Рабочий ротор роторной машины
Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям рабочих роторов роторных машин. Цель изобретения - повышение энергетической эффективности. В станине с неподвижными корпусами установлен приводной вал с блокодержателями, цилиндрическими барабанами и силовыми цилиндрами с приводными обечайками. Ротор снабжен осевой турбиной, установленной в центральном канале, выполненном в приводном валу, и волновым редуктором с гибким колесом и генератором бегущих волн деформации. После совершения технологической операции, проведенной инструментом в замкнутом объеме силового цилиндра, при герметизации рабочей полости обечайкой отработавшие газы через выпускное окно и конфузор попадают в турбину. Ротор турбины вращается вместе с эксцентриковым валом и через генератор бегущих волн деформации волнового редуктора передает дополнительный крутящий момент на приводной вал. Далее через диффузор турбины отработавшие газы удаляются через выхлопной канал. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 В 30 В 11/12
ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4466503/25-27 (22) 28.07.88 (46) 07.10,90. Бюл. ¹ 37 (75) В.П.Коротков (53) 621,979.6 (088,8) (56) Авторское. свидетельство СССР
¹ 1470569, кл, В 30 В 11/12, 17.03.87. (54) РАБОЧИЙ РОТОР РОТОРНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям рабочих роторов роторных машин. Цель изобретения— повышение энергетической эффективности.
В станине с неподвижными корпусами установлен приводной вал с блокодержателями, цилиндрическими барабанами и силовыми цилиндрами с приводными обеИзобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям рабочих роторов роторных машин, Цель изобретения — повышение энергетической эффективности.
На чертеже показан рабочий ротор, продольный разрез.
Рабочий ротор роторной машины содержит установленный в станине с неподвижными корпусами 1 и 2 в подшипниковом узле 3 приводной вал 4 с закрепленными в
его средней части блокодержателями 5 и 6, цилиндрические. барабаны 7 и 8, силовые цилиндры 9, осевую турбину 10. установленную в центральном канале 11, выполненном в приводном валу 4, и волноводный редуктор 12, включающий- грибков колесо 13 и генератор 14 бегущих волн деформации. В блокодержателях 5 и 6 расположены инст„„5U „„1597300 А1 чайками. Ротор снабжен осеьой i,:ðG:.Не -. установленной в центральном канале, Bbl полненном в приводном валу, и волнов редуктором с гибким колесом и генер,;>Г.>;., бегущих волн деформации, После совер иения технологической операции, проведенной инструментом в замкнутом объема силового цилиндра, при герметизации paGoчей полости обечайкой отработавшие газы через выпускное окно и конфузор попада:от в турбину. Ротор турбины вращается вместе с эксцентриковым валом и через генерат,. бегущих волн деформации волнового редуктора передает дополнительный крутчщии момент на приводной вал. Далее через диффузор турбины. отработавшие газы удаляют ся через выхлопной канал. 1 ил. рументальные блоки 15 и 16 с подвижными инструментами — пуансоном 17 и выталкивателем 18, проходящим через матрицу 19, В цилиндрических барабанах? и 8 соосно с интрументальными блоками 15 и 16 расположены ползуны 20 и 21, приводимые в движение роликами 22 — 25, обкатываю цимися по неподвижным копирам 26 — 29 и связанные в осевом направлении с пуансоном 17 и выталкивателем 18, Силовые цилиндры 9 снабжены поршнями 30 в рабочих полостях 31 и штоками 32, связанными с ползунами 20 пуансо ов 17, топливными форсунками 33, связанными с источником горючей смеси (не показан) посредством телескопических механизмов 34, подвижными в осевом направлении обечайками 35, охватывающими верхнюю и нижнюю части нижнего 16 и верхнегс 15
1597300 инструментальных блоков и имеющими ролики 36, взаимодействующие с дополнительным неподвижным копиром 37, Впускные 38 и выпускные 39 окна силовых цилиндров 9 связаны соответственно с воздушными фильтрами 40 и выхлопным каналом 41. Каждая топливная форсунка 33 содержит плунжерный насос с электромагнитом, связанным через кулачковый прерыватель 42 с источником питания (не показан).
