EA003880B1 - "goulubev machine" volumetric device - Google Patents
"goulubev machine" volumetric device Download PDFInfo
- Publication number
- EA003880B1 EA003880B1 EA200201032A EA200201032A EA003880B1 EA 003880 B1 EA003880 B1 EA 003880B1 EA 200201032 A EA200201032 A EA 200201032A EA 200201032 A EA200201032 A EA 200201032A EA 003880 B1 EA003880 B1 EA 003880B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- contactor
- volumetric device
- possibility
- meridional
- working
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
- F01C9/002—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating around a fixed axis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве элементной базы для создания различных объемных (поршневых) устройств роторного типа, характеризующихся сферическим вращательнопоступательным движением рабочего органа и относительно большим числом (8-20) рабочих камер, а также полной уравновешенностью.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used as an element base for creating various volumetric (piston) devices of the rotary type, characterized by a spherical rotational accessory movement of the working body and a relatively large number (8-20) of working chambers, as well as full balance.
Известно объемное устройство [1], содержащее корпус с опорными элементами и рабочий орган, установленный в корпусе с возможностью сферического движения. При этом рабочий орган снабжен меридиональными полостями, в которых размещены с образованием рабочих камер замыкатели (поршни, или перемычки в [1]), установленные с помощью опорных элементов. Устройство содержит элементы подвода и отвода рабочего тела, а также элементы привода рабочего органа, обеспечивающие движение конца условной полюсной оси рабочего органа по замкнутой траектории, например, окружности. Таким элементом может быть шарнир на рабочем органе, установленный на косом кривошипе.Known volumetric device [1], comprising a housing with supporting elements and a working body mounted in the housing with the possibility of spherical movement. In this case, the working body is equipped with meridional cavities, in which the contactors (pistons, or jumpers in [1]), which are installed with the help of supporting elements, are placed with the formation of working chambers. The device contains the elements of the supply and removal of the working fluid, as well as the drive elements of the working body, ensuring the movement of the end of the conventional pole axis of the working body along a closed path, for example, a circle. This element can be a hinge on the working body, mounted on an oblique crank.
Кинематический анализ устройства показывает, что для движения рабочего органа необходима определенная азимутальная подвижность замыкателей, зависящая от угла качания рабочего органа и азимутального угла между меридиональными полостями, примерно ±(1,52,5)% от радиуса рабочего органа.Kinematic analysis of the device shows that a certain azimuthal mobility of the contactors, depending on the swing angle of the working organ and the azimuthal angle between the meridional cavities, is approximately ± (1.52.5)% of the radius of the working organ.
Недостатком известного устройства является выполнение упомянутой азимутальной подвижности замыкателей за счет увеличения зазоров как между замыкателями и стенками меридиональных полостей, так и между замыкателями и опорными элементами (осями). При этом приходится ограничиваться относительно малым углом качания рабочего органа (до 10°), что уменьшает удельные габаритные характеристики устройства при одновременном ухудшении рабочих характеристик за счет увеличения утечек рабочего тела и действия динамических сил, вызываемых перекладкой замыкателей в процессе работы.A disadvantage of the known device is the implementation of the aforementioned azimuthal mobility of the contactors by increasing the gaps both between the contactors and the walls of the meridional cavities, and between the contactors and supporting elements (axes). This has to be limited to a relatively small swinging angle of the working body (up to 10 °), which reduces the specific overall characteristics of the device while simultaneously deteriorating performance by increasing leakage of the working fluid and the action of dynamic forces caused by reversing the contactors during operation.
Эти же недостатки (кроме малого угла качания рабочего органа) присущи и вариантам выполнения известного устройства [2], [3]. В варианте [2] замыкатели азимутально не перемещаются (перемещаются только элементы уплотнения) и поэтому замыкатели установлены в меридиональных полостях с заведомо большим зазором, что приводит к увеличению утечек и увеличению потерь на трение из-за перекоса замыкателей при их повороте. В варианте [3] (прототипе) замыкатели установлены на опорных элементах (осях) с заведомо большим кольцевым зазором. При азимутальном перемещении замыкателей наличие кольцевого зазора приводит к увеличению потерь на трение за счет некоторого заклинивания замыкателей между стенками меридиональной полости и опорным элементом, а также (особенно при работе с газообразным рабочим телом) к резкому изменению положения замыкателей при изменении направления перепада давления в рабочих камерах, т.е. к возникновению вредных динамических сил.These shortcomings (except for the small angle of swing of the working body) are inherent in the options for performing the known device [2], [3]. In option [2], the contactors do not move azimuthally (only the sealing elements move) and therefore the contactors are installed in the meridional cavities with a known large gap, which leads to an increase in leakage and an increase in friction losses due to the tilt of the contactors when they turn. In option [3] (prototype), the contactors are mounted on supporting elements (axes) with a knowingly large annular gap. When azimuthal movement of the contactors, the presence of an annular gap leads to an increase in friction losses due to some wedging of the contactors between the walls of the meridional cavity and the support element, as well as (especially when working with gaseous working fluid) when changing the direction of pressure differential in the working chambers i.e. to the occurrence of harmful dynamic forces.
Техническим результатом предлагаемого решения является минимизация потерь на трение и минимизация вредных динамических сил, что приводит к уменьшению вибраций, увеличению надежности и долговечности устройства.The technical result of the proposed solution is to minimize friction losses and minimize harmful dynamic forces, which leads to a decrease in vibrations, an increase in the reliability and durability of the device.
