RU2062885C1

RU2062885C1 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2062885C1
Application number: RU93050824A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Лосев
Original assignee: Анатолий Иванович Лосев
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: used as engine for compressor or pumps. SUBSTANCE: inclined rotor secured on shaft is provided with disk separator fitted with bearing bush and blade. Separator has radial slot where seal and blade are located. Working chambers are formed by housing, disk separator and blade. Blade is fixed on shaft and is located above end surface of housing. Bush and separator are coaxially and rotatably arranged in housing. Provided in end portion of housing is circular groove coaxial to rotor with spherical central and peripheral surfaces. Seal is made in form of slider rotatably secured on separator. Transfer mechanism for imparting rotary motion connects the shaft and separator; it is made in form of link mechanism. Working end of blade has widened section closing port of chamber. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано как двигатель, компрессор или насос с лопастными рабочими органами. The invention relates to the field of engineering and can be used as an engine, compressor or pump with rotary blades.

Известны роторные машины, в радиальных пазах роторов которых расположены пластины лопасти, имеющие контакт с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса (см. И. И. Артоболевский "Механизмы в современной технике" т. У, Наука, М. 1976, стр. 156-157, фиг. 211-214). Known rotary machines, in the radial grooves of the rotors of which are located the blade plates that have contact with the inner cylindrical surface of the body (see I. I. Artobolevsky "Mechanisms in modern technology" vol. U, Nauka, M. 1976, pp. 156-157, Fig. 211-214).

Недостатком таких машин является их малая надежность из-за повышенного трения. The disadvantage of such machines is their low reliability due to increased friction.

Наиболее близким устройством является роторная машина, содержащая корпус с внутренней полостью, заключенной между поверхностями двух шаровых втулок - внутренней и внешней, и двух конических поверхностей корпуса с общим для всех центром, дисковый разделитель соосно жестко закреплен через внешнюю шаровую втулку на валу со смещенной пересекающейся осью к оси корпуса, лопасть расположена радиально в плоскости, проходящей через высоты конических поверхностей корпуса, жестко закреплена на внутренней шаровой втулке, вращающейся соосно в корпусе, входит в радиальную прорезь дисков разделителя и совершает в прорези возвратное смещение вращения, а дисковый разделитель и лопасть делят внутреннюю полость на четыре изменяющиеся по объему рабочие камеры и взаимодействуют между собой через уплотнение в виде двух сегментных втулок. The closest device is a rotary machine containing a housing with an internal cavity enclosed between the surfaces of two spherical bushings - internal and external, and two conical surfaces of the housing with a common center for all, the disk divider is coaxially rigidly fixed through an external spherical bush on a shaft with a displaced intersecting axis to the axis of the housing, the blade is located radially in a plane passing through the heights of the conical surfaces of the housing, is rigidly fixed to the inner ball sleeve rotating coaxially in the core pus, enters the radial slot of the separator disks and performs a reverse rotation displacement in the slot, and the disk separator and the blade divide the internal cavity into four working chambers of varying volume and interact with each other through a seal in the form of two segmented bushes.

Недостатком данной роторной машины является то, что при исполнении ее как двигателя, компрессора или насоса, в кинематической паре лопасть дисковый разделитель последний является промежуточным звеном в механической передаче мощности, потери которой на трение включают и потери от неравномерного вращательного движения частей машины. При эксплуатационной нагрузке и взаимодействии кинематической пары в условиях рабочей камеры возрастающий коэффициент трения снижает надежность и эффективное применение роторной машины. The disadvantage of this rotary machine is that when it is executed as an engine, compressor or pump in a kinematic pair, the blade of the disk divider is the last intermediate link in the mechanical transmission of power, the friction losses of which also include losses from uneven rotational movement of the machine parts. Under the operating load and the interaction of the kinematic pair under the conditions of the working chamber, an increasing friction coefficient reduces the reliability and efficient use of the rotary machine.

Технической задачей изобретения является разработка роторной машины повышенной надежности для эффективного ее применения в эксплуатации за счет снижения коэффициента трения звеньев кинематической пары лопасть дисковый разделитель в рабочей камере. An object of the invention is the development of a rotary machine of increased reliability for its effective use in operation by reducing the coefficient of friction of the links of the kinematic pair of the blade disk separator in the working chamber.

Технический результат достигается тем, что роторная машина содержит корпус с впускным и выпускным окнами, наклонный ротор, вал которого установлен в подшипниках. Ротор содержит дисковый разделитель с несущей втулкой и лопасть. Дисковый разделитель имеет радиальную прорезь, в которой установлено уплотнение и размещена лопасть, совершающая возвратное смещение вращения в прорези. Рабочие камеры образованы корпусом, дисковым разделителем и лопастью. При этом лопасть неподвижно закреплена на валу и размещена над торцевой поверхностью корпуса. В торцевой части корпуса выполнен соосный ротору кольцевой паз, имеющий сферические центральную и периферийную поверхности. Несущая втулка с дисковым разделителем соосно размещены в корпусе возможностью вращения. Уплотнение в прорези дискового разделителя выполнено в виде ползуна, который закреплен с возможностью вращения на дисковом разделителе Роторная машина снабжена передаточным механизмом сообщения вращательного движения между валом и дисковым разделителем, который позволяет снять функцию передачи движения на дисковый разделитель через уплотняющие поверхности ползуна, например, в виде кулисно-рычажного пространственного механизма. Лопасть на торце своей рабочей части имеет расширенный участок, перекрывающий окно рабочей камеры. The technical result is achieved in that the rotary machine comprises a housing with inlet and outlet windows, an inclined rotor, the shaft of which is installed in the bearings. The rotor contains a disk divider with a bearing sleeve and a blade. The disk divider has a radial slot in which a seal is installed and a blade is placed that performs a reverse rotation displacement in the slot. The working chambers are formed by a housing, a disk divider and a blade. In this case, the blade is fixedly mounted on the shaft and placed above the end surface of the housing. An annular groove coaxial to the rotor is made in the end part of the housing, having a spherical central and peripheral surface. The bearing sleeve with disc spacer is coaxially placed in the housing for rotation. The seal in the slot of the disk separator is made in the form of a slider, which is mounted rotatably on the disk separator. The rotary machine is equipped with a transmission mechanism for communicating rotational motion between the shaft and the disk separator, which allows you to remove the function of transmitting movement to the disk separator through the sealing surfaces of the slide, for example, in the form rocker-lever spatial mechanism. The blade at the end of its working part has an expanded section that overlaps the window of the working chamber.

Изложенная сущность изобретения схематично поясняется чертежом, где изображены: на фиг. 1 роторная машина, продольный разрез, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1, поперечный разрез, уплотняющий ползун лопасти в прорези дискового разделителя, расширенный участок рабочего торца лопасти, на фиг. 4-8 схематично в развертке последовательное изменение объемов рабочих камер А и В через каждые 90 градусов вращения лопасти. The essence of the invention is schematically illustrated by the drawing, which shows: in FIG. 1 rotary machine, longitudinal section, in FIG. 2, section AA in FIG. 1, in FIG. 3 section BB in FIG. 1, a transverse section, a sealing slider of the blade in the slot of the disk separator, an extended section of the working end of the blade, in FIG. 4-8 schematically in a scan, a sequential change in the volumes of the working chambers A and B after every 90 degrees of rotation of the blade.