Гибкое колесо 13 волнового редуктора
12 жестко связано с приводным валом 4 посредством гайки 43, à его генератор 14 бегущих волн деформации — с ротором 44 турбины 10 посредством эксцентрикового вала 45. Конфузор 46 турбины 10 соединен с выпускными окнами 39 силовых цилиндроB9 посредством каналов 47, проведенных в верхнем блокодержателе 5. Диффузор 48 турбины 10 соединен с выхлопным каналом
4 l через коаксиальный канал 49, выполненный в эксцентриковом валу 45, и каналы 50 крестовины 51, служащей для обеспечения жесткой связи статора 52 турбины 10 с верхним неподвижным корпусом 1, осуществляемой через торцовую крышку 53 и корпус
54 волнового редуктора 12. Гибкое колесо
13 волнового редуктора 12 взаимодействует с жестким колесом 55, неподвижно закрепленным в корпусе 54.
В качестве горючей смеси может быть использовано жидкое или газообразное топливо. Для первоначального запуска рабочего ротора предусмотрена пусковая система (не показана), например электростартер, связанный с приводным валом
4 через выключаемую муфту.
Рабочий ротор роторной машины работает следующим образом.
От пусковой системы рабочему ротору сообщается вращение. При этом ролики 2225 полэунов 20 и 21 и ролики 36 обечаек 35 обкатываются соответственно по неподвижным копирам 26-29 и дополнительному неиодвижному копиру 37, Пуансоны,17 и выталкиватели 18 через ползуны 20 и 21 и штоки 32 получают требуемые технологические движения. Поршни 30 совершают возвратно-поступательные перемещения в силовых цилиндрах 9, и в рабочей полости
31 осуществляется термодинамический цикл, результатом которого является доведение материала обрабатываемых заготовок до состояния пластичности совместным действием высоких температур и давлений рабочей среды и трансформация теплоты сгорания топлива в механическую работу,обеспечивающую самовращение рабочего ротора. Одновременно расширение
10 отработавших газов термодинамического цикла в осевой турбине 10 обеспечивает возник нове ние допол ни тель ного вращающего момента на приводном валу 4, чем достигается утилизация теплоты отработавших газов, В исходном положении обечайка 35 опущена вниз, и рабочая полость 31 открыта. Транспортный ротор (не показан) подает обрабатываемую заготовку в рабочую полость 3,1. В результате взаимодействия ролика 36 с допclлнительным неподвижным ! копиром 37 обечайка 35 поднимается вверх . и через уплотнения надежно изолирует ра15 бочую полость 31 от окружающего пространства. В результате взаимодействия роликов 22 и 23 с неподвижными копирами
26 и 27 поршень 30 перемещается вниз, перекрывает впускные 38 и выпускные 39
20 окна и сжимает заряд свежего воздуха в рабочей полости 31. Протекает процесс изоэнтропного сжатия, температура и давление рабочей среды. повышаются.
При дальнейшем перемещении порш25 ня 30 вниз кулачковый прерыватель 42 взаимодействует с его нижним торцом, на электромагнит плунжерного насоса подается питание и от источника горючей смеси в топливную форсунку 33 через телескопиче30 ский механизм 34 под давлением, превышающим давление в рабоей полости 31, подается заряд свежей горючей смеси. Топливная форсунка 33 впрыскивает в рабочую полость 31 заряд свежей рабочей смеси, 35 распыленной до мелкодисперсного состояния.
В рабочей полости 31 при взаимодействии впрыснутого заряда горючей смеси с горячим воздухом, полученным в предыду40 щем процессе сжатия, происходит его воспламенение и сгорание. Протекает процесс подвода теплоты сгорания топлива к рабочей среде. Температура и давление достигают максимальных значений и их совместное
45 действие доводит материал обрабатываемой заготовки до состояния пластичности.
