Роторная машина

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в паровых и пневматических приводах и компрессорах. Роторная машина включает корпус 4 с патрубками 6 и 5 высокого и низкого давления и размещенные в нем согласованно вращающиеся по меньшей мере один ротор 1 с лопатками 2 и оппозитно установленные замыкатели 3. Замыкатели 3 выполнены в виде плотно примыкающих к ротору цилиндров с продольной выемкой 11 для пропуска лопаток 2. Лопатки 2 совместно с корпусом 4 выделяют рабочие полости переменного объема. Лопатки 2 изогнуты в сторону замыкателей 3 с обеспечением их плотного подвижного контакта с замыкателями 3 по границе выемки 11. Число лопаток 2 и оборотов ротора 1 связаны с числом оборотов и количеством продольных выемок замыкателей 3 определенным соотношением. Изобретение направлено на повышение степени сжатия, снижение материалоемкости, увеличение производительности или мощности машины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в паровых и пневматических приводах и компрессорах.

Известна роторная машина (РМ), которая включает патрубки низкого и высокого давления и выделенный корпусом и эксцентрично установленным ротором рабочий объем, разделенный лопатками на перемещающиеся части с уменьшающимися по ходу вращения объемами и соответственно повышающимся в них давлением [Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины, М.: Энергоатомиздат, 1989 г., стр. 98, рис. 3.43]. В этом компрессоре лопатки вращаются с герметичным примыканием к корпусу благодаря возможности их радиального перемещения. Ротор приводится во вращение двигателем, и давление перед лопатками выше, чем за ними, характерная степень сжатия не более 4-5. В принципе это устройство может использоваться в качестве пневматического провода или паровой расширительной машины.

Недостатками этой РМ являются:

- Низкая надежность из-за больших некомпенсированных радиальных усилий, действующих на ротор.

- Низкая степень сжатия, не более 4-5, из-за используемой геометрии рабочего объема.

- Большая материалоемкость из-за восприятия высокого давления корпусом машины.

- Низкая производительность (компрессора) или мощность (при использовании машины для привода).

Известна широко применявшаяся в России паровая РМ Тверского [Сайт И.Ю. Исаева www.rotor-motor.ru. Паровой роторный двигатель. Доклад российского инженера - механика Тверского Н.Н.], выбранная в качестве прототипа. РМ Тверского включает размещенные в корпусе и согласованно вращающиеся ротор с парой лопаток и плотно примыкающие к ротору, оппозитно установленные замыкатели, выполненные в виде цилиндров с продольной выемкой для пропуска лопаток, которые совместно с корпусом выделяют две рабочие полости переменного объема. В этом устройстве нет осевых усилий, а за счет оппозитной установки замыкателей радиальные усилия на ротор также компенсируются, обеспечивая отсутствие вибраций, шумов и высокую надежность работы прототипа и практическую долговечность.

Недостатками прототипа являются:

- Низкая степень сжатия.

- Большая материалоемкость из-за восприятия высокого давления корпусом машины.

- Низкая производительность (компрессора) или мощность (при использовании машины для привода).

Низкая степень сжатия, то есть отношение величин рабочих объемов отработанного рабочего тела (пара) к объему свежего пара, связанная с большой долей последнего и объясняемая кинематикой изменения рабочего объема. При впуске пара продольные выемки замыкателей подключены к рабочим полостям, поэтому значительная часть рабочего объема заполняется паром, и соответственно степень сжатия низкая. Отметим, что при дальнейшем проворачивании машины этот защемленный в выемке объем пара не участвует в совершении работы. В варианте более позднего впуска пара после пропуска лопаток защемленного объема нет, но отключение выемок от рабочих полостей происходит также при большом исходном рабочем объеме, и соответственно степень сжатия будет низкой.

Характерно, что высокое давление действует непосредственно на корпус РМ, и это требует выполнять его прочным, с большими затратами материалов. Кроме того, для прототипа характерна низкая мощность, что привело к полному забвению машины.

Предлагаемым изобретением решаются задачи повышения степени сжатия, снижения материалоемкости и увеличения производительности или мощности.