Для этого в устройстве, содержащем корпус с опорными элементами, рабочий орган, снабженный меридиональными полостями и установленный с возможностью сферического движения, а также замыкатели, размещенные в меридиональных полостях с образованием рабочих камер и установленные на опорных элементах с возможностью азимутального перемещения (отметим, что рабочий орган может быть помещен или между стенками корпуса, или охватывать только внутреннюю стенку корпуса, или охватываться только внешней стенкой корпуса, а опорный элемент может быть выполнен в виде оси, проходящей через замыкатель, или замыкатель может быть снабжен одной или двумя цапфами, опирающимися на расточки в корпусе). Имеются также элементы привода рабочего органа и элементы подвода и отвода рабочего тела. Технический результат достигается тем, что установка замыкателей на опорных элементах выполнена с обеспечением непрерывного взаимодействия замыкателей с опорными элементами в процессе азимутального перемещения замыкателей. Такой функциональный признак может быть реализован с помощью различных вариантов технических решений.For this purpose, in the device comprising a housing with supporting elements, a working body equipped with meridional cavities and installed with the possibility of spherical movement, as well as contactors placed in the meridional cavities with the formation of working chambers and mounted on the supporting elements with the possibility of azimuthal movement (note that the body can be placed either between the walls of the body, or cover only the inner wall of the body, or be covered only by the outer wall of the body, and the supporting element can be in Executed in the form of an axis passing through the contactor, or the contactor can be equipped with one or two trunnions resting on the bores in the housing). There are also drive elements of the working body and the elements of the supply and removal of the working fluid. The technical result is achieved in that the installation of the contactors on the supporting elements is made with ensuring the continuous interaction of the contactors with the supporting elements in the process of azimuthal movement of the contactors. Such a functional feature can be implemented using various variants of technical solutions.
Например, установка каждого замыкателя может быть выполнена при помощи размещенной в замыкателе азимутальной (т. е. поперечной меридиональной полости), направляющей, взаимодействующей с ползуном, установленным с возможностью поворота на опорном элементе.For example, the installation of each contactor can be performed using an azimuthal (i.e. transverse meridional cavity) placed in the contactor, a guide that interacts with a slide mounted for rotation on the support element.
При этом каждый ползун может быть выполнен в виде призматического тела, цилиндрическая и плоские поверхности которого покрыты антифрикционным материалом.In addition, each slider can be made in the form of a prismatic body, the cylindrical and flat surfaces of which are coated with antifriction material.
Возможен также вариант выполнения каждого ползуна в виде ролика, при этом ролик может быть бочкообразным, или может состоять из средней и двух боковых частей, в этом случае направляющая выполняется с возможностью контакта одной стороной со средней частью ролика, а другой стороной - с боковыми частями, причем все части ролика устанавливаются с возможностью независимого вращения.It is also possible embodiment of each slide in the form of a roller, while the roller may be barrel-shaped, or may consist of a middle and two side parts, in this case, the guide is made with the possibility of contact with one side with the middle part of the roller, and the other side with the side parts and all parts of the roller are installed with the possibility of independent rotation.
В следующем варианте ползун может быть образован плоскими участками опорного элемента, при этом замыкатель снабжается участками поверхности вращения, диаметр которой соответствует ширине меридиональной полости (т.е. на протяжении упомянутых участков возможен поворот вокруг замыкателя меридиональной полости без потери контакта с замыкателем).In the following embodiment, the slider may be formed by flat sections of the support element, wherein the contactor is supplied with portions of the surface of revolution, the diameter of which corresponds to the width of the meridional cavity (i.e., it is possible to rotate around the contactor of the meridional cavity along these sections without losing contact with the contactor).
В следующем варианте направляющая может быть выполнена в виде пластины («рессоры»), установленной концами в замыкателе, а каждый ползун - в виде двух вкладышей, размещенных в расточке опорного элемента. При этом средняя часть пластины размещена между вкладышами, а расточка снабжена окнами (проемами) для прохода концов пластины.In the following embodiment, the guide can be made in the form of a plate ("spring"), installed by the ends in the closer, and each slide - in the form of two liners, placed in the bore of the support element. In this case, the middle part of the plate is placed between the inserts, and the bore is provided with windows (openings) for the passage of the ends of the plate.
В следующем варианте установка каждого замыкателя может быть выполнена при помощи непосредственного размещения замыкателя с возможностью поворота на опорном элементе, при этом замыкатель выполнен в виде эксцентрика, центральная ось которого смещена в меридиональном направлении и проведена через центр сферического движения рабочего органа, а диаметр эксцентрика соответствует ширине меридиональной полости.In the following embodiment, the installation of each contactor can be made by directly placing the contactor so that it can be rotated on the supporting element, the contactor being made in the form of an eccentric, the central axis of which is offset in the meridional direction and conducted through the center of the spherical movement of the working body, and the eccentric diameter corresponds to the width meridional cavity.
В следующем варианте установка каждого замыкателя может быть выполнена при помощи непосредственного размещения замыкателя с возможностью поворота на опорном элементе, при этом замыкатель выполнен в виде пары соосных эксцентриков, центральные оси которых симметрично разнесены (относительно опорного элемента) в меридиональном направлении и проведены через центр сферического движения рабочего органа, а диаметры эксцентриков соответствуют ширине меридиональной полости.In the following embodiment, the installation of each contactor can be made by directly placing the contactor so that it can be rotated on the supporting element, the contactor being made as a pair of coaxial eccentrics whose central axes are symmetrically separated (relative to the supporting element) in the meridional direction and conducted through the center of the spherical movement working body, and the diameters of eccentrics correspond to the width of the meridional cavity.
В следующем варианте установка каждого замыкателя может быть выполнена при помощи серьги, шарнирно закрепленной одним концом на опорном элементе, а вторым концом - на пальце, закрепленном на замыкателе. При этом ось пальца смещена в меридиональном направлении и проведена через центр сферического движения рабочего органа.In the next version, the installation of each contactor can be accomplished with the aid of an earring, hinged at one end on the support element, and the other end on the pin attached to the contactor. In this case, the axis of the finger is displaced in the meridional direction and drawn through the center of the spherical movement of the working body.
