RU2174604C2

RU2174604C2 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2174604C2
Application number: RU99121427/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Стариков; Т.В. Здыренкова
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2001-10-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; compressors, pumps, internal combustion engines. SUBSTANCE: rotary machine has follow cylindrical housing with end face covers and synchronization mechanism in form of shaft with monolith cross. Housing accommodates blades with rollers which divide its space into four closed chambers. Shafts with rollers are fitted into blades through holes. Shafts with rollers are provided with eccentrics. Cylindrical surfaces are formed to shape in end face covers symmetrically in diametrically opposite directions with radius displaced from center of blade rotation in vertical in coordinate grid by eccentricity plus-minus value and radius displaced in horizontal symmetrically relative to center of rotation. Additional rollers are installed on ends of eccentric shafts. Diameters of these rollers are less than diameters of rollers in contact with profiled surface in end face covers in which segment projections are formed to shape in diametrically opposite directions from center of blade rotation by eccentricity minus value. EFFECT: elimination of unbalance. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к объемным роторным машинам, и может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to volumetric rotary machines, and can be used in compressors, pumps and internal combustion engines.

Известна роторная машина, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками; внутри цилиндра расположены лопасти с роликами, которые делят полость на четыре замкнутых объема, и механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной. В лопасти через сквозные отверстия вставлены валы с роликами, которые снабжены эксцентриками. В торцевых крышках спрофилированы цилиндрические поверхности симметрично в диаметрально противоположных направлениях с радиусом, смещенным от центра вращения лопастей по вертикали в координатной сетке на величину плюс-минус эксцентриситета, и радиусом, смещенным по горизонтали симметрично относительно центра вращения (RU 2103519 C1, 27.01.1998, F 01 C 1/00). Known rotary machine, selected as the closest analogue, containing a hollow cylindrical body with end caps; inside the cylinder there are blades with rollers that divide the cavity into four closed volumes, and a synchronization mechanism in the form of a shaft with a monolithic cross. Shafts with rollers, which are equipped with eccentrics, are inserted into the blades through the through holes. In the end caps, cylindrical surfaces are profiled symmetrically in diametrically opposite directions with a radius offset from the center of rotation of the blades vertically in the grid by plus or minus the eccentricity and a radius shifted horizontally symmetrically with respect to the center of rotation (RU 2103519 C1, 01/27/1998, F 01 C 1/00).

Недостатком известной роторной машины является повышенная вибрация, вызванная разбалансировкой эксцентриковых валов с роликами вставленных в сквозные отверстия лопастей, которые могут самопроизвольно проворачиваться, когда они поочередно находятся вне зоны контакта с направляющими крестовины механизма связи. A disadvantage of the known rotary machine is the increased vibration caused by the imbalance of the eccentric shafts with rollers inserted into the through holes of the blades, which can spontaneously rotate when they are alternately outside the contact zone with the guides of the cross of the communication mechanism.

Задачей изобретения является устранение разбалансировки, что достигается изменением конструкции торцевых крышек и установкой дополнительного ролика на концах эксцентриковых валов. The objective of the invention is to eliminate the imbalance, which is achieved by changing the design of the end caps and installing an additional roller at the ends of the eccentric shafts.

Технический результат достигается тем, что в роторной машине, содержащей полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри цилиндра расположены лопасти с роликами, которые делят полость корпуса на четыре замкнутых объема, и механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной. В лопасти через сквозные отверстия вставлены валы с роликами, которые снабжены эксцентриками. В торцевых крышках спрофилированы цилиндрические поверхности симметрично в диаметрально противоположных направлениях с радиусом, смещенным от центра вращения лопастей по вертикали в координатной сетке на величину плюс-минус эксцентриситета, и радиусом, смещенным по горизонтали симметрично относительно центра вращения. Согласно изобретению, на концах эксцентриковых валов установлены дополнительные ролики, диаметры которых меньше диаметра роликов, контактирующих с спрофилированной поверхностью в торцевых крышках, а в торцевых крышках в диаметрально противоположном направлении от центра вращения лопастей на величину минус эксцентриситета (-е) спрофилированы сегментные выступы с радиусом:
R = r₁ - r₃,
где R - радиус спрофилированной цилиндрической поверхности сегментного выступа в торцевой крышке от центра вращения лопастей по вертикали в координатной сетке на величину (-е);
r₁ - радиус окружности, описываемой осью эксцентрика относительно центра вращения механизма синхронизации в диапазоне 2 φ,
где φ - угол между вертикальной осью симметрии и линией, проходящей через центр вращения лопастей и точку пересечения двух окружностей с радиусами r₁ и r₂;
где r₂ - радиус окружности, описываемой осью средней части симметричного эксцентрикового вала относительно центра вращения лопастей (фиг. 1);
r₃ - радиус дополнительного ролика.The technical result is achieved in that in a rotary machine containing a hollow cylindrical body with end caps, inside the cylinder there are blades with rollers that divide the body cavity into four closed volumes, and a synchronization mechanism in the form of a shaft with a monolithic cross. Shafts with rollers that are equipped with eccentrics are inserted into the blades through the through holes. In the end caps, cylindrical surfaces are profiled symmetrically in diametrically opposite directions with a radius offset from the center of rotation of the blades vertically in the grid by plus or minus the eccentricity and a radius shifted horizontally symmetrically relative to the center of rotation. According to the invention, additional rollers are installed at the ends of the eccentric shafts, the diameters of which are smaller than the diameter of the rollers in contact with the profiled surface in the end caps, and in the end caps in the diametrically opposite direction from the center of rotation of the blades minus eccentricity (s) are profiled segmented protrusions with a radius :
R = r ₁ - r ₃ ,
where R is the radius of the profiled cylindrical surface of the segmented protrusion in the end cap from the center of rotation of the blades vertically in the coordinate grid by the amount (s);
r ₁ is the radius of the circle described by the axis of the eccentric relative to the center of rotation of the synchronization mechanism in the range of 2 φ,
where φ is the angle between the vertical axis of symmetry and the line passing through the center of rotation of the blades and the intersection point of two circles with radii r ₁ and r ₂ ;
where r ₂ is the radius of the circle described by the axis of the middle part of the symmetric eccentric shaft relative to the center of rotation of the blades (Fig. 1);
r ₃ is the radius of the additional roller.

Анализ ближайшего аналога показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией роторных крышек, установкой на один конец эксцентриковых валов дополнительных роликов уменьшенного диаметра. Analysis of the closest analogue shows that the inventive rotary machine is distinguished by the design of rotor covers, the installation of additional rollers of reduced diameter on one end of the eccentric shafts.

На фиг. 1, 2 представлены продольный и поперечный разрезы роторной машины. In FIG. 1, 2 are longitudinal and transverse sections of a rotary machine.

Машина содержит полый цилиндрический корпус 1, в котором размещены две лопасти 2, установленные на подшипниках 3 в торцевых крышках 4. Лопасти 2 связаны крестовиной 5, монолитно выполненной с валом 6, через эксцентриковые валы 7, на которых установлены ролики 8, 9 и уменьшенного диаметра 10. Ролики 8 контактируют с направляющими крестовины 5 вала 6, а ролики 9 соприкасаются с цилиндрической поверхностью 11 торцевых крышек 4, причем вне зоны контакта роликов 8 с направляющей крестовины 5; ролики уменьшенного диаметра 10 контактируют с цилиндрической поверхностью 12 сегментных выступов 13, спрофилированных с радиусом R в торцевых крышках 4. The machine contains a hollow cylindrical body 1, in which two blades 2 are placed, mounted on bearings 3 in the end caps 4. The blades 2 are connected by a spider 5, integral with the shaft 6, through eccentric shafts 7 on which rollers 8, 9 and a reduced diameter are installed 10. The rollers 8 are in contact with the guides of the spider 5 of the shaft 6, and the rollers 9 are in contact with the cylindrical surface 11 of the end caps 4, and outside the contact zone of the rollers 8 with the guide of the spider 5; rollers of reduced diameter 10 are in contact with the cylindrical surface 12 of the segment ledges 13, profiled with a radius R in the end caps 4.

Вал 6 установлен в подшипниковых опорах 14 крышек 15 и зафиксирован крышками 16. The shaft 6 is installed in the bearing bearings 14 of the covers 15 and is fixed by the covers 16.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1, торцевые поверхности крышек 4 с лопастями 2 образуют рабочие камеры переменного объема. При работе машины в режиме двигателя внутреннего сгорания в ней может быть предусмотрена свеча зажигания 17. The inner cylindrical surface of the housing 1, the end surfaces of the covers 4 with blades 2 form a working chamber of variable volume. When the machine is operating in the internal combustion engine mode, a spark plug 17 may be provided.

При вращении крестовины 5 механизма связи эксцентриковые валы 7, установленные в лопастях 2, поочередно выходят из зацепления с направляющими крестовины 5, что приводит к разбалансировке за счет самопроизвольного проворачивания эксцентрикового вала 7, последнее устраняется движением дополнительного ролика 10 по спрофилированной цилиндрической поверхности сегментного выступа 13, причем диаметр ролика 10 выполнен меньшим, чем диаметр ролика 9, тем самым обеспечивается независимое движение роликов 10, 9 по спрофилированным поверхностям 12, 11 торцевых крышек 4. When the crosspiece 5 of the communication mechanism rotates, the eccentric shafts 7 installed in the blades 2 alternately disengage from the guides of the crosspiece 5, which leads to imbalance due to spontaneous rotation of the eccentric shaft 7, the latter is eliminated by moving the additional roller 10 along the profiled cylindrical surface of the segment ledge 13, moreover, the diameter of the roller 10 is made smaller than the diameter of the roller 9, thereby providing independent movement of the rollers 10, 9 on the profiled surfaces 12, 11 then end caps 4.

Движение ролика 10 по спрофилированной цилиндрической поверхности 12 сегментных выступов 13 повторяет траекторию движения диаметрально противоположного ролика 8, который находится в контакте с направляющими крестовины 5, а ролик 9 поддерживает строгое движение по траектории спрофилированных цилиндрических поверхностей 11 в торцевых крышках 4. The movement of the roller 10 along the profiled cylindrical surface 12 of the segmented protrusions 13 repeats the trajectory of the diametrically opposite roller 8, which is in contact with the guides of the spider 5, and the roller 9 supports strict motion along the path of the profiled cylindrical surfaces 11 in the end caps 4.

Таким образом, введение в торцевые крышки сегментных выступов с цилиндрическими спрофилированными поверхностями и установка на эксцентриковых валах дополнительных роликов уменьшенного диаметра позволяют синхронизировать движение эксцентрикового вала, находящегося вне зоны контакта с направляющими крестовины механизма связи с диаметрально противоположным эксцентриковым валом, находящимся в контакте с направляющими крестовины, и убрать несбалансированность эксцентриковых валов. Thus, the introduction of segmented protrusions into the end caps with cylindrical profiled surfaces and the installation of additional rollers of reduced diameter on the eccentric shafts make it possible to synchronize the movement of the eccentric shaft outside the contact area with the crosses of the coupling mechanism with a diametrically opposite eccentric shaft in contact with the crosspiece guides, and remove the imbalance of the eccentric shafts.

Claims

A rotary machine containing a hollow cylindrical body with end caps, inside the cylinder there are blades with rollers that divide the cavity into four closed volumes, and a synchronization mechanism in the form of a shaft with a monolithic cross, shafts with rollers that are equipped with clowns are inserted into the blades through the through holes, and in the end caps, cylindrical surfaces are profiled symmetrically in diametrically opposite directions with a radius offset from the center of rotation of the blades vertically in the coordinate grid n plus or minus the amount of eccentricity and a radius offset horizontally symmetrically with respect to the center of rotation, characterized in that additional rollers are installed at the ends of the eccentric shafts, the diameters of which are smaller than the diameter of the rollers in contact with the profiled surface in the end caps, and diametrically in the end caps in the opposite direction from the center of rotation of the blades by a value minus the eccentricity (s), segmented protrusions with a radius of
R = r ₁ - r ₃ ,
where R is the radius of the profiled cylindrical surface of the segmented protrusion in the end cap from the center of rotation of the blades vertically in the coordinate grid by the amount (s);
r ₁ is the radius of the circle described by the axis of the eccentric relative to the center of rotation of the synchronization mechanism in the range 2φ, where φ is the angle between the vertical axis of symmetry and the line passing through the center of rotation of the blades and the intersection point of two circles with radii r ₁ and r ₂ , where r ₂ - the radius of the circle described by the axis of the middle part of the symmetric eccentric shaft relative to the center of rotation of the blades;
r ₃ is the radius of the additional roller.