Роторно-поршневая машина Советский патент 1982 года по МПК F04C9/00 

(54) РОТОгаО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА

. ,

Изобретение относится к роторным машн нам объемного вытеснения с качающимися рабочими органами и может быть использовано, например, в качестве двигателя в судовых энергетн ских установках.

ИзвестШ роторно-поршневая машина, содержащая сферический корпус, два поршня со сфери юской поверхностью, установленные в .корпусе на одной оси с образованием двух рабочих камер, лря рабочих вала, сооско установ;ю1шые в корпусе с противоположных сторон, каждый из которых кинематически связан с одним из порошей, и каналы подвода и отвода рабочей среды 1.

Недостатками известней роторно-поршневой машины является невысокая надежность и сложность конст} кции вследствие неизбежного наличия сшхронижрующей конической шестеренной передачи я распределительного золотникового устройства.

Цель изобретения - повьппение надежности и упрощение конструкщт.

Ооставленная цель достигается тем, что VB роторно-п6{яш{евой машине порояш вьтолнены в виде полудисков, ось поршней установлена в корпусе с возможностью поворота вокруг осевой линии, перпендикулярной оси врашешш валов, причем кинематическая связь каждого вала с поршнем выполнена в виде полусферического ротора, жестко закрепленного на валу и шарнирно сочлененного с поршнем.

При зтом в корпусе по разные стороны от центра корпуса вьшолнены две кольцевые

0 проточки соосно рабочим валам, причем одна сообщена с каналом подвода, а другая - с каналом отвода рабочей среды, и на поверхности каждого полусферического ротора предусмотрено отверстие, сообщающее попе15 рабочие камеры с кольцевой проточкой корпуса.

На фиг. 1 изображена машина с поршнями в крайнем правом, положении, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-.А на фиг.I.

