RU2338070C2 - Rotor machine - Google Patents
Rotor machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338070C2 RU2338070C2 RU2006127234/06A RU2006127234A RU2338070C2 RU 2338070 C2 RU2338070 C2 RU 2338070C2 RU 2006127234/06 A RU2006127234/06 A RU 2006127234/06A RU 2006127234 A RU2006127234 A RU 2006127234A RU 2338070 C2 RU2338070 C2 RU 2338070C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- partition
- movable
- partitions
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при проектировании роторных двигателей для преобразования энергии рабочего тела (газа, пара или жидкости) в механическую работу, а также при проектировании роторных двигателей внутреннего сгорания, роторных двигателей внешнего сгорания, насосов, гидронасосов, компрессоров и гидрокомпрессоров.The invention relates to power engineering and can be used in the design of rotary engines for converting the energy of the working fluid (gas, steam or liquid) into mechanical work, as well as in the design of rotary internal combustion engines, rotary external combustion engines, pumps, hydraulic pumps, compressors and hydraulic compressors.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий статор с внутренней цилиндрической поверхностью, камеру сгорания, ротор с профилированной внешней поверхностью, выполненный с кулачковыми выступами, имеющими возможность контакта с внутренней цилиндрической поверхностью статора, и перегородки, установленные в статоре вблизи камеры сгорания и выполненные с возможностью перемещения и контакта с профилированной внешней поверхностью ротора, а разделительная перегородка расположена между впускным и выпускным отверстиями, причем внутренность статора, ротор и перегородки образуют переменные объемы, а камера сгорания выполнена из предкамеры и основной камеры, где основной камерой является один из переменных объемов статора. При этом предкамера размещена на статоре и выполнена с отверстиями, а на роторе выполнены каналы, имеющие возможность взаимодействовать с отверстиями предкамеры, внутренней поверхностью статора и переменными объемами статора (см. RU 2271456 С1, 10.03.2006, F01C 1/356).Known rotary internal combustion engine containing a stator with an inner cylindrical surface, a combustion chamber, a rotor with a profiled outer surface, made with cam protrusions having contact with the inner cylindrical surface of the stator, and partitions mounted in the stator near the combustion chamber and made with the possibility of movement and contact with the profiled outer surface of the rotor, and the dividing wall is located between the inlet and outlet openings, pr why the interior of the stator, the rotor and the partitions form variable volumes, and the combustion chamber is made of a pre-chamber and a main chamber, where the main chamber is one of the variable volumes of the stator. In this case, the pre-chamber is placed on the stator and is made with holes, and channels are made on the rotor that can interact with the holes of the pre-chamber, the inner surface of the stator and the variable volumes of the stator (see RU 2271456 C1, 03/10/2006, F01C 1/356).
Однако недостатком данного двигателя является присутствие в конструкции подвижных перегородок, осуществляющих возвратно-поступательные движения, что ограничивает быстроходность двигателя. Также недостатком является наличие ротора с кулачковыми выступами, уменьшающими свободный внутренний объем двигателя.However, the disadvantage of this engine is the presence in the design of movable partitions that perform reciprocating movements, which limits the speed of the engine. Another disadvantage is the presence of a rotor with cam protrusions, which reduce the free internal volume of the engine.
Частично указанные недостатки устранены в патенте US 928506, 20.07.1909. По данному патенту роторная машина, используемая в качестве двигателя, содержит статор, герметично закрытый с торцов, имеющий впускное и выпускное отверстия и оборудованный подвижными перегородками, а также образованные в статоре свободные переменные внутренние объемы, ротор с выступами, причем ротор выполнен в виде тела вращения, на котором выступы выполнены в виде лопастей, а подвижные перегородки выполнены с прорезями, причем перегородки имеют возможность вращения и имеют кинематическую связь с ротором, например, с помощью редуктора, причем эта связь выполнена таким образом, что лопасть ротора в момент прохождения через перегородку попадает в ее прорезь, при этом лопасти ротора имеют возможность герметичного контакта с поверхностью ротора и герметичного контакта со статором.Partially indicated disadvantages are eliminated in the patent US 928506, 07.20.1909. According to this patent, a rotary machine used as an engine comprises a stator sealed at its ends, having an inlet and outlet openings and equipped with movable partitions, as well as free variable internal volumes formed in the stator, a rotor with protrusions, the rotor being made in the form of a body of revolution on which the protrusions are made in the form of blades, and the movable partitions are made with slots, and the partitions are rotatable and have a kinematic connection with the rotor, for example, using a gearbox moreover, this connection is made in such a way that the rotor blade at the moment of passing through the baffle falls into its slot, while the rotor blades have the possibility of tight contact with the surface of the rotor and tight contact with the stator.
Однако недостатком данной роторной машины является нарушение герметичности перегородок в процессе прохождения лопасти ротора через прорезь вращающейся перегородки, так как при подходе лопасти к перегородке прорезь соединяет две до этого разделенные полости статора, в которых находятся газы с разными давлениями.However, the disadvantage of this rotary machine is a violation of the tightness of the partitions during the passage of the rotor blade through the slot of the rotating partition, since when the blade approaches the partition, the slot connects two previously separated stator cavities in which gases with different pressures are located.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) принята роторная машина, содержащая статор, герметично закрытый с торцов, имеющий впускное и выпускное отверстия и подвижную перегородку с прорезью, расположенную в статоре с возможность вращения, а также образованные в статоре переменные внутренние объемы, ротор, выполненный в виде тела вращения с лопастями, связанный с подвижной перегородкой с возможностью прохода лопасти через прорезь перегородки, при этом прорезь в перегородке в сечении по окружности вращения имеет форму параллелограмма (см. DE 19509913 А1, 19.09.1996, F01C 3/02).As the closest analogue (prototype), a rotary machine is adopted, containing a stator hermetically sealed at the ends, having an inlet and outlet openings and a movable partition with a slot located in the stator with the possibility of rotation, as well as variable internal volumes formed in the stator, a rotor made in the form of a body of revolution with blades connected with a movable partition with the possibility of passage of the blade through the slot of the partition, while the slot in the partition in the section along the circumference of rotation has the shape of a parallelogram (see DE 19509913 A1, 09/19/1996, F01C 3/02).
Однако недостатком данной роторной машины также является нарушение герметичности.However, the disadvantage of this rotary machine is also a leakage.
Указанные недостатки отсутствуют в предлагаемой схеме роторной машины. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в сохранении герметичности подвижного соединения «лопасть ротора - перегородка» в процессе прохождения лопасти ротора через прорезь перегородки, что позволит повысить кпд роторной машины.These disadvantages are absent in the proposed rotary machine design. The technical result to which the invention is directed is to maintain the tightness of the movable connection “rotor blade - partition” during the passage of the rotor blade through the slot of the partition, which will increase the efficiency of the rotor machine.
Указанный результат достигается в роторная машине, содержащей статор, герметично закрытый с торцов, имеющий впускное и выпускное отверстия и подвижную перегородку с прорезью, расположенную в статоре с возможность вращения, а также образованные в статоре переменные внутренние объемы, ротор, выполненный в виде тела вращения с лопастями, связанный с подвижной перегородкой с возможностью прохода лопасти через прорезь перегородки, при этом прорезь в перегородке в сечении по окружности вращения имеет форму параллелограмма, согласно изобретению лопасть ротора в поперечном сечении представляет собой многоугольник, две стороны которого равны между собой и имеют возможность контактировать с торцевой поверхностью статора, а, по крайней мере, один из углов многоугольника, прилегающий к каждой из указанных сторон, равен тупому углу упомянутого параллелограмма, при этом контакт между внутренней поверхностью статора и подвижными перегородками, между внутренней поверхностью статора и конструкцией ротора, перегородками и лопастями ротора является герметичным.This result is achieved in a rotary machine containing a stator, hermetically sealed at the ends, having an inlet and outlet openings and a movable partition with a slot located in the stator with the possibility of rotation, as well as variable internal volumes formed in the stator, a rotor made in the form of a body of revolution with blades associated with a movable partition with the possibility of passage of the blade through the slot of the partition, while the slot in the partition in the section along the circumference of rotation has the shape of a parallelogram, according to the invention The rotor blade in cross section is a polygon, the two sides of which are equal and have the ability to contact the end surface of the stator, and at least one of the corners of the polygon adjacent to each of these sides is equal to the obtuse angle of the above parallelogram, this contact between the inner surface of the stator and the movable partitions, between the inner surface of the stator and the design of the rotor, partitions and rotor blades is tight.
Кроме того, перегородка может быть выполнена в виде кольца с прорезями с возможностью осуществления функции двух подвижных перегородок, при этом лопасть ротора в поперечном сечении представляет собой шестиугольник, угол которого, образованный сторонами шестиугольника, одна из которых контактирует с торцевой поверхностью статора, равен тупому углу параллелограмма.In addition, the partition can be made in the form of a ring with slots with the possibility of the function of two movable partitions, while the rotor blade in cross section is a hexagon, the angle of which, formed by the sides of the hexagon, one of which is in contact with the end surface of the stator, is equal to an obtuse angle parallelogram.
Кроме того, герметичный контакт между внутренней поверхностью статора и подвижными перегородками, между внутренней поверхностью статора и конструкцией ротора, перегородками и лопастями ротора может осуществляться бесконтактным «гребешковым уплотнением».In addition, tight contact between the inner surface of the stator and the movable partitions, between the inner surface of the stator and the design of the rotor, the partitions and rotor blades can be carried out by a non-contact “comb seal”.
Конструктивная схема предлагаемой роторной машины иллюстрируется чертежами.The structural diagram of the proposed rotary machine is illustrated by drawings.
На фиг.1, 2, 3 изображена роторная машина, выполненная в варианте роторного двигателя для преобразования энергии рабочего тела (газа, пара или жидкости) в механическую работу с одной подвижной перегородкой.Figure 1, 2, 3 shows a rotary machine, made in the form of a rotary engine for converting the energy of the working fluid (gas, steam or liquid) into mechanical work with one movable partition.
На фиг.1 изображен общий вид роторной машины (со снятым торцом статора).Figure 1 shows a General view of a rotary machine (with the end face of the stator removed).
На фиг.2 изображен разрез по А-А фиг.1.In Fig.2 shows a section along aa of Fig.1.
На фиг.3 изображена схема (последовательные положения «а б, в, г, д, е») прохождения лопасти ротора через прорезь подвижной перегородки.Figure 3 shows a diagram (sequential position "a b, c, d, e, e") of the passage of the rotor blade through the slot of the movable partition.
На фиг.4, 5, 6 изображена роторная машина, выполненная в варианте роторного двигателя для преобразования энергии рабочего тела (газа, пара или жидкости) в механическую работу с подвижной перегородкой, исполненной в виде кольца.Figure 4, 5, 6 shows a rotary machine, made in the form of a rotary engine for converting the energy of the working fluid (gas, steam or liquid) into mechanical work with a movable partition made in the form of a ring.
На фиг.4 изображен общий вид роторной машины.Figure 4 shows a General view of a rotary machine.
На фиг.5 изображен разрез по А-А фиг.4.Figure 5 shows a section along aa figure 4.
На фиг.6 изображена схема (последовательные положения «а б, в, г, д) прохождения лопасти ротора через прорези кольца - подвижной перегородки.Figure 6 shows a diagram (sequential position "a b, c, d, e) of passage of the rotor blade through the slot of the ring - a movable partition.
Роторная машина (фиг.1, 2, 3) состоит из статора 1 с внутренней круговой цилиндрической поверхностью, герметично закрытого с торцов, ротора 2 с выступами в виде лопастей 3 и 4, выполненного в виде тела вращения с образующей боковой поверхностью, равной или эквидистантной окружности диска, который выполняет роль подвижной перегородки 6. Подвижная перегородка (диск) 6 расположена в приливе 5 статора 1. В перегородке 6 имеется прорезь 7. Лопасти 3 и 4 в поперечном сечении представляют собой многоугольник. Для данного варианта роторной машины многоугольником является параллелограмм с углами при вершинах отличными от прямого. Подвижная перегородка 6 расположена перпендикулярно плоскости вращения ротора 2. Прорезь 7 в перегородке 6 в сечении по окружности вращения имеет также форму параллелограмма, аналогичного параллелограмму поперечного сечения лопасти, то есть аналогичного по углам (по математическому определению является подобным). По размерам сторон параллелограмм в перегородке является большим, чем параллелограмм лопасти, настолько, чтобы лопасть гарантировано проходила через прорезь перегородки. По обе стороны от подвижной перегородки 6, вблизи нее, выполнены впускное 8 и выпускное 9 отверстия. Полость в статоре 1, находящаяся между подвижной перегородкой 6 и лопастью 3 ротора 2 и соединенная с впускным 8 отверстием, образует камеру 10 переменного расширяющегося объема. Полость в статоре 1, находящаяся между подвижной перегородкой 6 и лопастью 4 ротора 2 и соединенная с выпускным 9 отверстием, образует камеру 11 переменного уменьшающегося объема. Полость в статоре 1, находящаяся между двумя лопастями 3 и 4, образуют камеру 12 постоянного объема. Ротор 2 имеет выходной вал 13. Ротор 2 и перегородка 6 соединены кинематической связью, выполненной в виде редуктора 14. Соединение подвижной перегородки 6 с ротором 2 может быть также осуществлено через блок управления.The rotor machine (Figs. 1, 2, 3) consists of a
Работа роторной машины происходит следующим образом.The operation of the rotary machine is as follows.
Исходное положение (для примера, как показано на фиг.1). Лопасть 3 ротора 2 находится против часовой стрелки от впускного 8 отверстия. Впускное 8 отверстие соединено с камерой 10. Выпускное отверстие 9 соединено с камерой 11, где давление близко к давлению окружающей среды (при выпуске отработанного рабочего тела в атмосферу).Starting position (for example, as shown in figure 1). The
Рабочий ход. Рабочее тело под давлением через впускное 8 отверстие поступает в камеру 10, давит на лопасть 3 ротора 2, создавая момент силы и заставляя ротор 2 поворачиваться против часовой стрелки (как показано на фиг.1) и совершать механическую работу. При повороте ротора 2 лопасть 4 уменьшает объем камеры 11 и через отверстие 9 вытесняет находящееся там отработанное (с пониженным давлением) рабочее тело за пределы объема статора 1. При дальнейшем повороте ротора 2 лопасть 4 последовательно пересекает выпускное 9 отверстие, подвижную перегородку 6 и впускное 8 отверстие и при этом вошедшее внутрь (в камеру 10) рабочее тело оказывается запертым в камере 12 постоянного объема до тех пор, пока данный объем не окажется соединенным с выпускным 9 отверстием. Далее цикл повторяется.Working move. The working fluid under pressure through the inlet 8 hole enters the
Роторная машина позволяет осуществлять реверс при впуске рабочего тела в выпускное 9 отверстие и при выпуске отработанного рабочего тела во впускное 8 отверстие. Ротор 2 при этом будет вращаться по часовой стрелке.The rotary machine allows reverse at the inlet of the working fluid into the
Роторная машина, выполненная в варианте с подвижной перегородкой, исполненной в виде кольца (фиг.4, 5, 6), состоит из статора 1 с внутренней круговой цилиндрической поверхностью, герметично закрытого с торцов, ротора 2 с выступами в виде лопастей 3, 4, 15, 16, выполненного в виде тела вращения с образующей боковой поверхностью, равной или эквидистантной окружности кольца, который выполняет роль подвижной перегородки 6. Подвижная перегородка (кольцо) 6 расположена в приливе 5 статора 1. В перегородке (кольце) 6 имеются две прорези 7, при этом прорези в перегородках в сечении по окружности вращения имеют форму параллелограмма. Подвижная перегородка (кольцо) 6 выполняет роль двух перегородок. Лопасти 3, 4, 15, 16 в поперечном сечении представляют собой многоугольник. Для данного варианта роторной машины многоугольником является шестиугольник. Каждый из углов шестиугольника, образованный двумя сторонами шестиугольника, одна из которых контактирует с торцевой поверхностью статора, равен тупому углу параллелограмма, который имеет в сечении по окружности вращения прорезь подвижной перегородки (кольца). Перегородка (кольцо) 6 расположена перпендикулярно плоскости вращения ротора 2. По обе стороны от перегородки (кольца) 6, вблизи нее, выполнены впускное 8, 17 и выпускное 9, 18 отверстия. Полости в статоре 1, находящиеся между подвижной перегородкой (кольцом) 6 и лопастями 3, 4, 15, 16 ротора 2 являются камерами 10, 11, 12, 19, 20, 21 переменного и постоянного объема. Таким образом, видно, что данный вариант исполнения роторной машины имеет два независимых контура работы. Ротор 2 имеет выходной вал 13. Ротор 2 и перегородка (кольцо) 6 соединены кинематической связью, выполненной в виде редуктора 14. Соединение подвижной перегородки (кольца) 6 с ротором 2 может быть также осуществлено через блок управления.The rotor machine, made in the embodiment with a movable partition made in the form of a ring (Figs. 4, 5, 6), consists of a
Работа данного варианта роторной машины осуществляется аналогично предыдущему варианту с учетом того, что в этом варианте исполнения роторная машина имеет два независимых контура работы. Два независимых контура работы могут быть использованы для повышения надежности работы и повышения мощности роторной машины.The operation of this version of the rotary machine is carried out similarly to the previous version, taking into account the fact that in this embodiment the rotary machine has two independent operation circuits. Two independent operation loops can be used to increase operational reliability and increase the power of a rotary machine.
Герметичность подвижных соединений конструкции, а именно: «ротор - статор», «лопасти ротора - статор», «подвижная перегородка - статор», «лопасти ротора - подвижная перегородка (в момент прохождения лопасти через прорезь перегородки)», может осуществляться бесконтактным гребешковым уплотнением (лабиринтным уплотнением). То есть эти сопрягаемые поверхности имеют зазор порядка 0,05-0,2 мм, а, по крайней мере, на одну из сопрягаемых поверхностей нанесены микрогребешки с шагом порядка 0,1 мм и менее. Причем, чем выше относительно друг друга скорость перемещения сопрягаемых поверхностей, тем лучше герметичность данного бесконтактного уплотнения.The tightness of the moving joints of the structure, namely: “rotor - stator”, “rotor blades - stator”, “movable baffle - stator”, “rotor blades - movable baffle (at the moment the blade passes through the partition of the baffle)”, can be carried out by non-contact scallop seal (labyrinth seal). That is, these mating surfaces have a gap of the order of 0.05-0.2 mm, and at least one of the mating surfaces has microcrests with a pitch of the order of 0.1 mm or less. Moreover, the higher relative to each other the speed of movement of the mating surfaces, the better the tightness of this non-contact seal.
Использование «гребешкового неконтактного» уплотнения в качестве способа герметизации сопрягаемых подвижных элементах конструкции: «ротор - статор», «лопасти ротора - статор», «подвижная перегородка - статор», «лопасти ротора - подвижная перегородка (в момент прохождения лопасти через прорезь перегородки)», позволяет практически устранить трение и износ рабочих органов роторной машины.The use of "comb non-contact" seals as a method of sealing mating movable structural elements: "rotor - stator", "rotor blades - stator", "movable baffle - stator", "rotor blades - movable baffle (at the moment the blade passes through the partition of the baffle) ", Allows you to virtually eliminate the friction and wear of the working bodies of the rotary machine.
Наличие только вращающихся рабочих элементов позволяет в предложенном устройстве достигать больших значений оборотов выходного вала, а значит снимать с него большую удельную мощность.The presence of only rotating working elements allows the proposed device to achieve large values of the revolutions of the output shaft, and therefore remove from it a large specific power.
Предложенная конструкция может быть использована при проектировании двигателей, использующих энергию рабочего тела, находящегося под давлением (сжатый газ, пар, жидкость), а также при проектировании роторных тепловых двигателей, насосов, гидронасосов, компрессоров и гидрокомпрессоров.The proposed design can be used in the design of engines using the energy of a working fluid under pressure (compressed gas, steam, liquid), as well as in the design of rotary heat engines, pumps, hydraulic pumps, compressors and hydraulic compressors.
Технический результат заключается в сохранении герметичности подвижного соединения «лопасть ротора - перегородка» в процессе прохождения лопасти ротора через прорезь перегородки. Поскольку отсутствует непосредственный контакт между подвижными частями двигателя (в варианте «гребешкового уплотнения»), то двигатель может развивать более высокие обороты и соответственно большую мощность, а также резко снизится его износ, что позволит повысить кпд роторной машины.The technical result consists in maintaining the tightness of the movable connection "rotor blade - partition" in the process of passing the rotor blade through the slot of the partition. Since there is no direct contact between the moving parts of the engine (in the “comb seal” version), the engine can develop higher revolutions and, accordingly, more power, and its wear will decrease sharply, which will increase the efficiency of the rotor machine.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006127234/06A RU2338070C2 (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Rotor machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006127234/06A RU2338070C2 (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Rotor machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006127234A RU2006127234A (en) | 2008-02-10 |
RU2338070C2 true RU2338070C2 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=39265652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006127234/06A RU2338070C2 (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Rotor machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2338070C2 (en) |
-
2006
- 2006-07-26 RU RU2006127234/06A patent/RU2338070C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006127234A (en) | 2008-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4047856A (en) | Rotary steam engine | |
AU8248698A (en) | A vane type rotary engine | |
RU2346163C2 (en) | Rotary engine | |
US8714951B2 (en) | Fluid energy transfer device | |
JP2004511707A (en) | Speed type and positive displacement type rotary device | |
RU2338070C2 (en) | Rotor machine | |
US20170260981A1 (en) | Segmented rotor form for superchargers and expanders | |
EP1226337A1 (en) | Rotary piston engine/positive displacement apparatus | |
RU2538990C1 (en) | Rotor-piston internal combustion engine | |
RU2670475C1 (en) | Rotary vane device | |
RU2282063C1 (en) | Rotary machine | |
RU2491432C2 (en) | Vaned rotor engine with outrigger combustion chamber and disc-type valve control system (versions) | |
RU2654555C1 (en) | Sixty-rock rotary-pulse internal combustion engine | |
RU2135778C1 (en) | Rotary machine | |
RU2150589C1 (en) | Rotary engine | |
WO1988001696A1 (en) | Trochoidal gas processing devices | |
US20230392542A1 (en) | A rotary drive apparatus | |
RU2152522C1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
RU2199668C1 (en) | Positive displacement machine | |
EA045971B1 (en) | ROTOR PUMP (OPTIONS) | |
NL1004426C1 (en) | Reversible rotary volume-expansion engine, compressor or pump | |
RU2190106C2 (en) | Rotary engine (versions) | |
US20120067324A1 (en) | Toroidal internal combustion rotary engine | |
RU30878U1 (en) | Rotary compressor | |
EP0046946B1 (en) | Universal rotating machine for expanding or compressing a compressible fluid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100727 |