В следующем варианте установка каждого замыкателя может быть выполнена при помощи размещенного на опорном элементе с возможностью поворота двухплечего рычага, на каждом конце которого размещен упор, а замыкатель состоит из двух одинаковых, соединенных между собой упругой связью (например, цилиндрическими пружинами) частей (половинок). Каждая часть снабжена кронштейном с пяткой, взаимодействующей со своим упором по сферической поверхности. При этом центр сферической поверхности размещен на геометрической оси, проходящей через центр сферического движения рабочего органа и середину меридиональной полости при ее крайнем положении.In the following embodiment, the installation of each contactor can be performed using a double-arm lever placed on the supporting element, with a stop at each end of which a stop is placed, and the contactor consists of two identical parts connected by an elastic connection (for example, cylindrical springs) parts (halves) . Each part is equipped with a bracket with a heel, interacting with its focus on a spherical surface. In this case, the center of the spherical surface is placed on a geometric axis, passing through the center of the spherical movement of the working body and the middle of the meridional cavity at its extreme position.
Для возможности самоустановки замыкателей упоры выполнены в виде плосковыпуклых линз (вкладышей), установленных плоской поверхностью на концах рычага с возможностью перемещения.For the self-installation of the contactors, the stops are made in the form of flat-convex lenses (liners) mounted with a flat surface at the ends of the lever with the possibility of movement.
Реализация объемного устройства представлена в виде компрессора с самодействующими клапанами и в варианте с замыкателями, установленными при помощи направляющих и призматических ползунов, установленных на опорных элементах с возможность поворота.The implementation of the volumetric device is presented in the form of a compressor with self-acting valves and in the version with contactors installed by means of guides and prismatic sliders mounted on the supporting elements with the possibility of rotation.
На фиг. 1 изображен продольный разрез (Б-Б) компрессора с частичным видом и рабочего органа и частичным разрезом замыкателя. На фиг. 2 изображен поперечный разрез (А-А) компрессора. На фиг. 3 представлен вариант установки замыкателя при помощи направляющей и ползуна в виде ролика. На фиг. 5 - вариант выполнения замыкателя с элементами тела вращения и установки его при помощи направляющей и выполненного в виде призматического ползуна опорного элемента. На фиг. 6 - вариант установки замыкателя при помощи направляющей в виде пластины и ползуна в виде поворотных вкладышей. На фиг. 7 - вариант выполнения и установки замыкателя на основе эксцентрика. На фиг. 8 - вариант выполнения и установки замыкателя на основе двух эксцентриков. На фиг. 9 - вариант установки замыкателя при помощи серьги. На фиг. 10 - вариант установки замыкателя при помощи двухплечего рычага с упорами на концах.FIG. 1 shows a longitudinal section (bb) of the compressor with a partial view and a working body and a partial section of the contactor. FIG. 2 shows a cross section (A-A) of the compressor. FIG. 3 shows the option to install the contactor using the guide and the slide in the form of a roller. FIG. 5 is an embodiment of the contactor with the elements of the body of rotation and its installation by means of a guide and a support element made in the form of a prismatic slide. FIG. 6 - option to install the contactor using the guide in the form of a plate and the slide in the form of rotary inserts. FIG. 7 is an embodiment and installation of a contactor based on an eccentric. FIG. 8 is an embodiment of the installation and installation of the contactor based on two eccentrics. FIG. 9 - option to install the contactor with earrings. FIG. 10 - option to install the contactor using a double-arm lever with stops at the ends.
Предлагаемое устройство (компрессор) содержит корпус 1 с установленными по экваториальному разъему опорными элементами 2 в виде полых осей. Рабочий орган 3 снабжен меридиональными полостями 4 с параллельными стенками. Меридиональные полости разделены установленными в них замыкателями 6 на рабочие камеры 7 и 8. Рабочий орган 3 установлен в корпусе 1 с возможностью сферического движения по его сферической поверхности 9. Отдельные варианты реализации азимутальной подвижности замыкателей 6 с обеспечением их непрерывного взаимодействия с опорными элементами 2 представлены на фиг. 3-10. В частности, в предлагаемом устройстве установка замыкателей 6 (фиг. 1, 3) выполнена при помощи направляющих 10, взаимодействующих с призматическими ползунами 11, установленными с возможностью поворота на опорных элементахThe proposed device (compressor) includes a housing 1 with mounted on the equatorial connector supporting elements 2 in the form of hollow axes. The working body 3 is provided with meridional cavities 4 with parallel walls. The meridional cavities are separated by the switches 6 installed in them into the working chambers 7 and 8. The working body 3 is installed in the housing 1 with the possibility of spherical movement along its spherical surface 9. Some embodiments of the azimuthal mobility of the contactors 6 with their continuous interaction with the supporting elements 2 are shown in FIG. 3-10. In particular, in the proposed device, the installation of the contactors 6 (FIGS. 1, 3) is performed by means of guides 10 interacting with prismatic sliders 11, which are installed with the possibility of rotation on the supporting elements
2. Привод рабочего органа 3 может быть выполнен любым механизмом, обеспечивающим перемещение конца полюсной оси 12 рабочего органа 3 по замкнутой кривой (преимущественно - по окружности), например при помощи вала с косым кривошипом 14 и противовесами 15. Вал 13 и рабочий орган 3 установлены на подшипниках качения 16 и 17 соответственно. Для работы устройства в качестве компрессора установлены всасывающие клапаны 18 и нагнетательные клапаны 19, объединенные коллектором 20. Подача воздуха осуществлена через каналы 21 в торцах корпуса 1, а отвод - через каналы 22.2. The drive of the working body 3 can be performed by any mechanism that provides movement of the end of the pole axis 12 of the working body 3 along a closed curve (mainly around the circumference), for example using a shaft with an oblique crank 14 and counterweights 15. The shaft 13 and the working body 3 are installed on rolling bearings 16 and 17 respectively. For operation of the device as a compressor, suction valves 18 and discharge valves 19 are installed, which are connected by a manifold 20. Air is supplied through channels 21 in the ends of housing 1, and discharge through channels 22.
