Роторная машина

 

Использование: в качестве двигателя, компрессора или насоса. Сущность изобретения: наклонный ротор, закрепленный на валу, содержит дисковый разделитель с несущей втулкой и лопасть. Разделитель имеет радиальную прорезь, в которой установлено уплотнение и размещена лопасть. Рабочие камеры образованы корпусом, дисковым разделителем и лопастью. Лопасть неподвижно закреплена на валу и размещена над торцевой поверхностью корпуса. Втулка и разделитель соосно размещены в корпусе с возможностью вращения. В торцевой части корпуса выполнен соосный ротору кольцевой паз с сферическими центральной и периферийной поверхностями. Уплотнение выполнено в виде ползуна, закрепленного на разделителе с возможностью вращения. Передаточный механизм сообщения вращательного движения соединяет вал и разделитель и выполнен в виде кулисно-рычажного пространственного механизма. Рабочий торец лопасти имеет расширенный участок, перекрывающий окно камеры. 3 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано как двигатель, компрессор или насос с лопастными рабочими органами.

Известны роторные машины, в радиальных пазах роторов которых расположены пластины лопасти, имеющие контакт с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса (см. И. И. Артоболевский "Механизмы в современной технике" т. У, Наука, М. 1976, стр. 156-157, фиг. 211-214).

Недостатком таких машин является их малая надежность из-за повышенного трения.

Наиболее близким устройством является роторная машина, содержащая корпус с внутренней полостью, заключенной между поверхностями двух шаровых втулок - внутренней и внешней, и двух конических поверхностей корпуса с общим для всех центром, дисковый разделитель соосно жестко закреплен через внешнюю шаровую втулку на валу со смещенной пересекающейся осью к оси корпуса, лопасть расположена радиально в плоскости, проходящей через высоты конических поверхностей корпуса, жестко закреплена на внутренней шаровой втулке, вращающейся соосно в корпусе, входит в радиальную прорезь дисков разделителя и совершает в прорези возвратное смещение вращения, а дисковый разделитель и лопасть делят внутреннюю полость на четыре изменяющиеся по объему рабочие камеры и взаимодействуют между собой через уплотнение в виде двух сегментных втулок.

Недостатком данной роторной машины является то, что при исполнении ее как двигателя, компрессора или насоса, в кинематической паре лопасть дисковый разделитель последний является промежуточным звеном в механической передаче мощности, потери которой на трение включают и потери от неравномерного вращательного движения частей машины. При эксплуатационной нагрузке и взаимодействии кинематической пары в условиях рабочей камеры возрастающий коэффициент трения снижает надежность и эффективное применение роторной машины.

Технической задачей изобретения является разработка роторной машины повышенной надежности для эффективного ее применения в эксплуатации за счет снижения коэффициента трения звеньев кинематической пары лопасть дисковый разделитель в рабочей камере.

Технический результат достигается тем, что роторная машина содержит корпус с впускным и выпускным окнами, наклонный ротор, вал которого установлен в подшипниках. Ротор содержит дисковый разделитель с несущей втулкой и лопасть. Дисковый разделитель имеет радиальную прорезь, в которой установлено уплотнение и размещена лопасть, совершающая возвратное смещение вращения в прорези. Рабочие камеры образованы корпусом, дисковым разделителем и лопастью. При этом лопасть неподвижно закреплена на валу и размещена над торцевой поверхностью корпуса. В торцевой части корпуса выполнен соосный ротору кольцевой паз, имеющий сферические центральную и периферийную поверхности. Несущая втулка с дисковым разделителем соосно размещены в корпусе возможностью вращения. Уплотнение в прорези дискового разделителя выполнено в виде ползуна, который закреплен с возможностью вращения на дисковом разделителе Роторная машина снабжена передаточным механизмом сообщения вращательного движения между валом и дисковым разделителем, который позволяет снять функцию передачи движения на дисковый разделитель через уплотняющие поверхности ползуна, например, в виде кулисно-рычажного пространственного механизма. Лопасть на торце своей рабочей части имеет расширенный участок, перекрывающий окно рабочей камеры.

Изложенная сущность изобретения схематично поясняется чертежом, где изображены: на фиг. 1 роторная машина, продольный разрез, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1, поперечный разрез, уплотняющий ползун лопасти в прорези дискового разделителя, расширенный участок рабочего торца лопасти, на фиг. 4-8 схематично в развертке последовательное изменение объемов рабочих камер А и В через каждые 90 градусов вращения лопасти.

Роторная машина содержит корпус 1. На торце 2 корпуса 1 выполнен соосный ротору 3 кольцевой паз 4 со сферическими центральной 5 и периферийной 6 поверхностями. Дисковый разделитель 7 сбалансирован, неподвижно закреплен соосно корпусу 1 на несущей втулке 8, которая размещена в корпусе 1 с возможностью вращения и в подшипниках 9. Поверхность кольцевого паза 4 корпуса 1 и дискового разделителя 7 образуют внешнюю полость 10 машины, где между корпусом 1 и дисковым разделителем 7 полость смыкается и образует радиальную линию 11 наибольшего смыкания полости 10. Лопасть 12 сбалансирована, радиально размещена над торцевой поверхностью 2 корпуса 1, в нерабочей своей части неподвижно закреплена на наклонном валу 13 и совместно с дисковым разделителем составляют ротор 3. Рабочая часть лопасти 12 размещена в радиальной прорези 14 дискового разделителя 7 в уплотнении ползуна 15, который имеет, например, вид цилиндра с прорезью 16в средней части, и установлен на дисковом разделителе 7 с возможностью вращения и в подшипниках 17. Во внешней полости 10 машины, относительно радиальной линии 11 ее наибольшего смыкания, лопасть 12 образует изменяющиеся по объему рабочие камеры А и Б. Впускное и выпускное окна 18 рабочих камер А и В расположены по обеим сторонам от радиальной линии 11 наибольшего смыкания полости. Роторная машина снабжена передаточным механизмом 19 сообщения вращательного движения между валом 13 и дисковым разделителем 7, который позволяет снять функцию передачи движения на дисковый разделитель через уплотняющие поверхности прорези 16 ползуна 15. Механизм 19 исполнен, например, в виде кулисно-рычажного пространственного механизма, где осуществлена независимая от лопасти 12 передача вращательного движения на дисковый разделитель 7. В кулисно-рычажном пространственном механизме 19 сферическая кулиса 20 в виде сферической арки с продольной прорезью 21 подвижно закреплена на внутренней поверхности 22 несущей втулки 8 с осями вращения, пересекающимися в общем центре 23 роторной машины. В продольной прорези 21 сферической кулисы 20 механизма 19 подвижно расположен круговой ползун 24 с двумя симметрично расположенными кривошипами 25. Круговой ползун 24 жестко закреплен на валу 13 роторной машины. В направляющих желобках 26 сферической кулисы 20 и кругового ползуна 24 перекатываются шарики 27. На торце рабочей части лопасть 12 имеет расширенный участок 28, перекрывающий окно 18 рабочей камеры А или Б и выемку 29 в дисковом разделителе 7 под расширенный участок 28.

Роторная машина работает следующим образом. При вращении ротора 3, фиг. 1 и 2, лопасть 12 описывает поверхности кольцевого паза 4 на торце 2 корпуса 1, совершает возвратное смещение вращения в радиальной прорези 14 дискового разделителя 7 в уплотнении ползуна 15, фиг. 1 и 3, с периодическим изменением угла наклона плоскости лопасти 12 к плоскости дискового разделителя 7 в диапазоне от 90 градусов до угла смещения оси вала 13. При этом ползун 15 совершает вращение на разделителе в подшипниках 17. Взаимодействие частей машины, образующих рабочие камеры А и В, фиг. 4-8, приводит к последовательному изменению объемов рабочих камер А и Б от нуля до объема внешней полости 10, при движении лопасти 12 (по часовой стрелке) от радиальной линии 11 наибольшего смыкания полости 10 машины, и от объема полости до нуля, при движении лопасти 12 к радиальной линии 11. Изменение объемов рабочих камер А и Б обеспечивает воздействие на рабочую среду таким образом, что она поступает в увеличивающийся объем камеры А за счет вакуума и вытесняется из уменьшающегося объема камеры Б за счет избыточного давления через, соответственно, впускное и выпускное окна 18. Синхронное с лопастью 12, но независимое вращение дискового разделителя 7 в роторе 3 осуществлено с вала 13 кулисно-рычажным пространственным механизмом 19, где вращение с вала 13 на сферическую кулису 20 механизма 19 передается симметричными кривошипами 25 кругового полуна 24 с одновременным качением кругового ползуна 24 в направляющих желобках 26 продольной прорези 21 сферической кулисы 20 на шариках 27. При этом сферическая кулиса 20 совершает вращение в двух плоскостях с осями пересекающимися в общем центре корпуса 1, с передачей вращения на дисковый разделитель 7 через несущую втулку 7 соосно корпусу 1. 2

Формула изобретения

1. Роторная машина, содержащая корпус с впускным и выпускным окнами, наклонный ротор, закрепленный на валу, включающий дисковый разделитель с несущей втулкой и лопасть, при этом разделитель имеет радиальную прорезь, в которой установлено уплотнение и размещена лопасть, а рабочие камеры образованы корпусом, дисковым разделителем и лопастью, отличающаяся тем, что лопасть неподвижно закреплена на валу и размещена над торцовой поверхностью корпуса, несущая втулка с дисковым разделителем соосно размещены в корпусе с возможностью вращения, в торцовой части корпуса выполнен соосный ротору кольцевой паз со сферическими центральной и периферийной поверхностями, при этом уплотнение в прорези дискового разделителя выполнено в виде ползуна, закрепленного на разделителе с возможностью вращения.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена передаточным механизмом сообщения вращательного движения, соединяющим вал и дисковый разделитель.

3. Машина по п. 2, отличающаяся тем, что передаточный механизм выполнен в виде кулисно-рычажного пространственного механизма.

4. Машина по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что рабочий торец лопасти имеет расширенный участок, перекрывающий окно рабочей камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8