Затем пуансон 17 осуществляет формообразование готового изделия в матрице 19.
Далее протекает процесс изоэнтропно50 го расширения рабочей среды в рабочей полости 31. В силовой цилиндре 9 поршень 30 поднимается вверх и создает усилие, действующее через шток 32 и ползун 20 на ролики 22 и 23, которые взаимодействуют с
55 неподвижными копирами 26 и 27, и на приводном валу 4 возникает вращающий момент, и ри водя щий рабочий ротор во вращение.
При дальнейшем перемещении поршня
30 вверх сначала открываются впускные 38, 1597300 а затем выпускные 39 окна. Протекает процесс отвода теплоты. Отработанные газы через выпускные окна 39 удаляются в канал
47, а рабочая полость 31 через воздушный фильтр 40 и впускные окна 38 заполняется 5 зарядом свежего воздуха по бесклапанной петлевой схеме газообмена. Термодинамический цикл в рабочей полости 31 силового цилиндра 9 замыкается.
Отработанные газы, имеющие большую 10 внутреннюю энергию, из канала 47 через конфузор 46 попадают в осевую турбину 10, Протекает процесс расширения в осевой турбине 10. Происходит трансформация теплоты в механическую работу, и внутрен- 15 няя энергия отработанных газов используется для вращения ротора 44 осевой турбины 10, Для достижения максимального КПД осевая турбина 10 выполнена высокооборотной, и волновой редуктор 12 20 служит для согласования частот вращения рабочего ротора и ротора 44 осевой турбины 10. Вращение эксцентрикового вала 45 от ротора 44 осевой турбины 10 посредством генератора 14 бегущих волн деформа- 25 ции преобразуется в медленное вращение гибкого колеса 13, взаимодействующего с жестким колесом 55. На приводном валу 4, жестко связанном с гибким колесом 13, возникает дополнительный крутящий момент, 30 суммирующийся с основным вращающим моментом и используемый для вращения рабочего ротора и обеспечения технологических движений инструментов, Расширенные в осевой турбине 10 вы- 35 пускные газы через диффузор 48, коаксиальный канал 49 и каналы 50 крестовины 51 попадают в выхлопной канал 41 и далее через фильтр и глушитель удаляются в атмосферу. Протекает процесс отвода тепло- 40 ты, и термодинамический цикл в осевой турбине 10 замыкается.
В результате взаимодействия ролика
36 с дополнительным неподвижным копиром 37 обечайка 35 опускается вниз, и рабо- 45 чая полость 31 открывается. В результате взаимодействия роликов 24 и 25 с неподвижными копирами 28 и 29 выталкиватель
18 извлекает готовое иэделие из матрицы
19 и передает его в захватный орган транспортного ротора. Технологический цикл закончен.
Экономический эффект при внедрении изобретения получается за счет повышения энергетической эффективности путем утилизации теплоты отработанных газов, Формула изобретения
Рабочий ротор роторной машины, содержащий установленный в станине приводной вал с закрепленными на нем барабанами, несущими блокодержатели с инструментальными блоками и инструментами, соосные с ними ползуны с роликами, контактирующими с неподвижными копирами, силовые цилиндры с поршнями в рабочий полостях и штоками, связанными с ползунами, топливные форсунки, связанные с источником горючей смеси, подвижные в осевом направлении обечайки, охватывающие верхнюю и нижнюю части инструментальных блоков, с роликами и дополнительными неподвижными копирами, впускные и выпускные окна, связанные соответственно с воздушными фильтрами и выхлопным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности путем утилизации теплоты отработавших газов, он снабжен осевой турбиной с конфузором и диффузором и волновым редуктором с гибким колесом и генератором волн деформации, в приводном валу выполнен центральный канал, турбина установлена в центральном канале, ротор турбины связан с генератором волн деформации, гибкое колесо волнового редуктора.— с приводным валом, а конфуэор и диффузор турбины — соответственно с выпускными окнами силовых цилиндров и выхлопным каналом. я зов