На фиг. 3 более подробно представлен вариант установки снабженного антифрикцион ным самосмазывающимся покрытием 23 замыкателя 6 при помощи призматического ползуна 11, также снабженного антифрикционными самосмазывающимися покрытиями 24 и 25 на поверхностях, взаимодействующих соответственно, с направляющей 10 и опорным элементом 2.FIG. 3 shows in more detail the installation of an anti-friction self-lubricating coating 23 of the contactor 6 using a prismatic slide 11, also provided with anti-friction self-lubricating coatings 24 and 25 on surfaces that interact, respectively, with the guide 10 and the support element 2.
На фиг. 4 представлен вариант установки замыкателя 6 при помощи ползуна в виде ролика 26, установленного на опорном элементе 2 и взаимодействующего с направляющей 10 (вариант выполнения ролика из трех частей не показан).FIG. 4 shows a variant of the installation of the contactor 6 by means of a slider in the form of a roller 26 mounted on the supporting element 2 and cooperating with the guide 10 (an embodiment of the roller of three parts is not shown).
На фиг. 5 представлен вариант установки замыкателя 6, снабженного участками поверхности вращения 27, взаимодействующими с меридиональными стенками 5. При этом установка замыкателя 6 выполнена при помощи опорного элемента 2, снабженного призматическим участком, образующим ползун 11, взаимодействующий с направляющей 10.FIG. 5 shows a variant of the installation of the contactor 6, provided with areas of the surface of rotation 27, interacting with the meridional walls 5. At the same time, the installation of the contactor 6 is performed by means of the supporting element 2, equipped with a prismatic section forming the slider 11, interacting with the guide 10.
На фиг. 6 представлен вариант установки замыкателя 6 при помощи выполненной в виде пластины («рессоры») направляющей 10, установленной концами в замыкателе 3, взаимодействующей с ползуном 11, выполненным в виде двух вкладышей, размещенных с возможностью поворота в опорном элементе 2. Опорный элемент 2 снабжен осевой расточкой 28 с окнами 29 для прохода концов направляющей 10. При этом поверхность взаимодействия ползуна 11 (вкладышей) с опорным элементом 2 может иметь сферическую форму для самоустановки ползуна 11 относительно направляющей 10.FIG. 6 shows a variant of the installation of the contactor 6 by means of a guide 10, installed in the form of a plate (“spring”), which is installed with the ends in the closer 3, which interacts with a slider 11, made in the form of two liners that can be rotated in the supporting element 2. The supporting element 2 is provided axial boring 28 with Windows 29 for the passage of the ends of the guide 10. The surface of the interaction of the slide 11 (inserts) with the support element 2 may have a spherical shape for the self-installation of the slide 11 relative to the guide 10.
На фиг. 7 представлен вариант установки замыкателя при выполнении замыкателя 6 в виде эксцентрика и его установки на опорном элементе 2 с возможностью поворота. При этом центральная ось 30 эксцентрика (т.е. ось участков поверхности вращения 31) смещена в меридиональном направлении и проведена через центр 32 (фиг. 1, 2) сферического движения рабочего органа 3.FIG. 7 shows a variant of the installation of the contactor when executing the contactor 6 in the form of an eccentric and installing it on the supporting element 2 with the possibility of rotation. In this case, the central axis 30 of the eccentric (i.e., the axis of the sections of the surface of revolution 31) is displaced in the meridional direction and conducted through the center 32 (FIG. 1, 2) of the spherical movement of the working member 3.
На фиг. 8 представлен вариант установки замыкателя при выполнении замыкателя 6 в виде пары эксцентриков 33, 34, соосно установленных на опорном элементе 2 с возможностью поворота. При этом, центральные оси 35, 36 эксцентриков (т.е. оси участков поверхностей вращения 37 и 38) смещены в меридиональном направлении и проведены через центр 32 сферического движения рабочего органа 3.FIG. 8 shows a variant of the installation of the contactor when performing the contactor 6 in the form of a pair of eccentrics 33, 34 coaxially mounted on the supporting element 2 with the possibility of rotation. At the same time, the central axes 35, 36 of eccentrics (i.e., the axes of the sections of the surfaces of rotation 37 and 38) are shifted in the meridional direction and conducted through the center 32 of the spherical movement of the working member 3.
На фиг. 9 представлен вариант установки замыкателя 6 при помощи серьги 39, шарнирно закрепленной одним концом на опорном элементе 2, а вторым концом - на пальце 40, закрепленном на замыкателе 6. При этом ось 41 пальца 40 смещена в меридиональном направлении и проведена через центр 32 сферического движения рабочего органа 3.FIG. 9 shows the installation of the contactor 6 with the aid of an earring 39 pivotally fixed at one end on the supporting element 2, and the second end on the finger 40 attached to the contactor 6. The axis 41 of the finger 40 is displaced in the meridional direction and conducted through the center 32 of the spherical movement working body 3.
