RU2271451C2

RU2271451C2 - Rotary machine

Info

Publication number: RU2271451C2
Application number: RU2004116041/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Стариков (RU); Валерий Александрович Стариков
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2006-03-10
Also published as: RU2004116041A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to displacement rotary machines and it can be used in compressors, pumps and internal combustion engines. Proposed rotary machine has two housings with end face partition, two end face covers and two end face hollow cylindrical covers, each provided with first covers. It has also side disks, output shaft, motion transforming mechanism with elliptical gears, turnable blades, intermediate shafts, cylindrical gears and second covers. Pair of hollow shafts with solid side disks is installed in each housing on bearings to which blades in diametrically symmetrical direction are rigidly connected and fixed by second covers, and two pairs of elliptical gears. Each pair is rigidly installed on ends of hollow shafts with disks from both sides of end face covers and it gets into meshing with other pair of elliptical gears rigidly installed on intermediate shafts in diametrically symmetrical directions on bearings between end face and hollow end face cylindrical covers. Cylindrical gear in meshing with similar pair of gears rigidly secured on ends of output shaft installed on bearings is rigidly secured on each intermediate shaft. Output shaft passes through hollow shafts with disks, end face partition end face and end face hollow cylindrical covers and is fixed by first covers.

EFFECT: elimination of inertia unbalancing at rotation of coaxial turnable blades.

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.

Известна роторно-объемная машина, содержащая полый цилиндрический корпус, внутри которого установлены две пары лопастей, жестко соединенные с двумя соосными валами и механизмом синхронизации движения лопастей, последний выполнен в виде двух шестерен соосных валов, входящих в зацепление с двумя шестернями, одна из которых жестко связана с кривошипом, а другая с кулисой, в пазу которой помещается палец, установленный на средней части шатуна кривошипно-ползунного механизма, причем направляющая ползуна установлена на корпусе с возможностью поворота (АС. 973878, F 01 С 5/00, 1982).Known rotary-volumetric machine containing a hollow cylindrical body, inside which there are two pairs of blades, rigidly connected to two coaxial shafts and a mechanism for synchronizing the movement of the blades, the latter is made in the form of two gears of coaxial shafts engaged with two gears, one of which is rigidly connected to the crank, and the other to the link, in the groove of which is a finger mounted on the middle part of the connecting rod of the crank-slide mechanism, and the slide guide is mounted on the housing with the possibility of south turn (AC. 973878, F 01 C 5/00, 1982).

Недостатком известной роторной машины объемного типа является наличие возвратно-поступательных движений кривошипно-ползунного механизма, что снижает кпд и надежность машины.A disadvantage of the known rotary volumetric machine is the presence of reciprocating movements of the crank-slide mechanism, which reduces the efficiency and reliability of the machine.

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 (патент 2054122, F 01 С 1/00, F 04 С 2/00, 1994).Known rotary vane engine containing 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 on the outside of the end cap, with the possibility of rotation around its axis on the thrust bearings. Two carriers are pairwise rigidly fixed on 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, which enters the radial groove of the third driven carrier (patent 2054122, F 01 С 1/00, F 04 С 2/00, 1994) .

Причиной, препятствующей достижению требуемого результата, известного роторно-лопастного двигателя, 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 desired result, a known rotor-vane engine, is that the thrusts connecting the carriers of the vane rotors periodically change their direction to the opposite during rotation, which leads to significant inertial loads and reduces the reliability of the engine.

Наиболее близкой по существенным признакам к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа, роторная машина (патент 2211336 RU, F 01 C 1/063, опубл. 2003), содержащая цилиндрический пустотелый корпус с двумя торцевыми крышками и торцевыми пустотелыми цилиндрическими крышками с крышками, боковые диски, выходной вал, пустотелые валы, механизм преобразования движения с эллиптическими шестернями и поворотные лопасти, установленные в корпусе.Closest to the essential features of the claimed device is a rotary machine selected as a prototype (patent 2211336 RU, F 01 C 1/063, publ. 2003), containing a cylindrical hollow body with two end caps and end hollow cylindrical covers with covers, side disks, output shaft, hollow shafts, motion conversion mechanism with elliptical gears and rotary blades mounted in the housing.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата данной роторной машины, является значительные неуравновешенные инерционные нагрузки, возникающие при неравномерном вращении в одном направлении соосных поворотных лопастей, через эллипсовидные шестерни жестко связанных с аналогичными шестернями на выходном валу, что приводит к повышенной вибрации и к снижению надежности работы двигателя.The reason that impedes the achievement of the required technical result of this rotary machine is the significant unbalanced inertial loads that occur when the coaxial rotary blades are uneven in one direction through ellipse gears rigidly connected to similar gears on the output shaft, which leads to increased vibration and reduced reliability engine.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является возможность устранения инерционной неуравновешенности при вращении соосных поворотных лопастей.The problem to which the invention is directed, is the ability to eliminate inertial imbalance during the rotation of coaxial rotary blades.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в устранении инерционной неуравновешенности соосных поворотных лопастей при вращении.When carrying out the invention, the task is solved by achieving a technical result, which consists in eliminating the inertial imbalance of the coaxial rotary blades during rotation.