20 (рабочие валы повернуты на 90° относительно крайнего правого положения поршней); на фиг. 3 - разрез. В-В на фиг. 1; на фиг. 4 полусферический ротор с отверстием; на фиг.5 390схема соединения jxsyx роторно-поршневых машин. Роторно-поршневая машина содержит сфе{жческий корпус 1, поршни со сферической поверхностью 2, установленные на оси 3с образованием рабочих камер 4 и 5, два рабочих вала 6 и 7, канал 8 подвода рабочей среды и канал 9 отвода. Поршни вьшолнены в виде полудисков 10 и П. Полудиск 10 снабжен подшипниковыми проушинами 12, а полудиск 11 - подшипниковыми проупшнаыя 13, плотно подогнанными дрзпг к другу и установленными на оси 3, проходяшей через крестовину 14, установленную шарнирно в корпусе на полуосях 15 в подшипниках 16 Осевая.линия 17, вокруг которой крестовина 14 на полуосях 15 совместно с осью 3 полудасков 10 и 11 может поворачиваться, расположена перпендикулярно оси 18 врашения валов 6 и 7. Вал 6 жестко связан с полусфери ческим ротором 19, который в свою очередь шарнирно сочленен через цапфу 20 с полудаском 10, при этом полудиск 10 на цапфе 20 может поворачиваться вокруг осевой линии 21 Вал 7 жестко связан с полуа рическим ротором 22, который в свою очередь шарнирно сочленен через цапфу 23 с полудиском 11, при этом полудиск 11 ш цапфе 23 может по ворачиваться вокруг осевой линии 24. Полусферигескйе роторы имеют наружные и внутpeiffffle сферические поверхности, плотно подог нанные соответственно к корпусу и полудискам. В верхней части корпуса вьшолнена коль цевая проточка 25, сообщенная с каналом 8 подвода, а симметрично в нижней части корпуса - кольцевая проточка 26, сообшенная с каналом 9 отвода. Проточки расположены соосно.оси 18 вращения. На поверхности каждого полусферического ротора выполнено отверстие 27, перекрываемое сферической поверх нрстью 2 соответств5пющего поршня (полудиска). Вал 6 установлен в корпусе на подшипнике 28, а вал 7 - на подшипнике 29. Центры сферических поверхностей корпуса 4, роторов 19 и 22 и полудисков 10 и И и осевые линии 17, 18, 21 и 24 проходят через точку 0. Угол наклона (9) осевых диетй 21 и 24 к оси 18 всегда острый (на фиг. 1 и 2 угол в равен 45°). Одним из возможных ; вариантов конструкции является машина, (фиг. 5) состоящая из двух роторно-поршневых машин 30 и 31, соеданенныХ таким образом, что вал 7 роторно-поршневой машины 30 и вал 6 роторнопоршневой машины 31 представляют собой общий вал 32 (при этом .валы состыкованы в положении, смешенном друг относительно друга на 90 по отношению к крайнему правому положению поршней), канал 8 роторнопоршневой машины 30 и канал 9 роторнопоршневой машины 31 объединены в канал 33подвода рабочей среды, а канал 9 роторно-поршневой машины 30 и канал 8 роторнопоршневой машины 31 объединены в канал 34отвода. Устройство работает следующим образом. С помощью спецнальногр устройства запуска (не показано) производится принудительное смещение рабочего вала 6 против часовой стрелки. При этом камера 4 через отверстие 27 полусфери«вского ротора 19 и кольцевую проточку 25 сообщается с каналом подаода 8, а камерт 5 через отверстие 27 полусферического ротора 22 и кольцевую проточку 26 - с каналом 9 отвода. Открытие отверстий 27 в камеры 4 и 5 осуществляется соответственно за счет поворота полудиска 10 относительно осевой линии 21 и полудибка 11 относительно осевой линии 24, вызванное ..поворотом цапфы 20 совместно с полусферическим ротором 19 относительно осевой 18 с одновременным поворотом оси 3 относительно осевой линии 17 через крестовину 14 на полуосях 15 и вовлечением во вращение по часовой стрелке относительно осевой линии 18 полусферического ротора 22 через полудиск 11 и цапфу 23. I Напорное давление рабочей среды в камере 4 воздействует на поверхности полудисков 10 и И как на поршни и создает усилие, восп{жнимаемое полусферическими роторами 19 и 22 соответственно через цапфы 21 и 23, и которое заставляет рабочие валы 6 и 7 вращаться в направлении, заданном устройством запуска. По достижении полудисками 10 и 11 крайнего левого положения полусферические роторы 19 и 22 по инерции смещают полудиски 10 и 11 в обратную сторону, при этом напорное давление рабочей среды возникает в камере 5, которое, создавая аналогичное усилие на ( полудисках 10 и 11, заставляет их перемещаться в. крайнее правое положение с одновременным вращением валов 6 и 7 в соответствующих опорах 28 и 29 в прежнем направлении. Подвод рабочей среды в корпусе 1 остается неизменным по кольцевой проточке 25, а отвод - по кольцевой проточке 26, сообщение- камеры 5 с каналом 8 подвода и камеры 4 с каналом 9 отвода вызывается поворотом полудисков 10 и 11 относительно соответствующих полусферических роторов 19 и 22 в противоположную сторону, тем самым попеременно через отверстие 26 . роторов камеры 4 и 5 сообщаются то с каналом 8 подвода рабочей среды, то. с каналом 9 отвода. В процессе работы полудиски 10 и 11 помимо поворота вокруг осевых линий 21 и 24 поворачиваются на проушинах 12 и 13 на оси 3, закрепленной на крестовине 14, совершающей качатепьные движения на полуосях 15 в подшипниках 16. Осеаые линии 21 и 24 цапф 20 и 23 описывают вокруг осевой линии. 18 два конуса с вершинами в точке О при этом рабочие валы 6 и 7 вращаются вокруг осевой линии 18 в противоположных направлениях. За один оборот рабочих валов 6 и 7 в камерах 4 и 5 происходит два рабочих цикла. Вариант устройства (фиг. 5) работает без устройства запуска. Полудиски роторно-порЩневой мащнны 30 смещаются из крайнего правого положения через общий вал 32 при возникновении напорного давления в канале 33 подвода, при этом полусферический ротор 19 роторно-поршневой мащины 31 вращается по часовбй. стрелке за счет того, ее полудиски 10, и 11 находятся в промежуточном положении, при этом напорное давление создается в .камере S и вовлекает во вращение полусферический ротор 22 роторно-по шшевой машины 30. Дальнейший процесс работы в каждой роторно-поршневой машине происходат в описанной последовательности. Для изменения направления вращения в канале 34 отвода необходимо создать напорное давление, а в канале 33 подвода - сливное давление. Таким образом, поршш, вьшолненные в виде полудисков с осью, установленной в корпусе с возможностью поворота вокруг осе вой линии, перпещщкулярной оси вращения валов, и связанные с рабочими валами с помощью полусферических роторов щарнирно, позволяют исключить синхронизирующую шестеренную коническую передачу, распределитель ные золотники, тем самьсм повысить надежность и упростить конструкцию. Формула изобретения 1.Роторно-поршневая машина, содержащая сферический корпус, два поршня со сферической поверхностью, установленные в корпусе на одной оси с образованием двух рабочих камер, два рабочих вала, соосно установленные в корттусе с противоположных сторон, каждый из которых кинематически связан с одним из поршней, и каналы подвода и отвода рабочей среды,о т л а ю щ ая с я тем, что, с целью повьппения надежности и упрощения констрзпсции, пороши выполнены в виде полудисксж, ось поршней установлена в корпусе с возможностью поворота вокруг осевой линии, i перпендикулярной оси вращения валов, причем кинематическая связь каждого вала с поршнем выполнена в виде полусферического ротора, жестко закрепленного ; на валу и шарнирно сочлененного с поршнем. 2.Машина по п. {отличающаяся тем, что с целью упрощения распределительного механизма, в корпусе по разные стороны от центра корпуса выполнены две . кольцевые проточки соосно рабочим валам, причем одна сообщена с каналом подвода, а другая - с каналом отвода рабочей среды, к на поверхности каждого полусферического ротора предусмотрено отверстие, сообщающее попеременно рабочие камеры с кольцевой проточкой корпуса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии № 1259801, кл. F 1,,, опублик. 1972.

т.

15

if

2f

/J

19

2if

5

20

21

25

16

12

28 /e.J