На фиг. 10 представлен вариант установки замыкателя при выполнении замыкателя 6 из двух одинаковых частей 42 и 43, соответственно снабженных кронштейнами 44 и 45, и пятками 46 и 47. При этом на опорном элементе 2 установлен двухплечий рычаг 48, на концах которого размещены упоры 49, 50, взаимодействующие с пятками 46, 47 по сферическим поверхностям 51, 52. Центры 53, 54 сферических поверхностей 51, 52 размещены на пересечении линии равнодействующей силы давления рабочего тела с геометрической осью 55, 56, проходящей через центр 32 сферического движения рабочего органа 3 и середину меридиональной полости 4 при ее крайних положениях (см. фиг. 1). При этом положения центров 53, 54 в зависимости от конструкции замыкателя, могут находиться за его пределами. Части 42 и 43 соединены между собой упругой связью, например, цилиндрическими пружинами 57.FIG. 10 shows a variant of the installation of the contactor when executing the contactor 6 of two identical parts 42 and 43, respectively equipped with brackets 44 and 45, and heels 46 and 47. At the same time, a two-shouldered lever 48 is mounted on the supporting element 2, at the ends of which there are stops 49, 50, interacting with heels 46, 47 along spherical surfaces 51, 52. The centers 53, 54 of the spherical surfaces 51, 52 are located at the intersection of the resultant pressure line of the working fluid with the geometric axis 55, 56 passing through the center 32 of the spherical movement of the working body 3 and eredinu meridional cavity 4 at its extreme positions (see. FIG. 1). In this case, the positions of the centers 53, 54, depending on the design of the contactor, may be outside of it. Parts 42 and 43 are interconnected by an elastic connection, for example, cylindrical springs 57.
Для самоустановки упоры 49, 50 выполнены в виде плосковыпуклых линз 58, плоскими поверхностями установленными на концах рычага 48 с возможностью перемещения.For self-assembly, the stops 49, 50 are made in the form of flat-convex lenses 58, with flat surfaces mounted on the ends of the lever 48 with the possibility of movement.
Устройство (компрессор) работает следующим образом. При перемещении конца полюсной оси 12 по окружности при помощи вала 13 и косого кривошипа 14, рабочий орган 3 совершает сферическое движение, при котором условные оси 55 - 56, проходящие через середины меридиональных полостей 4, описывают узкие, вытянутые в меридиональном направлении «восьмерки», а рабочие камеры 7 и 8 поочередно изменяют свой объем, причем одинаковые процессы происходят в диаметрально противоположных рабочих камерах, что уравновешивает силы давления рабочего тела на рабочий орган 3. Циркуляция смещенных из-за наклона рабочего органа 3 его «полюсных масс» и появление, соответственно, центробежных сил уравновешивается циркуляцией масс противовесов 15 сколь угодно точно. При увеличении объемов рабочих камер воздух через каналы 21 в торцах корпуса 1 и открытые всасывающие клапаны 18 заполняет рабочие камеры, а при уменьшении объема рабочих камер вытесняется через нагнетательные клапаны 19 в коллектор 20 и далее, через канал 22, поступает потребителю. При достаточном объеме коллектора 20 и с учетом большого числа рабочих камер равномерность подачи сжатого воздуха может быть обеспечена без внешнего ресивера. В процессе сферического движения рабочего органа замыкатели 6 призматического вида поворачиваются по оси опорных элементов 2. Дополнительно замыкатели 6 любого вида требуют определенной азимутальной подвижности. Это следует из кинематического анализа, который показывает, что перемещение меридиональной полости 4 относительно замыкателя 6 можно условно разделить на две фазы. В первой фазе, когда меридиональная полость 4 находится в крайнем положении (плоскость проходящая продольно через середину меридиональной полости 4 совпадает с плоскостью, проходящей через полюсную ось 15 и ось вала 13), ее перемещение носит преимущественно поворотный характер вокруг условной оси 55-56, проходящей через середину меридиональной полости 4 и центр 32 сферического движения рабочего органа 3. При этом упомянутая ось 55 - 56 может выходить за пределы замыкателя 6, а поворот меридиональной полости 4 и, соответственно, жестко связанных ее меридиональных стенок 5 приводит к необходимости некоторого азимутального смещения замыкателя 6 в сторону поворота меридиональной полости 4. Величина азимутального смещения определяется углом между условной осью, проходящей через середину замыкателя 6 (обычно расположенной в плоскости экватора корпуса 1) и осью 55-56, т.е. определяется углом наклона полюсной оси 12 относительно оси вала 13, при этом азимутальные смещения замыкателей 6 попарно противоположны. Во второй фазе, когда меридиональная полость 4 находится в среднем положении (при этом плоскость, проходящая через середину меридиональной полости 4, нормальна плоскости, проходящей через полюсную ось 12 и ось вала 13), ее перемещение носит преимущественно сферическипоступательный характер, а азимутальное смещение проходит через ноль, когда ось 55-56 совпадает с осью, проходящей через середину замыкателя 6 (экватор корпуса 1). Так как рабочий орган 3 выполнен в виде твердого тела и установлен шарнирно на кривошипе 14, то в процессе работы замыкатели 6 знакопеременно смещаются в азимутальном направлении от некоторого своего среднего положения относительно корпуса 1. При этом на замыкатели 6 действуют знакопеременные силы давления рабочего тела, вызывающие, при установке их с существенным зазором на опорных элементах 2, появление сил заклинивания и меридиональных вибраций замыкателей 6. Уменьшение сил заклинивания и исключение вибраций требует непрерывности кинематического взаимодействия замыкателей 6 с опорными элементами 2, а через них и с корпусом 1. Иначе говоря, необходимо поддерживать непрерывное контактирование между замыкателями 6 и опорными элементами 2 в процессе азимутального перемещения замыкателей 6.The device (compressor) works as follows. When moving the end of the pole axis 12 around the circumference with the help of the shaft 