RU2116462C1 - Rotary-blade machine with conical rotor - Google Patents
Rotary-blade machine with conical rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116462C1 RU2116462C1 RU96120595A RU96120595A RU2116462C1 RU 2116462 C1 RU2116462 C1 RU 2116462C1 RU 96120595 A RU96120595 A RU 96120595A RU 96120595 A RU96120595 A RU 96120595A RU 2116462 C1 RU2116462 C1 RU 2116462C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- cone
- rotor
- blade
- sphere
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к компрессоростроению и двигателестроению. The invention relates to mechanical engineering, in particular to compressor engineering and engine building.
Главное, что характеризует многообразие конструкций роторных машин - способ получения изменяющегося рабочего объема во время вращения основного вала-ротора. Применяют соосные системы с наклонными поверхностями, например, у ротора [1]. В такой системе прижимная пластина, ограничивающая изменяющиеся объемы, скользит по наклонной поверхности, прижимаясь к ней. В данном случае трудно конструктивно решить вопрос уплотнения между наклонной поверхностью и пластиной, между пластиной и цилиндрической поверхностью статора. Ведь при вращении ротора углы между поверхностями изменяются, но об этом не сказано. Широко известна также простая конструкция из цилиндрического ротора с лопастями, который вращается во внутреннем цилиндре, но с эксцентриситетом между осями. Эти системы широко применяются для пневмодвигателей [2]. У системы с эксцентриситетом типа цилиндр в цилиндре есть серьезный недостаток - невозможность получения достаточной степени сжатия. Это связано с тем, что при большом эксцентриситете и достаточной степени сжатия для лопастей нет места в роторе. The main thing that characterizes the variety of designs of rotary machines is the way to obtain a changing working volume during rotation of the main rotor shaft. Apply coaxial systems with inclined surfaces, for example, at the rotor [1]. In such a system, a pressure plate limiting the changing volumes slides along an inclined surface, clinging to it. In this case, it is difficult to constructively solve the issue of compaction between the inclined surface and the plate, between the plate and the cylindrical surface of the stator. Indeed, when the rotor rotates, the angles between the surfaces change, but this is not said. The simple design of a cylindrical rotor with blades, which rotates in the inner cylinder, but with an eccentricity between the axes, is also widely known. These systems are widely used for air motors [2]. A system with a cylinder-in-cylinder eccentricity has a serious drawback - the inability to obtain a sufficient compression ratio. This is due to the fact that with a large eccentricity and a sufficient degree of compression for the blades there is no place in the rotor.
Известна также роторная лопастная машина с конусным ротором, содержащая статор с внутренней поверхностью в виде сферы, рассеченной наклонной плоскостью для изменения объема, и ротор с лопастями, совершающими при его вращении качающиеся движения, скользя по сфере с возможностью утапливания в теле ротора и сжатия межлопастного объема [3]. Also known is a rotary vane machine with a conical rotor, containing a stator with an inner surface in the form of a sphere, dissected by an inclined plane to change the volume, and a rotor with blades making swinging movements during its rotation, sliding along the sphere with the possibility of recessing in the rotor body and compressing the inter-blade volume [3].
Недостатком указанной машины является недостаточная эффективность работы. The disadvantage of this machine is the lack of efficiency.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы машины. The objective of the invention is to increase the efficiency of the machine.
Задача решается тем, что наклонная плоскость выполнена диаметральной, вершина конуса ротора совпадает с центром сферы, а лопасти совершают качающиеся движения вокруг центра, совпадающего с вершиной конуса. The problem is solved in that the inclined plane is made diametrical, the top of the cone of the rotor coincides with the center of the sphere, and the blades make oscillating movements around the center, which coincides with the top of the cone.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид роторной лопастной машины с конусным ротором; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг. 5 схематично представлен общий вид двигателя внутреннего сгорания на основе изобретения; на фиг. 6 - вид по стрелке А на фиг.5. In FIG. 1 schematically shows a General view of a rotary vane machine with a conical rotor; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1; in FIG. 3 - section BB in figure 1; figure 4 is a section bb in figure 1; in FIG. 5 schematically shows a general view of an internal combustion engine based on the invention; in FIG. 6 is a view along arrow A in FIG. 5.
В корпусе 1, на подшипниках 2 качания установлен ротор 3, с конусом в верхней части, в пазы которого вставлены лопасти. Корпус сверху закрыт крышкой 4, играющей роль наклонной плоскости, которая крепится болтами к корпусу. Вершина конуса упирается в подшипник 5 скольжения, выполненный в виде шара. Между лопастями имеются пружины 6, прижимающие их к наклонной плоскости. На фиг. 1 и 4 видны поворачивающиеся вставки 7, которые вставлены в тело лопастей. Тело лопастей состоит из внешней 8 и внутренней 9 частей между которыми вставлены пружины 10, раздвигающие обе половины. Таким образом, каждая лопасть состоит из четырех деталей - двух вставок и двух частей лопасти с пружиной. На фиг. 2 видны четыре лопасти. Лопасти 11 и 12 занимают сектор наибольшего объема, лопасти 13 и 14 - сектор наименьшего межлопастного объема. В конус ротора вставлено уплотнительное кольцо 15, которое прижимается к корпусу пружинами. In the housing 1, on the bearings 2 of the swing mounted rotor 3, with a cone in the upper part, in the grooves of which the blades are inserted. The housing is closed from above by a cover 4, which plays the role of an inclined plane, which is bolted to the housing. The top of the cone abuts against the sliding bearing 5, made in the form of a ball. Between the blades there are springs 6, pressing them to an inclined plane. In FIG. 1 and 4, the turning
Предлагаемая роторная машина может быть использована как компрессор, двигатель внутреннего сгорания, пневмодвигатель и т.д. The proposed rotary machine can be used as a compressor, internal combustion engine, air motor, etc.
Рассмотрим работу предлагаемой роторной машины в качестве компрессора (фиг.1 и 2). Consider the work of the proposed rotary machine as a compressor (figures 1 and 2).
Всасывающий патрубок крепится к крышке с отверстием, которое располагается в месте наибольшего объема межлопастного пространства. При вращении вала лопасти выдвигаются в свои пазы, качаясь вокруг центра сферического подшипника 5, объем между лопастями уменьшается и достигает минимума в соответствующем секторе. Обозначим наибольшим объем между лопастями 11 и 12 - V0, наименьший объем между лопастями 13 и 14 - V1. Отношение a = V0/V1 является степенью сжатия. Величина a зависит от угла наклона β наклонной плоскости к основанию конуса ротора. Максимальная величина a для предлагаемой машины a = 12-14, при этом наклонная плоскость почти касается образующей конуса. При необходимости уменьшения a уменьшается β . Патрубок высокого давления крепится также к крышке с отверстием в секторе наименьшего объема. Машина вращается с помощью любого двигателя, роль клапанов, отсекающих сжимаемые объемы воздуха, играют сами лопасти, но могут быть применены разного рода клапаны. Например, при диаметре основания конуса Dк 200 мм и высоте конуса Hк 70 мм за один оборот сжимается около 10-3 м3 газа. При частоте вращения ротора 15 с-1 (900 об/мин) производительность компрессора составит около 0,7 м3/мин.The suction nozzle is attached to the cover with a hole, which is located in the place of the largest volume of the inter-blade space. When the shaft rotates, the blades extend into their grooves, swinging around the center of the spherical bearing 5, the volume between the blades decreases and reaches a minimum in the corresponding sector. Denote the largest volume between the
Рассмотрим работу системы уплотнений. Герметизация камеры, в которой сжимается газ, обеспечивается поверхностями скольжения: торец лопасти - сферическая поверхность статора, лопасть-наклонная плоскость, лопасть - паз конуса, лопасть - шаровой подшипник на вершине конуса. Для скольжения по сферической поверхности торец внешней части лопасти имеет сферическую поверхность, торец вставки также скользит по сфере и аналогично обработан. При скольжении по плоскости вставки прилегают плоской полочкой, поворачиваясь в цилиндрическом углублении в теле лопасти (фиг.4). Соответственно для скольжения по сферическому подшипнику торцы внутренних частей лопастей обработаны по его диаметру. Компенсация теплового расширения узлов обеспечивается зазорами в лопастях и вставках - они сделаны составными (фиг.3), конус при нагреве свободно расширяется, а уплотнение конуса обеспечивается кольцом, поджатым пружинами (фиг.1). Нижние части лопастей никуда не упираются благодаря заявляемому принципу - лопасти движутся по среде, утопая в конусном роторе. Охлаждение статора и наклонной плоскости может быть осуществлено обдувом воздухом или с помощью замкнутого водяного контура, то есть с помощью известных методов. Смазка трущихся поверхностей может осуществляться с помощью насоса, подающего масло, например, из нижней части корпуса в сферический подшипник через крышку. Consider the operation of the sealing system. The sealing of the chamber in which the gas is compressed is ensured by sliding surfaces: the end face of the blade is the spherical surface of the stator, the blade is an inclined plane, the blade is a groove of a cone, the blade is a ball bearing at the top of the cone. To slip on a spherical surface, the end face of the outer part of the blade has a spherical surface, the end face of the insert also slides along the sphere and is likewise processed. When sliding along the plane of the insert fit flat shelf, turning in a cylindrical recess in the body of the blade (figure 4). Accordingly, for sliding along a spherical bearing, the ends of the inner parts of the blades are machined by its diameter. Compensation of the thermal expansion of the nodes is ensured by the gaps in the blades and inserts - they are made compound (Fig. 3), the cone expands freely when heated, and the cone seal is provided by a ring preloaded by the springs (Fig. 1). The lower parts of the blades do not abut anywhere thanks to the claimed principle - the blades move through the medium, drowning in a conical rotor. The stator and the inclined plane can be cooled by blowing air or using a closed water circuit, that is, using known methods. Friction surfaces can be lubricated using a pump that supplies oil, for example, from the bottom of the housing to a spherical bearing through a cover.
Предложенная роторная машина может работать в качестве ДBC (см. фиг.5 и 6). The proposed rotary machine can operate as a DBC (see FIGS. 5 and 6).
В секторе наибольшего объема в наклонной плоскости 16, играющей роль крышки, предусмотрено два окна - окно 17, из которого выходят продукты сгорания, и окно 18, через которое осуществляется продувка воздухом. Для продувки воздухом на валу 19 смонтирован специальный вентилятор 20, который патрубком 21 соединен с окном 18 крышки. In the sector of greatest volume in the
В секторе наименьшего объема межлопастного пространства в крышку ввинчены форсунки 22 для подачи топлива и свеча 23 (при использовании бензина или газа). Для перекрытия отверстий форсунки и свечи поворачивающиеся вставки 24 лопастей выполнены с уширениями. In the sector of the smallest amount of inter-blade space,
Работа предлагаемого двигателя осуществляется следующим образом. The operation of the proposed engine is as follows.
При вращении вала каждый межлопастной объем проходит следующие фазы:
продувка воздухом и удаление продуктов сгорания в секторе максимального объема 25;
сжатие воздуха до сектора минимального объема 26;
рабочий ход, вплоть до сектора наибольшего объема.When the shaft rotates, each inter-blade volume undergoes the following phases:
air purging and removal of combustion products in the sector of
air compression to the
working stroke, up to the sector of the largest volume.
Рассмотрим каждую фазу отдельно. Consider each phase separately.
Продувка воздухом и удаление продуктов сгорания. Air purging and removal of combustion products.
Первая лопасть (отсчет против часовой стрелки) проходит через окно 17, из которого выходят продукты сгорания под влиянием избыточного давления и благодаря центробежным силам из-за вращения вала с лопастями. Далее лопасть проходит через окно 18, в которое подается воздух от вентилятора 20, очищающий межлопастной объем от продуктов сгорания. The first blade (countdown counterclockwise) passes through the
Сжатие воздуха. Air compression
Сжатие воздуха происходит при принудительном утоплении лопастей в тело конуса до сектора максимального объема. Впрыск топлива осуществляется заранее при сжатии, далее воздушно-бензиновая смесь проходит с определенной скоростью через канавки в теле конуса (щель между наклонной плоскостью и образующей конуса), причем эта скорость должна быть выше скорости горения, которое инициируется свечой зажигания. Air compression occurs during forced drowning of the blades into the body of the cone to the sector of maximum volume. Fuel is injected in advance during compression, then the air-gas mixture passes at a certain speed through the grooves in the body of the cone (the gap between the inclined plane and the generatrix of the cone), and this speed should be higher than the burning rate, which is initiated by the spark plug.
Рабочий ход. Working move.
Зажигание должно быть осуществлено после того, как площадь выдвинутой первой лопасти будет больше выдвинутой площади второй лопасти, то есть появится крутящий момент против часовой стрелки. Эта разница площадей будет увеличиваться по мере осуществления рабочего хода, вплоть до перехода в сектор продувки воздухом. Ignition should be carried out after the area of the extended first blade is larger than the extended area of the second blade, i.e. there will be a torque counterclockwise. This difference in area will increase as the stroke progresses, right up to the transition to the air purge sector.
Описанная выше система зажигания позволяет использовать большие степени сжатия без явления детонации. The ignition system described above allows the use of large compression ratios without detonation.
При необходимости получения большей мощности несколько роторных машин (в качестве DBC) могут объединяться параллельно. If you need more power, several rotary machines (as DBC) can be combined in parallel.
Благодаря простым формам деталей предлагаемой роторной машины могут быть широко использованы в конструкции керамика и напыленные керамические покрытия. Отсутствие значительных неуравновешенных масс позволяет создать ДBC с максимальной динамичностью и высоким КПД. Due to the simple shapes of the parts of the proposed rotary machine, ceramics and sprayed ceramic coatings can be widely used in the construction. The absence of significant unbalanced masses allows you to create a DBC with maximum dynamism and high efficiency.
На моделях из алюминиевых сплавов была подтверждена работоспособность предлагаемой роторной машины. On models of aluminum alloys, the operability of the proposed rotary machine was confirmed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120595A RU2116462C1 (en) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | Rotary-blade machine with conical rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120595A RU2116462C1 (en) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | Rotary-blade machine with conical rotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2116462C1 true RU2116462C1 (en) | 1998-07-27 |
RU96120595A RU96120595A (en) | 1999-01-20 |
Family
ID=20186589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96120595A RU2116462C1 (en) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | Rotary-blade machine with conical rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2116462C1 (en) |
-
1996
- 1996-10-11 RU RU96120595A patent/RU2116462C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
US, патент, 3970051, кл. F 02 B 53/00, 1975 . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101117095B1 (en) | Rotary mechanism | |
US7222601B1 (en) | Rotary valveless internal combustion engine | |
CN108533331B (en) | Device for displacement pump or compressor machine | |
US8424505B2 (en) | Variable-volume rotary device, an efficient two-stroke spherical engine | |
US3976037A (en) | Rotary engine | |
US5086732A (en) | Four stroke concentric oscillating rotary vane internal combustion engine | |
US6607371B1 (en) | Pneudraulic rotary pump and motor | |
JP3488430B2 (en) | Rotary axial engine | |
RU2116462C1 (en) | Rotary-blade machine with conical rotor | |
US4854279A (en) | Three chamber continuous combustion engine | |
KR20040010674A (en) | Operating Method for a Rotary Engine and a Rotary Internal-Combustion Engine | |
KR20020090286A (en) | Rotary engine | |
AU2004269045B2 (en) | Rotary mechanism | |
RU2247837C2 (en) | Rotary-vane machine | |
KR960011722B1 (en) | Rotary engine | |
JPS624534B2 (en) | ||
RU2114312C1 (en) | Rotary machine | |
CA2027843A1 (en) | Rotary engine | |
EP0623188A1 (en) | Rotary engine | |
KR100372086B1 (en) | 4-Bar Linkage Rotary Machine | |
RU2009341C1 (en) | Birotatory engine | |
CZ2021557A3 (en) | Rotary internal combustion engine | |
MXPA06002013A (en) | Rotary mechanism | |
RU1333U1 (en) | Rotary machine | |
KR920000990B1 (en) | Rotary engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131012 |