Для достижения заявляемого технического результата в РМ, включающей корпус с патрубками высокого и низкого давления и размещенные в нем согласованно вращающиеся по меньшей мере один ротор с лопатками и оппозитно установленные замыкатели, выполненные в виде плотно примыкающих к ротору цилиндров с по меньшей мере одной продольной выемкой для пропуска лопаток, которые совместно с корпусом выделяют рабочие полости переменного объема, согласно изобретению лопатки изогнуты в сторону замыкателей с обеспечением их плотного подвижного контакта с замыкателями по границе выемки, причем число лопаток N и оборотов n ротора связаны с числом оборотов m и количеством продольных выемок М замыкателей соотношением N×n=M×m.

Выделение небольшого начального рабочего объема обеспечивает высокие значения степени сжатия. Кроме того, высокое давление рабочего тела действует именно в этом объеме. На корпус РМ воздействует более низкое давление многократно расширившегося рабочего тела, когда вершина лопатки начинает перемещаться по внутренней поверхности корпуса, и поэтому корпус РМ может выполняться тонкостенным, с малыми затратами металла. Увеличение производительности и/или мощности РМ можно обеспечить увеличением числа лопаток N и оборотов n ротора, и соотношение N×n=M×m позволяет выполнить это согласованно за счет увеличения в устройстве числа оборотов m или количества продольных выемок М замыкателей.

Дополнительным пунктом 2 формулы предлагается использование, по меньшей мере, двух, связанных общим замыкателем и согласованно вращающихся роторов, которые установлены параллельно в общем корпусе и являются ступенями сжатия и/или расширения. Это позволяет по меньшей мере в два раза увеличить производительность компрессора или в два раза увеличить мощность расширительной машины.

Таким образом, в сравнении с прототипом предлагаемым изобретением решаются задачи повышения степени сжатия, снижения материалоемкости, увеличения производительности или мощности РМ.

На чертеже показан продольный разрез роторной машины. Это машина расширительного типа, и она представлена в варианте использования двух параллельно установленных роторов 1 с четырьмя лопатками 2 и трех оппозитно расположенных замыкателей 3, закрепленных в общем корпусе 4. Использование двух роторов с четырьмя лопатками (вместо двух) позволяет многократно увеличить производительность машины.

Машина имеет патрубки 5 низкого давления, выхлопные и подводящие пар патрубки 6 высокого давления, которые здесь расположены внутри роторов 1, и своими отверстиями 7 периодически подключаются подводящими соплами 8 при их совмещении к начальному рабочему объему 9. Начальный рабочий объем 9 имеет треугольное сечение и расширяется по мере согласованного вращения ротора 1 и замыкателя 3 до тех пор, пока подводящие сопла 8 не отключатся от отверстий 7, расположенных на неподвижном подводящем патрубке 6 высокого давления. Характерно, что эта зона высокого давления 9 зажата между ротором 1, лопаткой 2 и замыкателем 3. Поэтому высокое начальное давление не действует на корпус 4 машины, и эта массивная часть машины может быть тонкостенной и существенно облегченной.

Замыкатели 3 установлены на валах 10, имеют по две выемки 11 и контактируют с роторами 1 и лопатками 2, а лопатки также и с корпусом 4, причем герметично, без зазоров. Число лопаток N и оборотов n ротора связаны с числом оборотов m и количеством выемок М замыкателей кинематическим соотношением N×n=M×m. Их вращение показано стрелками 12, оно согласовано синхронизирующими шестернями, которые закрепляются на валах 13 роторов и валах 10 замыкателей. Их передаточное число n/m соответственно должно быть равно n/m=N/M.

При обратном вращении машины приводом и, соответственно, с затратами работы машина может быть использована в качестве компрессора.

Работу предлагаемой роторной машины типа Тверского опишем в варианте выполнения в виде высокопроизводительной машины расширительного типа с двумя параллельно установленными роторами 1 с четырьмя лопатками 2 на каждом из трех оппозитно расположенных замыкателей 3, закрепленных в общем корпусе 4. При одном обороте ротора машина пропускает 16 порций свежего пара с выхлопом отработанного пара через патрубки 5 низкого давления и получением полезной работы, используемой для привода, например, насоса, гребного винта и т.д.

Свежий пар высокого давления подводится в начальный рабочий объем 9 по патрубку 6 высокого давления и периодически вводится в него при совмещении отверстий 7 и подводящих сопл 8 через вал 13 ротора. Начальный рабочий объем 9 имеет треугольное сечение и расширяется, заполняясь свежим паром по мере согласованного вращения ротора 1 и замыкателя 3 до тех пор, пока подводящие сопла 8 не отключатся от отверстий 7, расположенных на неподвижном подводящем патрубке 6 высокого давления.

Далее начальный рабочий объем 9 будет под действием усилия от высокого давления пара на лопатку 2 расширяться. Усилие и вращение роторов 1 передается через валы 13 роторов, синхронизирующие шестерни и валы 10 на замыкатели, обеспечивая согласованное синхронное вращение всех этих элементов, как показано стрелками 12. Постепенно, совершая работу вращения вала 13, срабатывая энергию, давление и, расширяясь, пар вращает лопатку 2 сначала до ее касания с корпусом 4 и далее до образования нового начального рабочего объема за следующей лопаткой 2 и выхлопа отработавшего пара через отводящий патрубок 5 низкого давления. Полезное срабатывание энергии пара с минимумом потерь обеспечивается тем, что замыкатели 3 имеют по две выемки 11 для пропуска лопаток 2 и контактируют с роторами 1 и лопатками 2, а лопатки – также и с корпусом 4 герметично, без зазоров.

1. Роторная машина, включающая корпус с патрубками высокого и низкого давления и размещенные в нем согласованно вращающиеся по меньшей мере один ротор с лопатками и оппозитно установленные замыкатели, выполненные в виде плотно примыкающих к ротору цилиндров с продольной выемкой для пропуска лопаток, которые совместно с корпусом выделяют рабочие полости переменного объема, отличающаяся тем, что лопатки изогнуты в сторону замыкателей с обеспечением их плотного подвижного контакта с замыкателями по границе выемки, причем число лопаток N и оборотов n ротора связаны с числом оборотов m и количеством продольных выемок М замыкателей соотношением N×n=M×m.

2. Роторная машина по п. 1, отличающаяся тем, что включает по меньшей мере два связанных общим замыкателем согласованно вращающихся ротора, которые установлены параллельно в общем корпусе и являются ступенями сжатия и/или расширения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении компрессорного оборудования, предназначенного для сжатия и подачи газов под давлением, в частности, в пневматических промышленных и транспортных системах.

Группа изобретений относится к гидравлическим приводам. Устройство для использования в скважине содержит статор, имеющий внутреннюю поверхность с винтовыми зубьями; ротор, имеющий наружную поверхность с винтовыми зубьями и размещенный в статоре.

Группа изобретений относится к двигателям, в частности к роторным двигателям. Роторный двигатель имеет циклоидный ротор 202 и уплотнительную решетку, включающую торцевой уплотнительный элемент, который вращается с ротором 202, и другие уплотнительные элементы, которые не вращаются с ротором 202.

Изобретение относится к ротору роторного двигателя. Ротор 10 роторного двигателя содержит корпус 12, вставку 14 и фиксирующий элемент 16.

Изобретение относится к двигателестроению. Механизм для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала состоит из корпуса, общего вала, лопастей, двух установленных на валу зубчатых колес с внешними зубчатыми венцами, эксцентриков, двух шатунов в виде колец, двух зубчатых колес с внутренним зубчатым венцом, радиальных направляющих на шатунах, двух блоков скольжения, взаимодействующих с радиальными направляющими.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине. Компоновка гидравлического забойного двигателя содержит винтовой двигатель, имеющий ближний конец и дальний конец и содержащий статор и ротор.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит статор, вал с эксцентриком и ротор.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания включает полый корпус, цилиндрический ротор с поршнем, затвор с приводом управления затвором, камеру сгорания, рабочую камеру, выхлопную камеру, выхлопное отверстие.

Изобретение относится к роторным двигателям с внешним подводом теплоты. Роторный двигатель содержит цилиндрический корпус, холодильный аппарат и внешний теплообменный нагреватель.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано для привода потребителей механической энергии. Роторная машина объемного типа содержит корпус 1 с профильным элементом 2, выполненным в виде выступа, пустотелое колесо-разделитель 6 с отверстием под элемент 2 и пустотелое центральное тело 4 с каналом подвода и каналом отвода рабочего тела и с продольным радиальным пазом под колесо 6.

Изобретение относится к винтовым героторным гидромашинам, применяемым в качестве винтовых двигателей, вращение ротора с долотом в которых осуществляется насосной подачей текучей среды, для бурения нефтяных и газовых скважин, а также в качестве винтовых насосов для добычи нефти, мультифазных насосов для перекачки газожидкостных смесей и может быть использовано для винтовых двигателей или насосов общего назначения.