13 and the oblique crank 14, the working body 3 performs a spherical movement in which the conventional axes 55 - 56 passing through the midpoints of the meridional cavities 4 describe narrow "eight" elongated in the meridional direction, and working chambers 7 and 8 alternately change their volume, and the same processes occur in diametrically opposite working chambers, which balances the pressure forces of the working fluid on the working body 3. The circulation of the displaced due to the tilting of the worker Borgan 3 of its "pole masses" and the appearance, respectively, of centrifugal forces are balanced by the circulation of the masses of counterweights 15 arbitrarily accurately. With increasing volumes of working chambers, air through channels 21 in the ends of housing 1 and open suction valves 18 fills working chambers, and when the volume of working chambers decreases, it is displaced through discharge valves 19 to collector 20 and further, through channel 22, enters the consumer. With a sufficient volume of the collector 20 and taking into account the large number of working chambers, the uniformity of compressed air supply can be ensured without an external receiver. In the process of spherical movement of the working body, the contactors 6 of a prismatic type are rotated along the axis of the support elements 2. Additionally, the contactors 6 of any kind require a certain azimuthal mobility. This follows from the kinematic analysis, which shows that the movement of the meridional cavity 4 relative to the contactor 6 can be divided into two phases. In the first phase, when the meridional cavity 4 is in the extreme position (the plane passing longitudinally through the middle of the meridional cavity 4 coincides with the plane passing through the pole axis 15 and the shaft axis 13), its movement is mainly of a turning character around the conditional axis 55-56, passing through the middle of the meridional cavity 4 and the center 32 of the spherical movement of the working body 3. At the same time, the said axis 55 - 56 may extend beyond the contactor 6, and the rotation of the meridional cavity 4 and, accordingly, its rigidly connected m Serial walls 5 leads to the need for some azimuthal displacement of the contactor 6 in the direction of rotation of the meridional cavity 4. The azimuthal displacement is determined by the angle between the conventional axis passing through the middle of the contactor 6 (usually located in the equatorial plane of the housing 1) and the axis 55-56, i.e. . determined by the angle of inclination of the pole axis 12 relative to the axis of the shaft 13, while the azimuthal displacement of the contactors 6 are pairwise opposite. In the second phase, when the meridional cavity 4 is in the middle position (the plane passing through the middle of the meridional cavity 4 is normal to the plane passing through the pole axis 12 and the shaft axis 13), its movement is mostly spherically accessible, and the azimuthal displacement passes through zero when the axis 55-56 coincides with the axis passing through the middle of the contactor 6 (equator of the housing 1). Since the working body 3 is made in the form of a solid body and is hinged on the crank 14, during operation, the contactors 6 alternate alternately in the azimuthal direction from some of their average position relative to the housing 1. At the same time, alternating pressure forces of the working fluid act on the contactors, causing , when installing them with a significant gap on the supporting elements 2, the occurrence of jamming forces and meridional vibrations of the contactors 6. Reducing the jamming forces and eliminating vibrations requires continuity of the key aticheskogo interaction contactors 6 with support members 2, and through them to the housing 1. In other words, it is necessary to maintain continuous contact between contactors 6 and the support members 2 in the azimuthal displacement contactors 6.
При этомWherein
- (фиг. 1, 2, 3) замыкатель 6 и направляющая 10 перемещается азимутально относительно призматического ползуна 11 под действием знакопеременных сил давления меридиональных стенок 5 на замыкатель 6, т.е. сил, возникающих из-за особенностей сферического движения объединенных в рабочий орган 3 меридиональных полостей 4 относительно замыкателей 6. Одновременно каждый ползун 11 дополнительно качается на опорном элементе 2, «отслеживая» положение своей меридиональной полости 4. Наличие антифрикционных самосмазывающихся покрытий 23, 24, 25 (фиг. 3) характерно для компрессоров с минимальным содержанием масла в сжимаемом воздухе;- (Fig. 1, 2, 3) the contactor 6 and the guide 10 move azimuthally relative to the prismatic slide 11 under the action of alternating pressure forces of the meridional walls 5 to the contactor 6, i.e. forces arising from the peculiarities of the spherical movement of the 3 meridional cavities 4 combined into the working body relative to the contactors 6. At the same time, each slider 11 additionally swings on the supporting element 2, “tracking” the position of its meridional cavity 4. The presence of self-lubricating anti-friction coatings 23, 24, 25 (Fig. 3) is typical for compressors with a minimum oil content in compressible air;
- (фиг. 4) замыкатель 6 и направляющая 10 перемещается азимутально и качается относительно ползуна в виде ролика 26, при этом ролик 26 может быть бочкообразным. Такая форма ролика способствует самоустановке замыкателя 6. Вариант (не показан) ролика 26 из трех «независимых» частей способствует исключению ходовых зазоров между роликом 26 и направляющей 10, так как появляется возможность взаимодействия ползуна (составного ролика 26) с заданным натягом;- (Fig. 4) the contactor 6 and the guide 10 moves azimuthally and swings relative to the slider in the form of a roller 26, while the roller 26 may be barrel-shaped. This form of the roller contributes to the self-installation of the contactor 6. The option (not shown) of the roller 26 of the three “independent” parts helps to avoid running gaps between the roller 26 and the guide 10, since it becomes possible to interact with the slide (the composite roller 26) with a given tightness;
