Кольцевая волновая машина

 

Сущность изобретения каждый пространственно изогнутый вал выполнен по форме, проекция которой на любую из плоскостей, параллельных оси вращения вала, имеет вид фазы волны типа бризера Волновой поршень выполнен в виде тонкой ленты, смотанной в рулон Рулон ограничен внешним и внутренним концентрическими кольцами, установленными неподвижно относительно цилиндрического корпуса Между торцевой наружной поверхностью поршня и торцевой внутренней поверхностью корпуса размещены круглые эластичные диафрагмы, герметично соединенные по периметру с внутренней поверхностью корпуса с образованием двух герметичных кольцевых рабочих камер. Внутренняя поверхность каждой диафрагмы соединена с торцевой наружной поверхностью поршня Корпус снабжен входным и выходным патрубками с образованием в каждой из кольцевых рабочих камер автономного входного .и выходного патрубкоа 2 З.П.Ф-ЛЫ, 2 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Юу

Ф

ЪеВ

Мй

Комитет Российской Федерацци по патентам и товарным знакам (21) 4896379/29, (22) 10.0191 (46) 30.1293 Бюп Йя 47-48 (75) Варварин С.В„Варварина ИА (73) Варварин Станислав Владимирович (54) КОЛЪЦЕВАЯ ВОЛНОВАЯ МАШИНА (57) Сущность изобретения каждый пространственно изогнутый вал выполнен по форме, проекция которой на любую из плоскостей, параллельных оси вращения вала, имеет вид фазы волны типа бризера Волновой поршень выполнен в виде тонкой ленты, смотанной в рулок Рулон ограничен внешним и внутренним концентрическими кольцами, усtl9) JK . (Ill гущ С (5I) 5 F04C 00 F04823 12

F0484 12 тановленными неподвижно относительно цилиндрического корпуса Между торцевой наружной поверхностью поршня и торцевой внутренней поверхностью корпуса размещены круглые эластичные диафрагмц герметично соединенные по периметру с внутренней поверхностью корпуса с образованием двух герметичных кольцевых рабочих камер. Внутренняя поверхность каждой диафрагмы соединена с торцевой наружной поверхностью AoplllHR Kopпус снабжен входным и выходным патрубками с образованием в каждой из кольцевых рабочих камер автономного входного и выходного патрубков 2 з.пф-лы,2 ив

2005214

Иэобр тение относится к области машиностроения и может использоваться в качестве нагнетателя (гидронасоса, компрессора, ожижителя газов) в областях промышленности, где требуется объемное вытеснение рабочего тела с пульсирующей подачей, а также в качестве нагнетателя для одновременной перекачки одним агрегатом разнородных рабочих тел повышенных плотности и вязкости, в том числе имеющих механические включения, и биологических растворов. Кольцевая волновая машина может найти применение также в качестве гаэового двигателя, паровой машины или ограничителя расхода, а в спаренном с нагнетателем варианте — в качестве установки для преобразования энергии.

Известна волновая гидромашина объемного вытеснения, содержащая корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, гибкую обойму, названную волновым поршнем, размещенную в корпусе вдоль его продольной оси и закрепленную на концах с возможностью изгиба в одной плоскости, пространственно изогнутый вал, установленный в овальной формы отверстии волнового поршня с возможностью перемещения круговых поперечных сечений пространственно изогнутого вала вдоль большой оси сечения овальной формы отверстия волнового поршня и образования всасывающей и нагнетательной полостей гидромашины, ограниченных внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью волнового поршня, а также внутренней поверхностью отверстия волнового поршня и наружной поверхностью пространственно изогнутого вала, последний установлен в подшипниках и связан с внешним. приводом. Волковой поршень гидромашины выполнен в виде пакета уплотненных между собой плоских рамок, установленных с возможностью их перемещения в направлении, перпендикулярном оси вращения вала, Гидромашина объемного вытеснения отличается повышенной производительностью и обеспечивает возможность одновременной перекачки двух разнородных жидкостей.

Недостатками этой гидромашины являются невысокая надежность, обусловленная возвратно-поступательным движением волнового поршня относительно ограничивающих его стенок корпуса, что приводит к их износу, а также ограниченный по величине напор, определяемый значением давления при котором торцовые уплотнения между рамками остаются герметичными, Наиболее близкой по технической сущности к кольцевой волновой машине являет5

15 ся вытеснительная поршневая машина, принятая за прототип, которая применима как в качестве нагнетателя (гидронасоса, компрессора, ожижителя газов), так и в качестве двигателя (газового, парового) или ограничителей расхода. Основными ее элементами являются цилиндрический корпус, снабженный входным и выходным патрубками, сборка концентричных свободно перемещающихся колец(волновой поршень) и эксцентриковые валы. Кольца, концентрично размещенные внутри корпуса относительно его оси, надеты на эксцентриковые валы с образованием между торцами колец и внутренней поверхностью корпуса кольцевой рабочей камеры, форма и объем которой изменяется по синусоидальному закону при вращении эксцентриковых валов с образованием кольцевых волн на поверхности волнового поршня, Недостатком прототипа как кольцевой волновой машины является отсутствие возможности пульсирующей подачи одновременно двух несмешивающихся рабочих тел

25 иэ-эа негерметичности кольцевой рабочей камеры по отношению к приводу.

