в разветвляющийся канал 17 по одну и другую сторону цилмндра. Выходной патрубок 77, отлитый за одно верхней половиной цилиндра, имеет сообщение со смежной центральной частью двустороннего ротора 5.

К нижней части цилиндровой отливки; пришиты лапы для крепления машины.

При вращении вала Ь ротор 3, перемещаясь в цилиндровых выступах, удерживается постоянно в центральном положении разным направлением выступов правого и левого хода - без ограничивающей шпильки 72 (фиг. 2). Кроме того двусторонний ротор разгружен от усилий в осевом направлении.

Работа машины протекает как описано в устройстве по фиг. 1 и 2, отличаясь лишь двусторонним и двойным действием по числу заходов винтовых выступов, устраняющих мертвое положение VI (фиг. 5). Машина пригодна для работы в качестве насоса и гидравлического двигателя.

В отличие от предыдущих вариантов в видоизменении машины, изображенном на фиг. 11, корпус 14, цилиндр / и ротор 3 двустороннего действия имеют форму двойного конуса с целью образования в винтовом лабиринте постепенно расширяющихся ступеней сжатия либо расширения, смотра по назначению работы машины: компрессором либо двигателем.

Работа компрессором протекает в направлении стрелок, двигателем - наоборот. Машина пригодна для работы с аысоким числом оборотов.

в видоизменении на фиг. 12 изображена машина турбинного типа с вращающимся цилиндром и ротором. Схема предусматривает значительное развитие ступеней расширения путем надстройки над внутренней парой из цилиндра 7 и ротора 3 внешней пары-цилиндра 7 с выступами 2 и ротора 3 с выступами 4

обтаредйиенных попарно: «даслиндр / с ротором .Т по одну сторону и цилиндр / с роторсэм .3-ПО другую сторону. Внутренняя часть /, 3 образует ступень высонор© давления, внешняя /, 3-ступень низкого давления машины.

частям высокого и низкого давления данаКонусная форма постепенного развития ступеней винтового лабиринта.

Вращающиеся части разгружены в осевом направлении разгрузочными лабиринтами: высокого /8 и низкого 79 давлеяия. Одна вращающаяся часть насажена :на вывеяенный вал б, уплотненный отдельным лабиринтом . 20. Подшипник 7 (ПОКОИТСЯ на прили ве корпуса М. Другая вращающаяся часть насажена на яепо движную ось /5. Двулаахрдные выступы високого и низкого давления имеют различное направление захода - правое и левое, обеспечивающее сцепление вращающихся частей, допуская при этом перемещение выступов лишь в радиальном йаправлении. Корпус /4 имеет отверстие W для подвода газа, распределяющегося в камере 2/, откуда по прорезям 23 в ступице диска направляется в часть высокого давления, пройдя которую поступает дальше в часть низкого давления и выходит в раструб 7/. Машина пригодна для работы в качестве паровой и газовой турбины.

Схема видоизменения вышеописанной машины с дополнительным устройством реверсивной передачи изображена на фиг. 13.

Каждая вращающаяся часть имеет ло выведенному валу, из коих один кривошипный 5. На шейках валов, покоющихся в подшипниках 7, насажены свободно вращающиеся шестерни 25, сцепляемые с валами при помощи сцепных кулачных щайб 26 в таком порядке, что если одна сторона сцепляется с шестерней 25, то другая сторона включается в пазы корпуса и наоборот. При таком порядке включения кулачных шайб 26 вращение получает тот вал, чья шестерня находится в сцеплении; другая сторона при этом застопоривается с корпусом неподвижно.

Этим устройством осуществляется реверсивный ход главного вала 27 с ведущими шестернями 28, 29. В одном положении- при вращении кривошипного вала 5 машина работает по варианту неподвижного цилиндра, при другом включении сцепления-согласно видоизменению с вращением цилиндра и ротора.

Каждому положению соответствует свое направление вращения главного вала вправо и влево.«

Машина применима в судовых установках для привода гребного вала, требующего низкого числа оборотов и реверсивного хода.

Предмет изобретения.

1.Коловратная машина, отличающаяся применением неподвижного цилиндра / с внутренними винтовыми выступами 2 (фиг. 1, 2) и эксцентрично расположенного по отношению к оси цилиндра ротора 5 с винтовыми выступами 4, входящими в промежутки между упомянутыми выступами цилиндра и образующими с ними лабиринт винтообразной формы.

2.Видоизменение мащины по п. 1, отличающееся тем, что вместо ординарного ротора применен двусторонний ротОр 3 (фиг. 6-9), двухзаходные винтовые вь ступы 4, 4 которого входят в соответствующие промежутки между выступами 2, 2 цилиндра.

3.Форма выполнения машины по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндр / (фиг. 3, 4), составляя одно целое с валом б, выполнен поворотным и помещен в неподвижном кожухе 14.

4.Видоизменение машины по п. 1, отличающееся тем, что в целях образования в лабиринте постепенно расширяющихся ступеней сжатия или расширения корпус J4, цилиндр / и ротор 3 имеют форму двойного конуса (фиг. П).

5.Видоизменение машины по ,п. 3, отличающееся тем, что в целях получения второй ступени расширения внутренние цилиндр и ротор окружены внешней парой из цилиндра / и ротора 3, причем внутренняя часть /, 3 образует ступень высокого давления, а внешняя часть-ступень низкого давления машины (фиг. 12).

6.При машине по п. 5 применение реверсивной передачи, состоящей из свободно вращающейся на валу щестерни 25 (фиг. 13), сцепляемой с валами сцепной кулачной шайбой 26 в таком порядке, что если одна сторона шайбы

сцепляется с шестерней 26, то другая ее сторона включается в пазы корпуса, и наоборот.

Ь 7

ФИП2

4

iS

ФИГч

1 Л 13

12 3 2