- (фиг. 5) замыкатель 6 и направляющая 10 перемещается только азимутально относительно ползуна 11 (т.е. опорного элемента 2), а меридиональная полость 4 своими стенками 5 обкатывается (качается) вокруг поверхностей 27 замыкателя 6,- (Fig. 5) the contactor 6 and the guide 10 moves only azimuthally relative to the slide 11 (i.e. support member 2), and the meridional cavity 4 with its walls 5 rolls around (swings) around the surfaces 27 of the contactor 6,
- (фиг. 6) замыкатель 6 и направляющая («рессора») 10 перемещается азимутально между двумя вкладышами, образующими ползун 11, в свою очередь, качающийся в осевой расточке 28 опорного элемента 2. Замыкатель 6, соединенный с выходящими через окна 29 концами направляющей 10, получает возможность азимутального перемещения и качания;- (Fig. 6) the contactor 6 and the guide ("spring") 10 move azimuthally between the two liners forming the slider 11, in turn, swinging in the axial bore 28 of the support element 2. The contactor 6 connected to the ends of the guide coming out of the windows 29 10, gets the possibility of azimuthal movement and swing;
- (фиг. 7) кинематика замыкателя 6 соответствует сферической кинематике эксцентрика, поворачивающегося вокруг опорного элемента 2. При этом центральная ось 30 и, соответственно, участки поверхности вращения 31 замыкателя 6 азимутально перемещаются за счет поворота вокруг опорного элемента 2, одновременно меридиональные стенки 5 обкатываются вокруг поверхностей вращения 31 в соответствии с движением рабочего органа 3;- (Fig. 7) the kinematics of the contactor 6 corresponds to the spherical kinematics of the eccentric rotating around the supporting element 2. At the same time, the central axis 30 and, accordingly, the surface areas of rotation 31 of the contactor 6 azimuthally move due to the rotation around the supporting element 2, at the same time the meridional walls 5 roll in around around the surfaces of rotation 31 in accordance with the movement of the working body 3;
- (фиг. 8) кинематика замыкателя 6 соответствует сферической кинематике пары эксцентриков 33, 34, поворачивающихся вокруг опорного элемента 2 при азимутальном перемещении замыкателя 6 навстречу друг другу, а при «отслеживании» поворота меридиональной полости 4 - поворачивающихся в одну сторону, при этом меридиональные стенки 5 обкатываются вокруг участков поверхностей вращения 37 и 38 с соответствующими осями 35, 36;- (Fig. 8) the kinematics of the contactor 6 corresponds to the spherical kinematics of a pair of eccentrics 33, 34, rotating around the supporting element 2 when the azimuthal movement of the contactor 6 towards each other, and when “tracking” the rotation of the meridional cavity 4 - rotating in one direction, while the meridional walls 5 roll around around areas of surfaces of rotation 37 and 38 with corresponding axes 35, 36;
- (фиг. 9) замыкатель 6 азимутально перемещается за счет поворота серьги 39 вокруг опорного элемента 2 и пальца 40 с осью 41, причем угол поворота определяется как необходимой величиной азимутального смещения замыкателя 6, так и его соответствием положению своей меридиональной полости 4;- (Fig. 9) the contactor 6 azimuthally moves due to the rotation of the earring 39 around the support element 2 and the finger 40 with the axis 41, and the rotation angle is determined both by the necessary value of the azimuthal displacement of the contactor 6 and by its correspondence to the position of its meridional cavity 4;
- (фиг. 10) замыкатель 6, состоящий из двух одинаковых частей 42 и 43 (одна из них, например, 42 максимально нагружена силами давления рабочего тела), азимутально перемещается за счет их совместного поворота на нагруженном кронштейне 44 и его пятке 46 вокруг сферической поверхности 52 с центром 54, т.е. на соответствующем упоре 50, находящемся на конце двухплечего рычага 48. При этом, одновременно рычаг 48 поворачивается на опорном элементе 2, позволяя замыкателю 6 «отслеживать» поворот своей меридиональной полости 4. В данном случае, ненагруженная часть 43 замыкателя 6, его кронштейн 45 с пяткой 47 также проворачивается вокруг сферической поверхности 51 упора 49, но в противоположном направлении относительно части 42 и без силового взаимодействия. Уменьшающееся при этом расстояние между частями 42 и 43 выбирается цилиндрическими пружинами 57. При смене направления сил давления рабочего тела нагруженной становится часть 43, кронштейн 45 с пяткой 47, опирающейся на сферическую поверхность 50 упора 49 на другом конце двухплечего рычага 48, и процесс повторяется. В процессе работы пятки 46 и 47 самоустанавливаются за счет подвижности линз 58 на плоских поверхностях упоров 49, 50.- (Fig. 10) the contactor 6, consisting of two identical parts 42 and 43 (one of them, for example, 42 is maximally loaded by the forces of pressure of the working fluid), moves azimuthally due to their joint rotation on the loaded bracket 44 and its heel 46 around the spherical surface 52 with center 54, i.e. on the corresponding stop 50, located at the end of the double-arm lever 48. At the same time, the lever 48 rotates on the supporting element 2, allowing the contactor 6 to "track" the rotation of its meridional cavity 4. In this case, the unloaded portion 43 of the contactor 6, its bracket 45 s heel 47 also rotates around the spherical surface 51 of the stop 49, but in the opposite direction relative to part 42 and without force interaction. The decreasing distance between parts 42 and 43 is chosen by cylindrical springs 57. When the pressure of the working medium changes, the part 43, the bracket 45 with the heel 47, resting on the spherical surface 50 of the stop 49 at the other end of the double-arm lever 48, becomes repeated, and the process repeats. In the process, heels 46 and 47 are self-aligning due to the mobility of the lenses 58 on the flat surfaces of the stops 49, 50.