Целью изобретения является расширение области применения кольцевой волновой машины путем обеспечения пульсирующей подачи одновременно двух . несмешивающихся рабочих тел, а также обеспечение гигиеничности полостей кольцевых рабочих камер и полной герметизации их относительно привода, Цель достигается тем, что в кольцевой волновой машине установлены пространственно изогнутые валы, выполненные по форме, проекция которой на любую из плоскостей, параллельных оси их вращения, 40 имеет вид фазы волны типа бризера, волновой поршень выполнен в виде тонкой ленты, смотанной в рулон, а между торцовыми наружной поверхностью волнового поршня и,, внутренней поверхностью корпуса разме45 щены круглые эластичные диафрагмы, прикрепленные к ввлновому поршню, что позволило образовать две герметичные кольцевые рабочие камеры с отдельными автономными входами и выходами, организовать пульсирующую подачу одновременно двух несмешивающихся рабочих тел и обеспечить гигиеничность полостей кольцевых рабочих камер путем замены круглых эластичных диафрагм, 55

На фиг. 1 изображена кольцевая волновая машина в разрезе; на фиг. 2 — вариант соединения кольцевых эластичных диафрагм и волнового поршня по типу "ласточКИН ХВОСТ

2005214

20

30

50

Кольцевая волновая машина включает цилиндрический корпус 1 и волновой поршень, установленный внутри корпуса 1 концентрично относительно оси последнего и связанный с приводом, Волновой поршень выполнен из тонкой (например, металлической) ленты 2, смотанной в рулон с возможностью перемещения слоев ленты относительно друг друга, и имеетдва овального сечения отверстия, расположенных по диаметру волкового поршня, для размещения в них привода. Внешнее 7 и внутреннее

8 концентрические кольца волнового поршня установлены неподвижно относительно цилиндрического корпуса 1.

Привод выполнен в виде по крайней мере двух пространственно изогнутых валов 3, 4 противоположной закрутки, размещенных по разные стороны относительно продольной оси 5 цилиндрического корпуса

1. Пространственно изогнутые валы имеют форму, проекция которой на любую из плоскостей, параллельных оси вращения вала, имеет вид фазы волны типа бризера. Волновой поршень размещен на пространственно изогнутых валах 3, 4 с возможностью перемещения слоев ленты 2 в направлении, перпендикулярном оси 6 вращения валов 3, 4. Такое перемещение слоев ленты 2 обеспечивается за счет выполнения минимального размера овального сечения отверстия

-(фиг. 2) в теле волнового поршня равным диаметру вала, а максимального — не менее удвоенной амплитуды последнего. Под амплитудой понимается расстояние, равное сумме удвоенного эксцентриситета вала и диаметра вала.

Между торцовой наружной поверхностью рулона ленты 2 и торцовой внутренней поверхностью корпуса 1 размещены круглые эластичные диафрагмы 9, 10, выполненные, например, из резины. Диафрагмы 9, 10 герметично соединены по периметру с внутренней поверхностью корпуса 1, при этом между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью эластичных диафрагм 9, 10 образуются герметичные относительно друг друга кольцевые рабочие камеры 11, 12. Внутренняя поверхность каждой из диафрагм 9, 10 соединена с торцовыми наружными поверхностями рулона ленты 2. Цилиндрический корпус 1 имеет по крайней мере два входных 13, t4 и два выходных 15, 16 патрубка так, что каждая герметичная кольцевая рабочая камера 11 (12) имеет свои автономные входной 13 (14) и выходной 15(16) патрубки: На фиг. 1 изображен вариант выполнения кольцевой волновой машины, когда пространственно изогнутые валы 3, 4 внутри корпуса 1 неразьемно соединены между собой и образуют единый вал. Другим вариантом соединения валов 3, 4 между собой может быть, например, коническая зубчатая передача от одного общего вала (как в прототипе), Опорой для пространственно изогнутых валов 3.

