Роторная машина

сООЭ сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЕТЕН ЕНТУ а нем а выплавного ьца и ы. ен и- ых ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(дб) 30,08,93, Бюл, П 32Рб) А Б Грехневб) Авторское свидетельство СССРИг 1188336, кл. Р 01 С 1/344, 1985.Авторское свидетельство СССРМ. 5003655, кл. Г 01 С 1/34, 1976.(, 7) Использование: в машиностроении.Сущность изобретения; в рабочей камереСтатора с впускным и выпускным окнами Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных двигателях, насосах, компрессорах.Целью изобретения является повышение КПД машины путем уменьшения внутренних перетечек рабочей среды.На фиг,1 приведена схема устройства роторной машины; на фиг.2 - конструкция роторной машины с одним из возможных Вариантов выполнения отдельных элементов; на фиг,3 - конструкция роторной машины с другим возможным вариантом выполнения элементов; на фиг.4- конструкция роторной машины с третьим возможным вариантом выполнения элементов.Роторная машина содержит статор 1, внутри которого расположена рабочая камера 2 в виде кольцевой полости с переменной по кольцу площадью проходного сечения. Внутри рабочей камеры установлен ротор 3, имеющий форму кольца. На роторе 3 размещены вытеснительные элементы 4. Вытеснительные элементы 4 перекрывают проходное сечение кольцевой и 1 й 2 по 1 838630 АЗ(я 5 Е 01 С 1/00, 1/34, Р 04 С 2/00 размещен ротор с закрепленными нвытеснительными элементами. Камерполнена в виде кольцевой полости сно меняющейся площадью проходсечения, Ротор выполнен в виде колустановлен в камере с возможностью пастянного перекрытия вытеснительными элментами проходного сечения камерКаждый вытеснительный элемент выполнсоставным из нескольких шарнирно соедненнцх между собой звеньев, одно иэ к-рзакреплено на роторе, 1 з,п. ф-лы, 4 ил. полости рабочей камеры 2. Роторная машина снабжена элементами знергопередачи 5, связанными с ротором 3, Для входа рабочей среды в рабочую камеру 2 и выхода из нее рабочая камера снабжена впускным и выпускным окнами б.Форма кольца кольцевой полости рабочей камеры 2 может быть произвольной. Кольцо может иметь форму окружности, овала, эллипса или любой другой кривой, замкнутой в кольцо,Площадь проходного сечения кольцевой полости при обходе по кольцу плавно изменяется, т,е. полость имеет участки сужения и расширения, Последовательность двухучастков участка оасширения и участка сужения или наоборот, в зависимости от назначения машины) соответствует одному рабочему циклу. Этот цикл соответствует циклу расширения-сжатия (или наоборот) обьема расширительно-вцтеснительных камер, на которые разделена вцтеснительными элементами 4 кольцевая полость рабочей камеры 2. Кольцевая полость рабочей камеры 2 может иметь произвольное количествотаких рабочих циклов, т,е. участков расширения и сужения. Участки расширения и сужения могут перемежаться участками спостоянной площадью проходного сечения.Участки с постоянной площадью проходного сечения могут помещаться и внутри самих участков сужения и расширения.Форма проходного сечения кольцевойполости рабочей камеры 2 может быть произвольной и может меняться по кольцу по- "0л ости.Каждый участок сужения и каждый участок расширения .имеет по крайней мереодно окно 6 для впуска или выпуска рабочейсреды. Окно 6 на отдельных участках могут 15отсутствовать у машин, имеющих несколькорабочих циклов за один оборот, в которыхотдельные рабочие циклы используются длятехнологического расширения-сжатия илисжатия-расширения рабочей среды без его 20впуска и выпуска из рабочей камеры 2, Вэтом случае окна 6 для впуска и выпускарабочей среды имеются у других рабочихциклов.Окна 6 могут находиться в каком-то заданном месте участка расширения или сужения, а также протягиваться по всемуучастку в зависимости от осуществляемогорабочего процесса и сжимаемости рабочейсреды. 30Окна 6 могут иметь вид поперечнойкольцевой щели. В этом случае рабочая камера 2 будет разрезана ими на отдельныеучастки. В зависимости от специфики рабочего процесса и конструкции машины на 35отдельных участках кольца рабочей камеры. 2 стенки могут бытьубраны и заменены направляющими для ротора 2 и вытеснительных элементов 4.Ротор 3 нерастяжим, он может быть выполнен жестким, гибким, в виде цепи шарнирно соединенных звеньев и т,д,Проходное сечение кольцевой. полостигерметично перекрыто вытеснительнымиэлементами 4, установленными на роторе 3, 45Воэможность постоянного герметичногоперекрытия вытеснительным элементом 4проходного сечения кольцевой полости,имеющего в разных. местах кольца разнуюплощадь, обеспечивается за счет эластичности или гибкости материала вытеснительного элемента 4, или его специальнойконструкцией - раскладной, раздвижной,поворотной, формопеременной и т.д,Элементы энергопередачи Б ротора 3 ББмогут быть выполнены в виде механическойсвязи, например в виде зубчатого зацепления, Это может быть также энергопередачапосредством магнитного или электромагнитного полей и т,д, Элементами энергопередачи в последнем случае могут быть, например, электрические обмотки, выполненные на роторе и статоре по схеме асинхронной электрической машины.Роторная машина может работать как в режиме насоса, так и в режиме двигателя, а также одновременно в режиме двигателя и насоса, Работа машины одновременно в режиме двигателя и насоса возможна, если она выполнена с двумя или более рабочимициклами за один оборот ротора 3. В этом случае часть рабочих циклов работает в качестве двигателя, а часть - в качестве насоса или насосов. В различных. рабочих циклах может использоваться различная рабочая среда.