Рабочий ротор роторной машины
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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1564002 А1 (5!) 5 В 30 В 11/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ и б
99
98
77
99
99
O !
19
22
)7
7 фиг 1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4466613/25-27 (22) 28.07.88 (46) 15.05.90. Бюл. № 18 (75) В. П. Коротков (53) 621.979.6 (088.8) (56) Авторское св детельство СССР № 1470569, кл. В 30 В 11/12, 17.03.87. (54) РАБОЧИЙ РОТОР РОТО РНОЙ МАШИНЫ (57) 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 6 и изолированными электродами !8 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.
3
Изобретение относится к ма ши ностроению, а именно к конструкциям рабочих роторов роторных машин.
Целью изобретения является повышение энергетической эффективности и расширение технологических возможностей за счет увеличения номенклатуры обрабатываемых загото во к.
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 — развернутая 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 и 2 в подшипниковых узлах 3, 4 приводной вал 5 с закрепленными в его средней части блокодержателями 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 соосно 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 фор564002
4 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 изолированными посредством диэлектрических прокладок 51. Предусмотрены диэлектрические подложки 52 под обрабатываемыми заготовками 20 и диэлектрические ограничители
53, п редотвра щающие замыкание электрического тока электрогенератора 15 через матрицу 25 и ее разогрев.
В качестве горючей смеси может быть использовано жидкое или газообразное топливо.
Для первоначального пуска рабочего 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 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 ползуны 26, 27 и штоки 38 получают требуемые технологические движения. В рабочей полости 37 и газовой турбине 11 совершается термодинамический цикл а-Ь-с -с4-д -а, результатом которого является возникновение 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 изолированным 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
1564002
Формула изобретения
55
5 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 простра нства. В результате взаимодействия роликов 28 и 29 с неподвижными копирами 32 и 33 поршень 36 перемещается вниз, перекрывает впускные
44 и выпускные 45 окна и сжимает заряд свежего воздуха в рабочеи полости 37.
Протекает процесс а-Ъ изоэнтропного сжатия, температура Т и давление P 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 в топливную форсунку 39 через телескопический механизм 40 под давлением, превышающим давление P в рабочей полости 37, подается заряд свежей горючей смеси. Топливная форсунка 39 впрыскивает в рабочую полость 37 заряд рабочей смеси, распыленный до мелкодисперсного состояния.
В рабочей полости 37 при взаимодействии впрыскнутой горючей смеси с горячим сжатым воздухом, полученным в предыдущем процессе а-Ь, происходит ее воспламенение и сгорание. Осуществляется процесс сгорания и подвода теплоты, состоящий из изохорного Ь-с и изобарного с -с участков. Температура Т и давление P еще более повышаются и достигают максимальных значений до 1200—
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 электрический ток прерывается.
Далее протекает процесс с-d изоэнтропного расширения рабочей среды в рабочей полости 37. В этом процессе подведенная теплота трансформируется в механическую работу: ролики 28 и 29 взаимодействуют с неподвижными копирами 32, 33 и на приводном валу 5 возникает дополнительный вращающий момент, приводящий рабочий ротор во вращение.
При перемещении поршня 36 вверх сначала открываются впускные 44 и затем выпускные 45 окна. Протекает процесс
d-а изохорного отвода теплоты. Отработавшие газы через выпускные окна 45
5 !
0 !
6 удаляются в патрубок 49, а рабочая полость 37 через воздушный фильтр 46 и впускные окна 44 заполняется зарядом свежего воздуха по бесклапанной петлевой схеме газообмена. Термодинамический цикл а-b-с -с-d-а замыкается. Механическая работа, равная площади аЬс 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 1! . Происходит трансформация теплоты в механическую работу. Внутренняя энергия отра бота вш их газов используется для вращения механически связанного с газовой турбиной 1 через выходной вал 12 и гребень 50 ротора 16 электрогенератора 15. Вырабатываемый электрический ток электрогенератора 15 обеспечивает предварительный нагрев обрабатываемой заготовки 20, что позволяет обрабатывать заготовки из различных материалов.
Расширенные выпускные газы через диффузор 14, выхлопной канал 47, фильтр и глушитель удаляются в атмосферу.
Протекает процесс с! -а изобарного отвода теплоты (давление близко к атмосферному). Термодинамический цикл à-d-d --а замыкается. Механическая работа цикла, равная площади add а, 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
24 извлекает готовое изделие из матрицы
25 и передает его в захватный орган транспортного ротора. Технологический цикл закончен.
Экономический эффект при внедрении изобретения получается за счет повышения энергетич"ской эффективности и расширения технологических возможностей рабочего ротора.
Рабочий ротор роторной машины, содержащий установленный в станине приводной вал с закрепленными на нем барабанами, несущими блокодержатели с инструментальными блоками, соосные им ползуны с роликами, установленными с возможностью контактирования с неподвижными копирами, силовые цилиндры с впускными и выпуск564002
a b c
CocTctBHTe. В. Гринберг
Редактор Н Горнат Гсхред И. Be рес Корректор М. Шароши
Заказ 1130 Тираж 509 Подписное
В11ИИГ1И Госх гарствснного комитсза по изобрстгнияи и открн;ияч нрн ГКНТ (:((:Р
113035, Моска а, Ж 35, Рву инская наб., д. 4,5
Производственно-издательский когябина i «Г1а гент», г. У кгород, уд. 1 асари на, 11)l!
7 ными окнами с поршнями в рабочих полостях и штоками, связанными с ползунами, топливные форсунки, связанные с источни ком горячей смеси, обеча йки, 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 обраба8 тываемых 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 электроге10 нератора механически связан с выходным валом газовой турбины, а выходные клеммы электрогенератора электрически связаны с электродами.