4 служат размещенные в корпусе 1 подшипники 17, t8. Торцовые наружные поверхности рулона ленты 2 могут быть снабжены пазами 19 типа "ласточкин хвост" (фиг. 2), а внутренняя поверхность эластичных круглых диафрагм 9, 10 снабжена выступами 20, имеющими профиль, соответствующий профйлю пазов 19, Корпус 1 выполнен с верхней 21 и нижней 22 сьемными крышками так, что внешнее концентрическое кольцо 7 по периметру прижато вместе с концами эластичных диафрагм 9, 10 к корпусу 1,например, с помощью болтов 23. Шейкой 24 вала машина присоединяется к внешнему приводу;

Кольцевая волновая машина работает следующим об разом.

Под действием крутящего момента вращающиеся пространственно изогнутые валы 3, 4 приходят в соприкосновение с внутренней поверхностью овальных отверстий волнового поршня, Поскольку каждый иэ пространственно изогнутых валов 3, 4 привода выполнен по форме, проекции которой на любую иэ плоскостей, параллельных оси 6 вращения вала, имеет вид фазы волны типа бризера, то волновой поршень . при соприкосновении с валами 3, 4 изгибается по форме фазы этой волны за счет перемещений слоев ленты 2 в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала. В результате происходит перемещение рабочей среды в каждой из камер 11 (12) от входного 13 (14) к выходному t5 (16) патрубкам за счет движения кольцевых волн типа бризера по поверхности волнового поршня. Так как камеры герметичны, то подача одновременно двух несмешивающихся рабочих тел осуществляется пульсами, импульс которых определяется формой пространственно изогнутых валов 3, 4.

При попарном соединении ее входных и выходных патрубков кольцевая волновая машина обеспечивает постоянную подачу рабочего тела. 1

Для обеспечения гигиеничности легко осуществляется замена эластичных диафрагм 9, 10.

Кольцевая волновая машина как нагнетатель разверсируется при перемене стороны вращения пространственно изогнутого вала, а как двигатель — при перемене стороны подачи рабочего тела.

2005214 (56) Патент США N 4558991, кл, F 04 В 4Э/12.

5 опублик. 1985.

Формула изобретения

1, к0льцевАя Волновдя мдшинд, содержащая цилиндрический корпус, имеющий входной и выходной патрубки, вол-, новой поршень, концентрично 15 размещенный в корпусе относительно оси последнего и связанный с приводом с образованием между торцевой наружной поверхностью волнового поршня и торцевой внутренней поверхностью цилиндрическо- 20 го корпуса кольцевой рабочей камеры, причем привод выполнен в виде по меньшей мере двух пространственно изогнутых валов противоположной закрутки, размещенных по разные стороны относительно 25 продольной оси цилиндрического корпуса, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения пульсирующей подачи одновременно двух не смешивающихся рабочих тел, каж- дый пространственно изогнутый вал выполнен по форме, проекция которой на любую из плоскостей, параллельных оси вращения вала, имеет вид фазы волны типа бризера, причем волновой поршень выполнен в виде тонкой ленты, намотанной в рулон, который ограничен внешним и внутрен ним концентрическими кольцами,. установленными неподвижно относительно ци- 40 линдрического корпуса, а между торцевой наружной поверхностью волнового порш-. ня и торцевой внутренней поверхностью

flo крайней мере две кольцевые волновые машины можно соединить так, что одна из них будет использоваться как. нагнетатель, а другая (или другие) — как двигатель.

При соединении друг с другом нескольких кольцевых волновых машин образуется установка для преобразования энергии различных рабочих тел, цилиндрического корпуса размещены круглые эластичные диафрагмы, герметично соединенные по периметру с внутренней поверхностью корпуса с образованием двух герметичных кольцевых рабочих камер, причем внутренняя поверхность каждой диафрагмы соединена с торцевой наружной поверхностью волнового поршня, а цилиндрический корпус дополнительно снабжен: по меньшей мере одним входным и одним выходным патрубками с образованием в каждой из кольцевых рабочих камер автономного входного и выходного патрубков.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения гигиеничности полостей кольцевых рабочих камер путем замены эластичных диафрагм, контактирующих с рабочим телом, торцевая наружная поверхность волнового поршня снабжена пазами типа "ласточкин хвост", а внутренняя поверхность эластичной диафрагмы снабжена выступами, имеющими профиль, соответствующий профилю пазов волнового поршня.

3, Машина rio п,1 или 2, отличающаяся тем, что, с целью- полной герметизации кольцевых рабочих камер относительно привода, корпус выполнен со съемными крышками, при этом внешнее концентрическое кольцо волнового поршня зажато по периметру вместе.с кромками эластичных диафрагм между .верхней и нижней крышками цилиндрического корпуса.

2005214

Фиг,2

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор Н.Цалихина

Заказ 3427

Составитель С.Варварин

Техред М.Моргентал Корректор, М.Петрова

Тираж Подписноа

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5