Роторная машина работает следующим образом,При работе машины в качестве насоса или компрессора ротор 3 приводится во вращение посредством элементов энергопередачи 5, При движении расширительно-вытеснительных камер, на которые кольцевая полость разбита вытеснительными элементами 4, по расширяющемуся участку кольцевой полости их объем увеличивается и.они заполняются рабочей средой через соответствующее окно 6, работающее как впускное, При движении расширительно-вытеснительных камер по сужающемуся участку их объем уменьшается и рабочая среда либо просто выдавливается в течение. всего цикла сжатия через окно 6, работающее как выпускное, либо вначале сжимается, а выпускается в конце цикла сжатия.При работе машины в качестве двигателя рабочая среда под давлением подается в окно 6 расширяющегося участка кольцевой полости рабочей камеры 2 и заполняет доступные ей расширительно-вытеснительные камеры. Раоочая среда своим давлением воздействует на вытеснительные элементы и вследствие разных площадей перекрываемых ими проходных сечений кольцевой полости приводит ротор 3 во вращение, Через элементы энергопередачи 5 энергия вращения ротбра 3 передается потребителю либо непосредственно в виде механической энергии, либо преобразовывается в другой вид энергии: тепловую, электрическую и т.д, При движении расширительно-вытесни- тельных камер по сужающемуся участку отработавшая рабочая среда выдавливается из рабочей камеры 2,Использование в роторной машине рабочей камеры 2 в виде кольцевой полости и соответственно кольцевого ротора 3 полностью решает проблему перетекания рабочей среды через торцовые зазоры ротора.При кольцевой рабочей камере 2 расширительно-вытеснительные камеры абсолютно изолированы друг от друга по боковым поверхностям и контактируют только через разделяющие их вытеснительные элемены. Причем каждая расширительно-вытесительная камера контактирует только с двумя непосредственно примыкающими к ей камерами. Перетекание рабочей среды нутри машины возможно только между соедними расширительно-вытеснительными амерами, перепад давления между котоыми наименьший. Величины перетеканий пределяются герметичностью, обеспечивамой вытеснительными элементами 4 и ависящей от плотности прилегания эытесительных элементов 4 к стенкам рабочей амеры 2.Использование предлагаемой роторой машины обеспечивает повышение КПД ашины, повышение рабочего перепада авления машины в одной ступени, возможость работы машины с высоким КПД как на высоких, так и на низких оборотах,Вышесказанное иллюстрируется приье рами.У машин, изображенных на фиг.2 и 4, форма кольца кольцевой полости рабочей кмеры 2 - круг, а у машины на фиг.З - овал.У машин на фиг.2 и 3 за один оборот ротора каждая расширительно-вытесни- тельная камера совершает один рабочий цикл, а у машины на фиг.4 - два цикла,У машин на фиг.2, 3 и 4 расширяющиеся и сужающиеся участки разделены участками с постоянной площадью проходного сечЕния.У машин иа фиг.2 и 4 проходное сечение кольцевой полости имеет форму прямоугольника, а у машин на фиг,З - форму круга.В приведенных примерах каждый участок сужения и каждый участок расширения имеет окно 6 для впуска или выпуска рабоч го тела. Окна протянуты на всю длину у астков расширения и сужения.Роторы 3 машин на фиг.2 и 4 - жесткие, а Машины на фиг.3 - в виде цепи из звеньев. Герметичное перекрытие проходногосечения кольцевой полости рабочей камеры2 в машине на фиг.З осуществляется вытеснительными элементами, выполненными в5 виде эластичных поршней, Вытеснительныеэлементы машин, показанных на фиг.2 и 4,состоят из двух шарнирно соединенныхмежду собой участков, причем один из участков закреплен на роторе, а другой сво 10 бодно, в некоторых пределах, вращается наоси,На фиг.2, 3 и 4 приведены примеры реализации элементов энергопередачи. У мэшинц на фиг,2 они выполнены в виде15 зубчатого зацепления, Использование в такой передаче нескольких зубчатых колес может обеспечить передачу чистого моментана ротор или от негоЭлементами энергопередачи машины20 на фиг.З являются электрическая обмоткастатора 8 и постоянные магниты 9, закрепленные на роторе 3.Элементами энергопередачи машинына фиг.4 являются вспомогательный ротор 925 с установленными на нем постоянными магнитами 10 и выполненная на роторе 3 короткозамкнутая обмотка 11.Формула изобретения1, Роторная машина, содержащая ста 30 тор с впускным и выпускным окнами и рабочей камерой, в которой размещен ротор сзакрепленными на нем вытеснительнымиэлементами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения КПД путем уменьшения35 внутренних перетечек рабочей среды, рабочая камера выполнена в виде кольцевой полости с плавно меняющейся площадьюпроходного сечения, а ротор выполнен ввиде кольца и установлен с возможностью40 постоянного перекрытия посредством вытеснительных элементов проходного сечения последней.2, Машина по п.1, отл и ча ю ща я с ятем, что каждый вытеснительный элемент45 выполнен составным из нескольких шарнирно соединенных между собой звеньев,одно из которых закреплено на роторе.1838630фйГФСоставитель А.Грехневактор З.Ходакова Техред М.Моргентал КорректорС.Патруш Заказ 2916 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва; Ж, Раушская наб., 4 ЮПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101