Указанный технический результат достигается тем, что роторной машине, содержащей цилиндрический пустотелый корпус с двумя торцевыми крышками и двумя торцевыми пустотелыми цилиндрическими крышками, каждая из которых снабжена первыми крышками, боковые диски, выходной вал, пустотелые валы, механизм преобразования движения с эллиптическими шестернями и поворотные лопасти, установленные в корпусе, особенностью является то, что она снабжена дополнительным цилиндрическим пустотелым корпусом с торцевой перегородкой, промежуточными валами, цилиндрическими шестернями и вторыми крышками, при этом в корпусах соосно установлены на подшипниках по паре пустотелых валов с монолитными боковыми дисками, к которым жестко закреплены лопасти в диаметрально-симметричном направлении и зафиксированы вторыми крышками, и две пары эллиптических шестерен, каждая пара жестко установлена на концах пустотелых валов с монолитными боковыми дисками с обеих сторон торцевых крышек и входит в зацепление с другой парой эллиптических шестерен, жестко установленных на промежуточных валах в диаметрально-симметричном направлении на подшипниках между торцевой и торцевой пустотелой цилиндрическими крышками, причем на каждом промежуточном валу жестко закреплены по цилиндрической шестерне, входящей в зацепление с такой же парой шестерней, жестко закрепленной на концах установленного на подшипниках выходного вала, проходящего через пустотелые валы с монолитными боковыми дисками, торцевую перегородку, торцевые и торцевые пустотелые цилиндрические крышки и фиксированного первыми крышками.The specified technical result is achieved in that a rotary machine containing a cylindrical hollow body with two end caps and two end hollow cylindrical covers, each of which is equipped with first covers, side disks, output shaft, hollow shafts, a movement conversion mechanism with elliptical gears and rotary blades installed in the housing, the feature is that it is equipped with an additional cylindrical hollow housing with an end wall, intermediate shafts, with cylindrical gears and second covers, while in the housings they are coaxially mounted on bearings along a pair of hollow shafts with monolithic side disks, to which the blades are rigidly fixed in the diametrically symmetrical direction and fixed by second covers, and two pairs of elliptical gears, each pair is rigidly mounted at the ends hollow shafts with monolithic lateral disks on both sides of the end caps and mesh with another pair of elliptical gears rigidly mounted on the intermediate shafts in diameter flax-symmetrical direction on bearings between the end and end hollow cylindrical covers, moreover, on each intermediate shaft, they are rigidly fixed along the cylindrical gear, which engages with the same pair of gears, rigidly fixed at the ends of the output shaft mounted on the bearings, passing through the hollow shafts with monolithic side disks, end partition, end and end hollow cylindrical covers and fixed first covers.

Анализ прототипа показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией и механизмом связи соосных пустотелых валов с монолитными дисками, выходящих с обеих сторон торцевых крышек, который обеспечивает строго противоположное вращение симметрично-однотипных лопастей.The analysis of the prototype shows that the inventive rotary machine is distinguished by a design and a mechanism for coupling coaxial hollow shafts with monolithic disks extending from both sides of the end caps, which provides the exact opposite rotation of symmetrically identical blades.

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.Figure 1 shows the rotary machine, a longitudinal section, figure 2 - section aa in figure 1, figure 3 - section bB in figure 1.

Роторная машина содержит два цилиндрических пустотелых корпуса 1 с двумя торцевыми крышками 2 и торцевой перегородкой 3, в которых установлены на подшипниках 4, 5 соосно по паре пустотелых валов с монолитными боковыми дисками 6, 7, к которым жестко закреплены лопасти 8 в диаметрально-противоположном направлении и зафиксированы вторыми крышками 9, и две пары эллиптических шестерен 10, каждая пара жестко установлена на концах пустотелых валов с монолитными боковыми дисками 6, 7 с обеих сторон торцевых крышек 2 и входят в зацепление с другой парой эллиптических шестерен 11, жестко установленных на промежуточных подвижных валах 12 в диаметрально-противоположном направлении на подшипниках 13 между торцевой и торцевой пустотелой цилиндрическими крышками 2, первыми крышками 14, причем на промежуточных валах 12 жестко закреплена цилиндрическая шестерня 15, входящая в зацепление с такой же шестерней 16, жестко закрепленной на концах подвижно установленного на подшипниках 17 выходного вала 18, проходящего через пустотелые валы с монолитными боковыми дисками 6, 7, торцевую перегородку 3, торцевые и торцевые пустотелые цилиндрические крышки 2, первые крышки 14 и фиксированного крышками 19.The rotary machine contains two cylindrical hollow housings 1 with two end caps 2 and an end partition 3, in which are mounted on bearings 4, 5 coaxially along a pair of hollow shafts with monolithic side disks 6, 7, to which the blades 8 are rigidly fixed in the diametrically opposite direction and fixed by the second covers 9, and two pairs of elliptical gears 10, each pair is rigidly mounted on the ends of the hollow shafts with monolithic side disks 6, 7 on both sides of the end caps 2 and engage with the other pair of e elliptical gears 11 rigidly mounted on the intermediate movable shafts 12 in a diametrically opposite direction on the bearings 13 between the end and end hollow cylindrical covers 2, the first covers 14, and on the intermediate shafts 12 the spur gear 15 is fixedly fixed, engaging with the same gear 16, rigidly fixed at the ends of the output shaft 18, movably mounted on bearings 17, passing through the hollow shafts with monolithic side disks 6, 7, end partition 3, end hollow cylindrical end cap 2, the first cover 14 and a fixed lid 19.

Внутренние цилиндрические поверхности корпусов 1, торцевых крышек 2 и торцевой перегородки 3 с лопастями 8 образуют рабочие камеры 20 переменного объема. В роторной машине предусмотрены свечи зажигания 21, 22, всасывающие и выхлопные окна 23, 24.The inner cylindrical surface of the housing 1, the end caps 2 and the end walls 3 with blades 8 form a working chamber 20 of variable volume. In the rotary machine, spark plugs 21, 22, suction and exhaust windows 23, 24 are provided.

В режиме двигателя внутреннего сгорания машина работает следующим образом. В рабочих камерах 20 протекают термодинамические циклы, в результате которых лопастям 8 жестко закрепленных с монолитными боковыми дисками пустотелых валов 6, 7 сообщается неравномерное вращение, преобразующееся через две пары жестко закрепленных эллиптических шестерен 10 на концах пустотелых валов с монолитными дисками 6, 7, входящих в зацепление с парой жестко установленных эллиптических шестерен 11 и с одной цилиндрической шестерней 15 на промежуточных подвижных валах 12, на которых так же жестко установлены по одной цилиндрические шестерни, входящие в зацепление в диаметральном направлении с шестернями 16 с обеих сторон торцевых крышек 2, обеспечивающие передачу постоянного момента на выходной вал 18.In the mode of an internal combustion engine, the machine operates as follows. In the working chambers 20 thermodynamic cycles occur, as a result of which the blades 8 are rigidly fixed with monolithic side disks of the hollow shafts 6, 7 and the uneven rotation is transmitted through two pairs of rigidly fixed elliptical gears 10 at the ends of the hollow shafts with monolithic disks 6, 7 included in meshing with a pair of rigidly mounted elliptical gears 11 and with one cylindrical gear 15 on the intermediate movable shafts 12, on which cylindrical gears are also rigidly mounted nor entering into engagement in the diametrical direction with gears 16 on both sides of the end caps 2, providing constant torque transmission to the output shaft 18.

Таким образом, конструкция двигателя и механизма связи соосных лопастей 8 с эллиптическими шестернями 10, 11 и двумя парами цилиндрических шестерен 15, жестко закрепленных на промежуточных подвижных валах, расположенных по обе стороны торцевых крышек 2 в диаметрально-противоположном направлении между торцевыми пустотелыми крышками, входящими в зацепление с цилиндрическими шестернями 16, закрепленными на концах подвижного выходного вала 18, обеспечивавших синхронизацию и вращение симметричных пар лопастей 8 в противоположных направлениях, что обеспечивает сбалансированность инерционных нагрузок при вращении лопастей и дает возможность как в осевом, так и в диаметральном направлении увеличивать объем двигателя и повысить его надежность и кпд. Данную роторную машину можно использовать как насос, компрессор и ДВС.Thus, the design of the engine and the coupling mechanism of the coaxial blades 8 with elliptical gears 10, 11 and two pairs of cylindrical gears 15, rigidly mounted on the intermediate movable shafts located on both sides of the end caps 2 in the diametrically opposite direction between the end hollow covers included in meshing with cylindrical gears 16, mounted on the ends of the movable output shaft 18, providing synchronization and rotation of the symmetrical pairs of blades 8 in opposite directions, which ensures the balance of inertial loads during the rotation of the blades and makes it possible both in the axial and in the diametrical direction to increase the volume of the engine and increase its reliability and efficiency. This rotary machine can be used as a pump, compressor and internal combustion engine.

Claims

A rotary machine comprising a cylindrical hollow body with two end caps and two end hollow cylindrical covers, each of which is equipped with first covers, side disks, an output shaft, hollow shafts, a movement conversion mechanism with elliptical gears and rotary blades mounted in the housing, characterized in that it is equipped with an additional cylindrical hollow body with an end wall, intermediate shafts, cylindrical gears and second covers, while in the hubs are coaxially mounted on bearings along a pair of hollow shafts with monolithic side disks, to which the blades are rigidly fixed in the diametrically symmetric direction and fixed by second covers, and two pairs of elliptical gears, each pair is rigidly mounted on the ends of hollow shafts with monolithic side disks on both sides end caps and engages with another pair of elliptical gears rigidly mounted on the intermediate shafts in a diametrically symmetrical direction on the bearings between the end and end hollow cylindrical covers, moreover, on each intermediate shaft, it is rigidly fixed along a cylindrical gear, which engages with the same pair of gears, rigidly fixed at the ends of the output shaft mounted on bearings passing through hollow shafts with monolithic side disks, end partition, end and end hollow cylindrical covers and fixed first covers.