Предлагаемое выполнение объемного устройства с установкой замыкателей, обеспечивающей их беззазорное азимутальное перемещение, позволяет уменьшить механические потери и влияние динамических сил, действующих на рабочие элементы, причем предпочтительность вариантов установки и формы замыкателей зависит от конкретной реализации объемного устройства. Так, например:The proposed implementation of the volumetric device with the installation of the contactors, providing them backlash-free azimuthal movement, reduces mechanical losses and the influence of dynamic forces acting on the working elements, and the preference of the installation options and the form of the contactors depends on the specific implementation of the volumetric device. For example:
- фиг. 3, 4 пневмогидроустройства с относительно малыми утечками рабочего тела;- FIG. 3, 4 pneumohydraulic devices with relatively small leaks of the working fluid;
- фиг. 5, 7, 8 - пневмогидроустройства с увеличенными утечками рабочего тела и повышенным числом оборотов, за счет исключения действия сил инерции поворота замыкателя;- FIG. 5, 7, 8 - pneumohydraulic devices with increased leakage of the working fluid and an increased number of revolutions, due to the exclusion of the action of the inertia forces of the rotation of the contactor;
- фиг. 6, 9 - гидропневмоустройства и устройства на горячем газе, с большим давлением рабочего тела, особенно в начальный момент (например, ДВС);- FIG. 6, 9 - hydropneumatic devices and devices on hot gas, with a high pressure of the working fluid, especially at the initial moment (for example, internal combustion engines);
- фиг. 10 - прежде всего ДВС, так как здесь механические потери минимальны в начальный момент высокого давления рабочего тела, а для такой остановки замыкателей характерно минимальное относительное перемещение нагруженных элементов (пятки и сферической поверхности упора) по сравнению с другими вариантами установки замыкателей.- FIG. 10 is primarily an internal combustion engine, since here the mechanical losses are minimal at the initial moment of high pressure of the working fluid, and for such a stop of the contactors the minimum relative movement of loaded elements (heels and spherical surface of the stop) is typical compared to other options for installing the contactors.
Источники информации:Information sources:
1. А.с. СССР №918450 «Машина Голубева В.И.».1. A.S. USSR №918450 "Machine Golubeva V.I.".
2. А.с. СССР №1232830 «Машина Голубева В.И. с качающимся рабочим органом».2. A.S. USSR №1232830 "V. Golubev Machine. with a swinging body. "
3. А.с. СССР №1232831 «Машина Голубева В.И. с качающимся рабочим органом».3. A.S. USSR №1232831 “V. Golubev machine. with a swinging body. "
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20000314 | 2000-04-03 | ||
| PCT/BY2001/000004 WO2001075274A1 (en) | 2000-04-03 | 2001-04-02 | 'goulubev machine' volumetric device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200201032A1 EA200201032A1 (en) | 2003-02-27 |
| EA003880B1 true EA003880B1 (en) | 2003-10-30 |
Family
ID=4083783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200201032A EA003880B1 (en) | 2000-04-03 | 2001-04-02 | "goulubev machine" volumetric device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA003880B1 (en) |
| WO (1) | WO2001075274A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA014051B1 (en) * | 2006-04-10 | 2010-08-30 | Владимир Иосифович Голубев | Positive displacement plant |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2461834A1 (en) * | 1974-02-13 | 1975-08-14 | Voplex Corp | Plastic tube container with welded on cap and nozzle - used by depressing a plunger from the back |
| SU1232830A1 (en) * | 1983-07-04 | 1986-05-23 | Минский радиотехнический институт | Machine with swinging work-performing member |
| SU1372072A1 (en) * | 1983-11-16 | 1988-02-07 | Минский радиотехнический институт | Two-coordinate rotary-piston engine |
| NO169672C (en) * | 1989-01-09 | 1992-07-22 | 3 D Int As | POWER TRANSMISSION MACHINE WITH STAMPS WHICH MOVE IN PART IN RELATION TO A SOPHERICAL HOUSE. |
| GB2262965B (en) * | 1991-12-31 | 1995-09-13 | Firooz Farrokhzad | Rotary piston internal combustion engine and compressor |
-
2001
- 2001-04-02 WO PCT/BY2001/000004 patent/WO2001075274A1/en active Search and Examination
- 2001-04-02 EA EA200201032A patent/EA003880B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200201032A1 (en) | 2003-02-27 |
| WO2001075274A1 (en) | 2001-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5155882B2 (en) | Improved scroll fluid displacement device with fully compliant floating scroll | |
| CA1289527C (en) | Variable capacity swash plate compressor | |
| RU2112889C1 (en) | Positive-displacement machine for displacement of fluid media equipped with pistons without connecting rods | |
| JP2846089B2 (en) | Variable displacement compressor | |
| KR0142507B1 (en) | Scroll type fluid machine | |
| US8366424B2 (en) | Rotary fluid machine with reverse moment generating mechanism | |
| US5004404A (en) | Variable positive fluid displacement apparatus with movable chambers | |
| US4486157A (en) | Reciprocating compressor | |
| WO2017024862A1 (en) | Fluid machine, heat exchanger, and operating method of fluid machine | |
| JP5734430B2 (en) | Automatic hinge seal gap correction mechanism for spherical compressors. | |
| CN104314808A (en) | Anti-blocking power mechanism of spherical compressor | |
| JPH08151988A (en) | Rotary compressor | |
| EA003880B1 (en) | "goulubev machine" volumetric device | |
| JPS6047478B2 (en) | compression device | |
| CN204344454U (en) | The anti-jamming power mechanism of a kind of spherical compressor | |
| JPH10205466A (en) | Scroll type fluid machine | |
| JPH05202869A (en) | Compressor | |
| US4008988A (en) | Rotary piston expansible chamber device | |
| EP3447293B1 (en) | Spherical compressor | |
| JPH04279776A (en) | Variable capacity compressor | |
| KR20010062839A (en) | Variable displacement compressor having piston anti-rotation structure | |
| TWI284176B (en) | Scroll type fluid displacement apparatus | |
| JP6593945B1 (en) | Rotary cylinder device | |
| RU2351765C2 (en) | Axial machine spatial conversion mechanism | |
| RU2107822C1 (en) | Rotary-piston machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |