RU2211336C1

RU2211336C1 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2211336C1
Application number: RU2002112494/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Стариков
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; positive displacement machines. SUBSTANCE: proposed rotary machine has hollow cylindrical housing with face covers accommodating two coaxial blades dividing housing space into four closed spaces. Blade coupling mechanism consists of two pairs of disks with two elliptical gears placed in between. Disks are fastened by shaped studs and are installed for movement, one on cylindrical projection of end face cover, and the other, together with shaft and non-through hole, in hollow cylindrical cover, being axially arranged at two sides of end face covers. Elliptical gears are installed for movement in each pair of disks on shaped studs in diametrically opposite directions. said gears come into meshing with other pair of elliptical gears rigidly mounted on hollow shafts of other coaxial blade get into non-through holes of disks and are rigidly secured in holes. Rotation of pair disks with elliptical gears rigidly secured with coaxial shafts provides strictly vertical position at relative approach of blades in process of rotation. Machine can be used as compressor, pump or internal combustion engine. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 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.

Известен роторно-лопастной двигатель, содержащий цилиндрический корпус с всасывающими и выхлопными окнами, торцевую крышку, центральный вал и два лопастных ротора, валы которых установлены на центральном валу соосно. Периодичность изменения скоростей вращения роторов осуществляется механизмом связи, установленным эксцентрично с наружной стороны торцевой крышки, с возможностью его вращения вокруг своей оси на опорных подшипниках. Два водила попарно жестко закреплены на концах валов каждого ротора, а свободные концы водил шарнирно связаны посредством тяг с полуосью, которая входит в радиальный паз третьего ведомого водила [1]. Known rotary vane engine, comprising a cylindrical housing with suction and exhaust windows, an end cover, a Central shaft and two blade rotors, the shafts of which are mounted on the Central shaft coaxially. The frequency of rotation of the rotors is carried out by a communication mechanism mounted eccentrically from the outside of the end cap, with the possibility of rotation around its axis on the bearings. Two carriers are pairwise rigidly fixed at the ends of the shafts of each rotor, and the free ends of the carriers are pivotally connected by means of rods to the axle shaft that enters the radial groove of the third driven carrier [1].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является то, что тяги, соединяющие водила лопастных роторов, периодически изменяют свое направление на противоположное при вращении, что приводит к значительным инерционным нагрузкам и уменьшает надежность двигателя. The reason that impedes the achievement of the required technical result is that the thrusts connecting the carriers of the blade rotors periodically change their direction to the opposite during rotation, which leads to significant inertial loads and reduces the reliability of the engine.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый цилиндрический корпус, в котором установлены две поворотные лопасти, боковые диски и рабочий вал, а также выходной вал и механизм преобразования движения, имеющий две пары эллиптических шестерен. Одна из шестерен каждой пары установлена на выходном валу, другая связана с лопастями. Каждая из шестерен жестко связана с одним из рабочих валов и одним из боковых дисков [2]. Known rotary internal combustion engine containing a hollow cylindrical body in which two rotary blades, side disks and a working shaft are installed, as well as an output shaft and a motion conversion mechanism having two pairs of elliptical gears. One of the gears of each pair is mounted on the output shaft, the other is connected with the blades. Each of the gears is rigidly connected with one of the working shafts and one of the side disks [2].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является наличие выходного вала, который уменьшает размеры полезного объема двигателя, что приводит к снижению кпд, кроме того, консольное крепление поворотных лопастей к боковым дискам уменьшают прочность и надежность соединения. The reason that impedes the achievement of the required technical result is the presence of the output shaft, which reduces the size of the effective volume of the engine, which leads to a decrease in efficiency, in addition, the cantilever mounting of the rotary blades to the side disks reduces the strength and reliability of the connection.

Наиболее близкой по существенным признакам к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа роторная машина [3], содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены соосно две лопасти, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения, с обеих сторон торцевых крышек, механизмы синхронизации. Лопасти соединены между собой через кривошипы, которые жестко установлены на концах соосных валов с обеих сторон лопастей и связаны шарнирно с кольцевым выступом в барабанах с помощью шатунов. Барабаны имеют с внешней торцевой поверхности монолитные с ними валы, которые установлены на подшипниках в подвижных цилиндрических втулках, имеющих возможность перемещения и фиксации относительно пустотелых цилиндрических крышек, жестко закрепленных с полым цилиндрическим корпусом. Closest to the essential features of the claimed device is a rotary machine selected as a prototype [3], containing a hollow cylindrical body with end caps, inside of which two blades are mounted coaxially, dividing the body cavity into four closed volumes, and their axis of rotation eccentrically, from both sides of end caps, synchronization mechanisms. The blades are interconnected through cranks, which are rigidly mounted on the ends of the coaxial shafts on both sides of the blades and are pivotally connected to the annular protrusion in the drums using rods. The drums have monolithic shafts from the outer end surface, which are mounted on bearings in movable cylindrical bushings that can be moved and fixed relative to hollow cylindrical covers rigidly fixed to the hollow cylindrical body.

Причина, препятствующая достижению требуемого технического результата, заключена в механизме связи, который периодически изменяет положение лопастей при их совместном сближении в процессе вращения на вертикальное и горизонтальное, что приводит к изменению положения рабочей камеры и исключает возможность использования данной роторной машины как двигателя внутреннего сгорания. The reason that impedes the achievement of the required technical result lies in the communication mechanism, which periodically changes the position of the blades when they come together in the process of rotation on the vertical and horizontal, which leads to a change in the position of the working chamber and excludes the possibility of using this rotary machine as an internal combustion engine.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является возможность использования роторной машины в качестве двигателя внутреннего сгорания, компрессора, насоса. The problem to which the invention is directed, is the ability to use a rotary machine as an internal combustion engine, compressor, pump.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в устранении горизонтального положения лопастей при совместном сближении в процессе вращения на одно вертикальное, что достигается изменением конструкции механизма связи лопастей. In the implementation of the invention, the task is solved by achieving a technical result, which consists in eliminating the horizontal position of the blades with the joint approach during rotation to one vertical, which is achieved by changing the design of the mechanism of communication of the blades.

Указанный технический результат достигается тем, что роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены соосно две сборные лопасти, одна сборная лопасть имеет спрофилированный диск с четырьмя профилированными накладками, а другая сборная лопасть состоит из двух спрофилированных дисков с двумя профилированными вставками, спрофилированный диск одной лопасти монолитно соединен с валом посередине, а каждый из двух спрофилированных дисков другой лопасти с одной стороны торцевой поверхности по оси вращения имеет монолитно выполненный с ним пустотелый вал, согласно изобретению дополнительно содержит две пары эллиптических шестерен, одна пара из которых жестко установлена на концах с обеих сторон пустотелых валов сборной лопасти и входит в зацепление с другой парой, причем каждая шестерня другой пары установлена между двух дисков, аксиально расположенных попарно с двух сторон торцевых крышек, при этом диски каждой пары жестко соединены между собой фасонными шпильками, находящимися симметрично в диаметрально противоположном направлении на периферии дисков, на одной из фасонных шпилек, в каждой паре дисков, в диаметрально противоположных направлениях установлена эллиптическая шестерня на подшипниках с фиксацией кольцевыми шайбами и распорными втулками, два диска установлены на подшипники, которые закреплены кольцевыми шайбами и расположены симметрично на концах цилиндрических выступов торцевых крышек, имеющих сквозные отверстия, и зафиксированы крышками, два других диска имеют с одной стороны монолитно выполненные валы, которые установлены на подшипниках в торцевых пустотелых цилиндрических крышках, а с другой стороны несквозные отверстия по оси вращения сборных лопастей, в эти отверстия входят концы вала, монолитно соединенного с профилированным диском сборной лопасти посередине, и жестко закреплены в этих отверстиях. The specified technical result is achieved in that the rotary machine containing a hollow cylindrical body with end caps, inside which two prefabricated blades are mounted coaxially, one prefabricated blade has a profiled disk with four profiled overlays, and the other prefabricated blade consists of two profiled disks with two profiled inserts , the profiled disk of one blade is integral with the shaft in the middle, and each of the two profiled disks of the other blade on one side of the end face the surface along the axis of rotation has a hollow shaft integral with it, according to the invention additionally contains two pairs of elliptical gears, one pair of which is rigidly mounted at the ends on both sides of the hollow shafts of the assembled blade and engages with another pair, each gear of the other pair is installed between two disks axially arranged in pairs on two sides of the end caps, while the disks of each pair are rigidly interconnected by shaped studs symmetrically diametrically opposed in the opposite direction on the periphery of the disks, on one of the shaped studs, in each pair of disks, in diametrically opposite directions, an elliptical gear is mounted on bearings with locking ring washers and spacer sleeves, two disks are mounted on bearings that are fixed by ring washers and are located symmetrically at the ends of the cylindrical the protrusions of the end caps having through holes and are fixed by the covers, the other two disks have integral shafts on one side that are mounted on bearings in the end hollow cylindrical covers, and on the other hand, through holes along the axis of rotation of the prefabricated blades, these holes include the ends of the shaft, integral with the profiled disk of the prefabricated blade in the middle, and are rigidly fixed in these holes.

Анализ прототипа показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией механизма связи соосных валов, выходящих с обеих сторон торцевых крышек, которая обеспечивает строго вертикальное положение при взаимном сближении лопастей в процессе вращения. The analysis of the prototype shows that the inventive rotary machine is distinguished by the design of the coupling mechanism of the coaxial shafts extending from both sides of the end caps, which provides a strictly vertical position when the blades approach each other during rotation.

На фиг. 1 представлена роторная машина, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1. In FIG. 1 shows a rotary machine, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1.

Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус 1 с торцевыми крышками 6, внутри которого установлены соосно две сборные лопасти 2, 3. Сборная лопасть 2 установлена в сборной лопасти 3 на подшипниках 4, а сборная лопасть 3 на подшипниках 5 в торцевых крышках 6 и зафиксированы крышками 7. The rotary machine contains a hollow cylindrical body 1 with end caps 6, inside which two prefabricated blades 2, 3 are mounted coaxially. The prefabricated blade 2 is installed in the prefabricated blade 3 on bearings 4, and the prefabricated blade 3 on bearings 5 in the end caps 6 and fixed by covers 7 .

Сборная лопасть 2 имеет спрофилированный диск 8 (фиг.2), монолитно соединенный с валом 9 посередине, и четыре профилированные накладки 10. А сборная лопасть 3 состоит из двух аналогичных спрофилированному диску 8 дисков 11, каждый из которых с одной стороны торцевой поверхности по оси вращения имеет монолитно выполненный с ними пустотелый вал 12 и две вставки 13. The pre-assembled blade 2 has a profiled disk 8 (Fig. 2), integral with the shaft 9 in the middle, and four profiled plates 10. A pre-fabricated blade 3 consists of two disks 11, similar to the profiled disk 8, each of which is axially on one side of the end surface rotation has a hollow shaft 12 integral with them and two inserts 13.

Роторная машина содержит две пары эллиптических шестерен 14 и 15, одна из которых жестко установлена с обеих сторон на концах пустотелых валов 12 сборной лопасти 3 и входит в зацепление с другой парой 15. Каждая шестерня другой пары 15 установлена между двух дисков 16, 17, аксиально расположенных попарно со стороны торцевых крышек 6. Диски 16, 17 жестко соединены между собой фасонными шпильками 18, 19, расположенными симметрично в диаметрально противоположном направлении на периферии дисков. На одной из фасонных шпилек 18, в каждой паре дисков, в диаметрально противоположных направлениях установлена эллиптическая шестерня 15 на подшипниках 20 с фиксацией кольцевыми шайбами 21 и распорными втулками 22. Два диска 16 установлены на подшипниках 23, которые закреплены кольцевыми шайбами 24. Подшипники 23 дисков 16 расположены симметрично на концах цилиндрических выступов торцевых крышек 6, имеющих сквозные отверстия, и зафиксированы крышками 7. Два других диска 17 имеют с одной стороны монолитно выполненные валы 25, которые установлены на подшипниках 26 в торцевых пустотелых цилиндрических крышках 27 и зафиксированы крышками 28, а с другой стороны несквозные отверстия 29 по оси вращения сборных лопастей. В отверстия 29 входят концы вала 9 сборной лопасти 2 и жестко закрепляются в них. The rotary machine contains two pairs of elliptical gears 14 and 15, one of which is rigidly mounted on both sides at the ends of the hollow shafts 12 of the collecting blade 3 and engages with the other pair 15. Each gear of the other pair 15 is mounted between two disks 16, 17, axially arranged in pairs from the end caps 6. The disks 16, 17 are rigidly interconnected by shaped studs 18, 19 located symmetrically in a diametrically opposite direction on the periphery of the disks. On one of the shaped studs 18, in each pair of disks, in the diametrically opposite directions, an elliptical gear 15 is mounted on bearings 20 with fixation by ring washers 21 and spacer bushes 22. Two disks 16 are mounted on bearings 23 that are secured by ring washers 24. Disc bearings 23 16 are located symmetrically at the ends of the cylindrical protrusions of the end caps 6 having through holes and are fixed by the covers 7. The other two discs 17 have integral shafts 25 on one side, which are mounted on the dog-leaves 26 in the end hollow cylindrical covers 27 and are fixed by the covers 28, and on the other hand through holes 29 along the axis of rotation of the prefabricated blades. The holes 29 include the ends of the shaft 9 of the collecting blades 2 and are rigidly fixed in them.

Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1 и торцевых крышек 6, профилированные диски сборных лопастей 2, 3, вставки и накладки 10, 13 образуют рабочие камеры 30 переменного объема. В роторной машине предусмотрена свеча зажигания 31, всасывающие и выхлопные окна 32. The inner cylindrical surface of the housing 1 and the end caps 6, shaped disks of the prefabricated blades 2, 3, inserts and pads 10, 13 form the working chambers 30 of variable volume. In the rotary machine, a spark plug 31, suction and exhaust windows 32 are provided.

В режиме двигателя внутреннего сгорания машина работает следующим образом. In the mode of an internal combustion engine, the machine operates as follows.

В рабочих камерах 30 протекают термодинамические циклы, в результате которых сборным лопастям 2, 3 и валам 9, 12 сообщается неравномерное вращение, преобразующееся через жестко закрепленные эллиптические шестерни 14, входящие в зацепление с подвижными эллиптическими шестернями 15, находящимися на осях, жестко закрепленных в дисках 16, 17 и передающих постоянный момент вращения через валы 25, монолитно выполненные с этими дисками. In the working chambers 30 thermodynamic cycles occur, as a result of which the rotor blades 2, 3 and the shafts 9, 12 are given an uneven rotation, which is converted through rigidly fixed elliptical gears 14, which mesh with the movable elliptical gears 15 located on the axes, rigidly fixed in the disks 16, 17 and transmitting a constant torque through the shafts 25, seamlessly made with these disks.

Таким образом, конструкция механизма связи сборных лопастей 2, 3 с эллиптическими шестернями 14, 15, расположенными симметрично между дисками 16, 17 с двух сторон торцевых крышек 6, обеспечивает строго вертикальное положение лопастей при взаимном сближении в процессе вращения, прочность, сбалансированность всех вращающихся элементов и возможность использования роторной машины в качестве двигателя внутреннего сгорания, компрессора, насоса. Thus, the design of the mechanism for coupling the assembled blades 2, 3 with elliptical gears 14, 15, located symmetrically between the disks 16, 17 on both sides of the end caps 6, ensures a strictly vertical position of the blades during mutual approach during rotation, strength, balance of all rotating elements and the possibility of using a rotary machine as an internal combustion engine, compressor, pump.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Патент РФ 2054122, F 01 С 1/00, F 04 С 2/00, 1996.SOURCES OF INFORMATION:
1. RF patent 2054122, F 01 C 1/00, F 04 C 2/00, 1996.

2. Патент РФ 2043521, F 02 В 53/00, F 01 С 1/00, 1995. 2. RF patent 2043521, F 02 B 53/00, F 01 C 1/00, 1995.

3. Патент РФ 2177063, F 01 С 1/063, 2001 (прототип). 3. RF patent 2177063, F 01 C 1/063, 2001 (prototype).

Claims

A rotary machine containing a hollow cylindrical body with end caps, inside which two prefabricated blades are mounted coaxially, one prefabricated blade has a profiled disk with four profiled overlays, the other prefabricated blade consists of two profiled disks with two profiled inserts, the profiled disc of one blade is integral with a shaft in the middle, and each of the two profiled disks of the other blade on one side of the end surface along the axis of rotation has an integral a hollow shaft, characterized in that it additionally contains two pairs of elliptical gears, one of which is rigidly mounted at the ends on both sides of the hollow shafts of the prefabricated blade and is engaged with the other pair, each gear of the other pair being installed between two disks axially arranged in pairs on both sides of the end caps, while the disks of each pair are rigidly interconnected by shaped studs located symmetrically in the diametrically opposite direction on the periphery of the disks, on one of the shapes For each pair of discs, an elliptical gear mounted on bearings with ring washers and spacer sleeves is mounted in diametrically opposite directions in each pair of disks, two disks are mounted on bearings that are secured by ring washers and are located symmetrically on the ends of cylindrical protrusions of end caps having through holes and fixed by covers and the other two disks have integral shafts on one side, which are mounted on bearings in the end hollow cylindrical covers, on the other hand - the non-through hole for prefabricated blade rotation axis, which include the ends of the shaft, integrally connected to the profiled modular drive blade in the middle, and is rigidly secured in these holes.