Рабочий ротор роторной машины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1)5 В 30 В 11/ ое ро ер р с по- ом в ы ом ук- геВ стГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(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 исиловыми цилиндрами с приводными обеИзобретение относится к машиностр нию, а именно к конструкциям рабочих торов роторных машин,Цель изобретения - повышение эн гетической эффективности.На чертеже показан рабочий рот продольный разрез.Рабочий ротор роторной машины держит установленный в станине с не движными корпусами 1 и 2 в подшипников узле 3 приводной вал 4 с закрепленным его средней части блокодержателями 5 и цилиндрические барабаны 7 и 8, силов цилиндры 9, осевую турбину 10, установл ную в центральном канале 11, выполненн в приводном валу 4, и волноводный ред тор 12, включающий грибков колесо 13 и нератор 14 бегущих волн деформации блокодержателях 5 и 6 расположены ин чайками, Ротор снабжен осеьой г ур 0 1 нс:. установленой в центральном ка але, вы полненном в приводном валу, и волнов 1 редуктором с гибким колесом и генер,;Г.; бегущих волн деформации, После совер иения технологической операции, проведенной инструментом в замкнутом обьема силового цилиндра, при герметизации рабочей полости обечайкой отработаииие газы через выпускное окно и конфузор попада;от в турбину. Ротор турбины вращается вместе с эксцентриковым валом и через генератор бегущих волн деформации волнового редук тора 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, обкатывающимися 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 Гов 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 15инструментальных блоков и имеющими ролики Зб, 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, а его генератор 14 бегущих волн деформации - с ротором 44 турбины 10 посредством эксцентрикового вала 45, Конфузор 46 турбины 10 соединен с выг 1 ускными окнами 39 силовых цилиндров 9 посредством каналов 47, проведенных в верхнем блокодержателе 5, Диффузор 48 турбины 10 соединен с выхлопным каналом 41 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 22- 25 ползунов 20 и 21 и ролики 36 обечаек 35 обкатываются соответственно по неподвижным копирам 26-29 и дополнительному ненодвижному копиру 37, Пуансоны,1 7 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 расширение10 отработавших газов термодинамическогоцикла в осевой турбине 10 обеспечивает возникновение дополнительного вращающего момента на приводном валу 4, чем достигается утилизация теплоты отработавших газов, В исходном положении обечайка 35опущена вниз, и рабочая полость 31 открыта. Транспортный ротор(не показан) подает обрабатываемую заготовку в рабочую полость 3,1. В результате взаимодействия ролика 36 с дополнительным неподвижнымкопиром 37 обечайка 35 поднимается вверх, и через уплотнения надежно изолирует ра 15 бочую полость 31 от окружающего пространства. В результате взаимодействияроликов 22 и 23 с неподвижными копирами26 и 27 поршень 30 перемещается вниз,перекрывает впускные 38 и выпускные 3920 окна и сжимает заряд свежего воздуха врабочей полости 31, Протекает процесс изоэнтропного сжатия, температура и давление рабочей среды повышаются.При дальнейшем перемещении порш 25 ня 30 вниз кулачковый прерыватель 42 взаимодействует с его нижним торцом, наэлектромагнит плунжерного насоса подается питание и от источника горючей смеси втопливную форсунку 33 через телескопиче 30 ский механизм 34 под давлением, превышающим давление в рабоей полости 31,подается заряд свежей горючей смеси. Топливная форсунка 33 впрыскивает в рабочуюполость 31 заряд свежей рабочей смеси,35 распыленной до мелкодисперсного состояния.В рабочей полости 31 при взаимодействии впрь 1 снутого заряда горючей смеси сгорячим воздухом, полученным в предыду 40 щем процессе сжатия, происходит его воспламенение и сгорание. Протекает процессподвода теплоты сгорания топлива к рабочей среде, Температура и давление достигают максимальных значений и их совместное45 действие доводит материал обрабатываемой заготовки до состояния пластичности.Затем пуансон 17 осуществляет формообразование готового изделия в матрице 19.Далее протекает процесс изоэнтропно 50 го расширения рабочей среды в рабочей полости 31. В силовой цилиндре 9 поршень 30поднимается вверх и создает усилие, действующее через шток 32 и ползун 20 на ролики 22 и 23, которые взаимодействуют с55 неподвижными копирами 26 и 27, и на приводном валу 4 возникает вращающий момент, приводящий рабочий ротор вовращение,При дальнейшем перемещении поршня30 вверх сначала открываются впускные 38, 1597300а затем выпускные 39 окна, Протекает процесс отвода теплоты. Отработанные газычерез выпускные окна 39 удаляются в канал47, а рабочая полость 31 через воздушныйфильтр 40 и впускные окна 38 заполняется 5зарядом свежего воздуха по бесклапаннойпетлевой схеме газообмена, Термодинамический цикл в рабочей полости 31 силовогоцилиндра 9 замыкается.Отработанные газы, имеющие большую 10внутреннюю энергию, из канала 47 черезконфузор 46 попадают в осевую турбину 10,Протекает процесс расширения в осевойтурбине 10. Происходит трансформациятеплоты в механическую работу, и внутренняя энергия отработанных газов используется для вращения ротора 44 осевойтурбины 10, Для достижения максимального КПД осевая турбина 10 выполнена высокооборотной, и волновой редуктор 12 20служит для согласования частот вращениярабочего ротора и ротора 44 осевой турбины 10. Вращение эксцентрикового вала 45от ротора 44 осевой турбины 10 посредством генератора 14 бегущих волн деформации преобразуется в медленное вращениегибкого колеса 13, взаимодействующего сжестким колесом 55. На приводном валу 4,жестко связанном с гибким колесом 13, возникает дополнительный крутящий момент, 30суммирующийся с основным вращающиммоментом и используемый для вращениярабочего ротора и обеспечения технологических движений инструментов,Расширенные в осевой турбине 10 выпускные газы через диффузор 48, коаксиальный канал 49 и каналы 50 крестовины 51попадают в выхлопной канал 41 и далеечерез фильтр и глушитель удаляются в атмосферу. Протекает процесс отвода теплоты, и термодинамический цикл в осевойтурбине 10 замыкается,В результате взаимодействия ролика36 с дополнительным неподвижным копиром 37 обечайка 35 опускается вниз, и рабо 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 копи- рами, 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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.