Роторная машина содержит корпус 1. На торце 2 корпуса 1 выполнен соосный ротору 3 кольцевой паз 4 со сферическими центральной 5 и периферийной 6 поверхностями. Дисковый разделитель 7 сбалансирован, неподвижно закреплен соосно корпусу 1 на несущей втулке 8, которая размещена в корпусе 1 с возможностью вращения и в подшипниках 9. Поверхность кольцевого паза 4 корпуса 1 и дискового разделителя 7 образуют внешнюю полость 10 машины, где между корпусом 1 и дисковым разделителем 7 полость смыкается и образует радиальную линию 11 наибольшего смыкания полости 10. Лопасть 12 сбалансирована, радиально размещена над торцевой поверхностью 2 корпуса 1, в нерабочей своей части неподвижно закреплена на наклонном валу 13 и совместно с дисковым разделителем составляют ротор 3. Рабочая часть лопасти 12 размещена в радиальной прорези 14 дискового разделителя 7 в уплотнении ползуна 15, который имеет, например, вид цилиндра с прорезью 16в средней части, и установлен на дисковом разделителе 7 с возможностью вращения и в подшипниках 17. Во внешней полости 10 машины, относительно радиальной линии 11 ее наибольшего смыкания, лопасть 12 образует изменяющиеся по объему рабочие камеры А и Б. Впускное и выпускное окна 18 рабочих камер А и В расположены по обеим сторонам от радиальной линии 11 наибольшего смыкания полости. Роторная машина снабжена передаточным механизмом 19 сообщения вращательного движения между валом 13 и дисковым разделителем 7, который позволяет снять функцию передачи движения на дисковый разделитель через уплотняющие поверхности прорези 16 ползуна 15. Механизм 19 исполнен, например, в виде кулисно-рычажного пространственного механизма, где осуществлена независимая от лопасти 12 передача вращательного движения на дисковый разделитель 7. В кулисно-рычажном пространственном механизме 19 сферическая кулиса 20 в виде сферической арки с продольной прорезью 21 подвижно закреплена на внутренней поверхности 22 несущей втулки 8 с осями вращения, пересекающимися в общем центре 23 роторной машины. В продольной прорези 21 сферической кулисы 20 механизма 19 подвижно расположен круговой ползун 24 с двумя симметрично расположенными кривошипами 25. Круговой ползун 24 жестко закреплен на валу 13 роторной машины. В направляющих желобках 26 сферической кулисы 20 и кругового ползуна 24 перекатываются шарики 27. На торце рабочей части лопасть 12 имеет расширенный участок 28, перекрывающий окно 18 рабочей камеры А или Б и выемку 29 в дисковом разделителе 7 под расширенный участок 28. The rotary machine comprises a housing 1. At the end 2 of the housing 1, an annular groove 4 is coaxial with the rotor 3 and has spherical central 5 and peripheral 6 surfaces. The disk splitter 7 is balanced, fixedly mounted coaxially to the housing 1 on the bearing sleeve 8, which is rotatably mounted in the housing 1 and in the bearings 9. The surface of the annular groove 4 of the housing 1 and the disk splitter 7 form the external cavity 10 of the machine, where between the housing 1 and the disk the separator 7 closes the cavity and forms a radial line 11 of the greatest closure of the cavity 10. The blade 12 is balanced, radially placed above the end surface 2 of the housing 1, in its non-working part is fixedly mounted on an inclined shaft 13 together with the disk splitter make up the rotor 3. The working part of the blade 12 is placed in the radial slot 14 of the disk splitter 7 in the seal of the slider 15, which, for example, has the form of a cylinder with a slot 16 in the middle part, and mounted on the disk splitter 7 with rotation and bearings 17. In the outer cavity 10 of the machine, relative to the radial line 11 of its greatest closure, the blade 12 forms the working chambers A and B varying in volume. The inlet and outlet windows 18 of the working chambers A and B are located on both sides of the radial oh line 11 of the greatest closure of the cavity. The rotary machine is equipped with a transmission mechanism 19 for communicating rotational motion between the shaft 13 and the disk splitter 7, which allows you to remove the function of transmitting movement to the disk splitter through the sealing surfaces of the slots 16 of the slider 15. The mechanism 19 is executed, for example, in the form of a linkage-spatial mechanism, where independent of the blade 12 transmission of rotational motion to the disk splitter 7. In the rocker-link spatial mechanism 19, the spherical link 20 in the form of a spherical arch with a longitudinal second slot 21 is movably mounted on the interior surface 22 of the bearing sleeve 8 with the axes of rotation intersecting at a common center 23 of the rotary machine. In the longitudinal slot 21 of the spherical wings 20 of the mechanism 19, a circular slider 24 with two symmetrically located cranks 25 is movably located. The circular slider 24 is rigidly fixed to the shaft 13 of the rotary machine. Balls 27 are rolled in guide grooves 26 of the spherical backstage 20 and the circular slider 24. At the end of the working part, the blade 12 has an expanded section 28 that overlaps the window 18 of the working chamber A or B and a recess 29 in the disk divider 7 under the extended section 28.

Роторная машина работает следующим образом. При вращении ротора 3, фиг. 1 и 2, лопасть 12 описывает поверхности кольцевого паза 4 на торце 2 корпуса 1, совершает возвратное смещение вращения в радиальной прорези 14 дискового разделителя 7 в уплотнении ползуна 15, фиг. 1 и 3, с периодическим изменением угла наклона плоскости лопасти 12 к плоскости дискового разделителя 7 в диапазоне от 90 градусов до угла смещения оси вала 13. При этом ползун 15 совершает вращение на разделителе в подшипниках 17. Взаимодействие частей машины, образующих рабочие камеры А и В, фиг. 4-8, приводит к последовательному изменению объемов рабочих камер А и Б от нуля до объема внешней полости 10, при движении лопасти 12 (по часовой стрелке) от радиальной линии 11 наибольшего смыкания полости 10 машины, и от объема полости до нуля, при движении лопасти 12 к радиальной линии 11. Изменение объемов рабочих камер А и Б обеспечивает воздействие на рабочую среду таким образом, что она поступает в увеличивающийся объем камеры А за счет вакуума и вытесняется из уменьшающегося объема камеры Б за счет избыточного давления через, соответственно, впускное и выпускное окна 18. Синхронное с лопастью 12, но независимое вращение дискового разделителя 7 в роторе 3 осуществлено с вала 13 кулисно-рычажным пространственным механизмом 19, где вращение с вала 13 на сферическую кулису 20 механизма 19 передается симметричными кривошипами 25 кругового полуна 24 с одновременным качением кругового ползуна 24 в направляющих желобках 26 продольной прорези 21 сферической кулисы 20 на шариках 27. При этом сферическая кулиса 20 совершает вращение в двух плоскостях с осями пересекающимися в общем центре корпуса 1, с передачей вращения на дисковый разделитель 7 через несущую втулку 7 соосно корпусу 1. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 Rotary machine operates as follows. When the rotor 3 is rotated, FIG. 1 and 2, the blade 12 describes the surface of the annular groove 4 at the end 2 of the housing 1, performs a reverse rotation displacement in the radial slot 14 of the disk splitter 7 in the seal of the slider 15, FIG. 1 and 3, with a periodic change in the angle of inclination of the plane of the blade 12 to the plane of the disk separator 7 in the range from 90 degrees to the angle of displacement of the axis of the shaft 13. In this case, the slider 15 rotates on the separator in the bearings 17. The interaction of the parts of the machine forming the working chambers A and B, FIG. 4-8, leads to a sequential change in the volumes of the working chambers A and B from zero to the volume of the external cavity 10, when the blade 12 (clockwise) moves from the radial line 11 of the greatest closure of the cavity 10 of the machine, and from the volume of the cavity to zero, when moving the blades 12 to the radial line 11. The change in the volumes of the working chambers A and B provides an impact on the working medium in such a way that it enters the increasing volume of the chamber A due to vacuum and is displaced from the decreasing volume of the chamber B due to excess pressure through, respectively, inlet and outlet windows 18. Synchronous with the blade 12, but independent rotation of the disk separator 7 in the rotor 3 is carried out from the shaft 13 by the rocker-link spatial mechanism 19, where the rotation from the shaft 13 to the spherical wings 20 of the mechanism 19 is transmitted by symmetrical cranks 25 of a circular half 24 sec simultaneous rolling of the circular slider 24 in the guide grooves 26 of the longitudinal slot 21 of the spherical link 20 on the balls 27. In this case, the spherical link 20 rotates in two planes with axes intersecting in the common center of the housing 1, with by transferring rotation to the disk splitter 7 through the bearing sleeve 7 coaxially to the housing 1. NOY2 NOY4 NOY6

Claims

1. A rotary machine comprising a housing with inlet and outlet windows, an inclined rotor mounted on a shaft, including a disk divider with a bearing sleeve and a blade, the separator has a radial slot in which the seal is installed and the blade is placed, and the working chambers are formed by the housing, a disk separator and a blade, characterized in that the blade is fixedly mounted on the shaft and placed above the end surface of the housing, the bearing sleeve with the disk separator is coaxially placed in the housing for rotation, in t the back part of the housing is made coaxial to the rotor of an annular groove with spherical central and peripheral surfaces, while the seal in the slot of the disk separator is made in the form of a slider mounted on the separator with the possibility of rotation.

2. The machine according to p. 1, characterized in that it is equipped with a transmission mechanism for communicating rotational motion connecting the shaft and the disk splitter.

3. The machine according to p. 2, characterized in that the transmission mechanism is made in the form of a rocker-link spatial mechanism.

4. The machine according to p. 1, or 2, or 3, characterized in that the working end face of the blade has an extended section that overlaps the window of the working chamber.