Группа изобретений относится к области бурения. Способ изготовления статора для забойного двигателя, содержащего трубу статора, включающую в себя внутреннюю поверхность и имеющую совокупность шлицев, проходящих внутрь от внутренней поверхности; вставку статора, выполненную из отвержденного армирующего материала, имеющего высокую степень кристаллизации, которая расположена во внутренней поверхности и расположена вдоль совокупности шлицев, причем вставка статора имеет внутреннюю поверхность, образующую внутреннюю винтообразную полость, включающую в себя совокупность внутренних винтовых зубьев; и ротор, размещенный в статоре, при этом способ включает в себя: обеспечение трубы статора; нанесение разделительного состава на наружную поверхность шпинделя; размещение шпинделя в трубе статора, причем шпиндель имеет наружную геометрию, комплементарную с необходимой внутренней геометрией статора; ввод армирующего материала в трубу статора для заполнения пространства между шпинделем и внутренней поверхностью трубы статора; отверждение армирующего материала; и удаление по меньшей мере части шпинделя из трубы статора и отвержденного армирующего материала; таким образом, получая статор. Обеспечивается улучшение механических свойств статора. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель внутреннего сгорания выполнен для осуществления способа преобразования возвратно-поворотного движения поршней во вращательное движение вала. В двигателе обеспечивается возможность сжигания топлива и воздействия давления сгораемой рабочей смеси на вращающийся в корпусе двигателя блок поршней, жестко соединенный с валом. Верхний конец вала выпущен вверх через отверстие в центре фланца, и нижний конец выпущен вниз через картер с отверстием в центре основания двигателя для получения крутящего момента. Шлицы фланца с установленными между ними поршнями, имеющими возможность совершать возвратно-поворотное движение, помещают в блок поршней. Фланец закрепляют к корпусу двигателя. У основания корпуса двигателя выполнен картер со смазывающим маслом. Масло подается вращающимся блоком поршней через отверстия с лопатками в своем диске в полость между поршнями, шлицами и овальными дисками блока поршней, разбрызгивается, смазывает и стекает обратно в картер через отверстия для стока, расположенные тоже в диске блока поршней. Техническим результатом является упрощение конструкции, уменьшение массы и устранение вибрации двигателя. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. В роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания в поперечном сечении ротор 2 выполнен в виде треугольника Рело и расположен эксцентрично в цилиндрической полости статора 1. В вершинах ротора 2 в пазах размещены П-образные прямоугольные поршни 3, 4, 5. Поршни 3, 4, 5 выполнены с продольными прорезями. В вершинах поршней 3, 4, 5 размещены износостойкие вставки 6. Объемы между внутренней поверхностью поршней 3, 4, 5, ротором 2 и боковыми крышками образуют неизменный суммарный объем масла, в котором поддерживается постоянное давление путем нагнетания масла. Форсунка 17 размещена в статоре 1 во второй половине третьей четверти статора 1, если вести отсчет от вертикальной оси симметрии рабочего отверстия статора 1 по часовой стрелке. Свечи 8, 9 размещены в первой и четвертой четвертях статора 1. Выхлопные отверстия размещены во второй половине второй четверти статора 1. Отверстия для нагнетания сжатого воздуха размещены в первой половине третьей четверти или на вертикальной оси симметрии статора 1. Отверстие для нагнетания масла во внутренние объемы поршней выполнено в боковой крышке и размещено в первой половине третьей четверти статора 1. Изобретение направлено на повышение технологичности конструкции роторно-поршневого двигателя, увеличение его надежности и долговечности. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. Способ преобразования возвратно-поворотного движения и вращения поршней во вращательное движение вала осуществляется в двигателе внутреннего сгорания с поршнями. В двигателе обеспечивают возможность сжигания топлива при повышенном давлении и воздействуют давлением сгораемой рабочей смеси на поршни, установленные между шлицами ротора, жестко соединенного с валом, пропущенным через центр основания для получения крутящего момента. Ротор с поршнями помещен в блок поршней. Блок поршней состоит из двух жестко соединенных между собой закрывающей их с одного торца плоской поверхностью соосных расположенных одна в другой с равными фокусными расстояниями овальных цилиндрических поверхностей, закрытых снизу основанием и диском ротора. Блок поршней закреплен на основании. Техническим результатом является упрощение конструкции, уменьшение массы и устранение вибрации двигателя. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх