RU35370U1 - Роторная энергетическая установка - Google Patents

Description

Роторная энергетическая установка

Изобретение относится к машиностроительной промышленности и может быть использовано в энергетике для преобразования энергии пара, сжатого газа или жидкостей под давлением в механическую энергию, например для привода электрических генераторов, насосов, вентиляторов и т.п., а также для получения сжатых газов и жидкостей при использовании ее в качестве насоса, т.е. установка обратима.

Известны шестеренные насосы-двигатели, включаюпще два шестеренных ротора одинакового диаметра, находяпщхся в зацеплении друг с другом, помещенные в корпус, охватываюпщй роторы с малым зазором между ними и корпусом, входные и выходные патрубки, расположенные по разные стороны от зоны зацепления шестерен-роторов 1, стр. 258-259.

Такие насосы при использовании их в качестве двигателей с работой на сжатом газе или паре характеризуются значительными тепловыми потерями, вследствие больших поверхностей зубьев роторов, малыми объемными и эффективными к.п.д. Шестеренные насосы-двигатели имеют большие турбулентные потери в зоне нагнетания при раскрытии каждой пары зубьев.

Двигатели подобного типа для предотвращения больших радиальных нагрузок, прогиба валов и, как следствие, заклинивания шестерен, т.е. снижения надежности, нуждаются в специальных способах разгрузки роторов 1, стр. 259.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому резу.пьтату является насос-гидромотор фирмы «Pratt (Франция), содержащий две боковых цилиндрических шестерниротора, расположенные противоположно друг другу относительно средней шестерни-ротора того же диаметра, помещенкп 1е в корпус, охватывающий роторы с малым зазором между ними и корпусом, входные и выходные патрубки, подходяпще к местам соприкосновения шестерен-роторов, причем патрубки одноименного назначения расположены диаметрально противоположно относительно центральной шестерни-ротора 1, стр. 269.

2003107395

iiilillippPpillJIH

М.кл.7Р01С1/00

Основной недостаток при использовании насоса-двигателя такого типа, когда в качестве рабочего тела используется пар, являются потери тепла через большие поверхности зубьев, а также турбулентные потери при раскрытии каждой пары зубьев в зоне нагнетания. Таких пар много, что и предопределяет низкий к.п.д.

Задачей изобретения является повышение к.п.д. роторной энергетической установки.

С)тцность изобретения состоит в том, что в роторной энергетической установке, включающей два боковых цилиндрических ротора, расположенных противоположно друг другу относительно среднего ротора, помещенные в корпус, охватываюпщй роторы с малым зазором между ними и корпусом, входные и выходные патрубки, подходяпще к местам соприкосновения боковых роторов со средним, причем патрубки одноименного назначения расположены диаметрально противоположно относительно центрального ротора, согласно, изобретению роторы выполнены в виде гладких цилиндров с возможностью качения их образующих поверхностей друг по другу без скольжения, средний ротор имеет лопасти, выполненные в виде эвольвентных зубьев, а боковые роторы имеют впадины эвольвентного профиля. Для увеличения крутящего момента целесообразно средний ротор выполнять с диаметром, по крайней мере, больще в два раза по сравнению с боковыми роторами.

Схема ротационной паровой машины показана на фиг. 1, сечение «Б-Б на фиг. 2. На фиг. 2 сечение «С-С на фиг. 1.

Роторная паровая машина содержит два боковых гладких цилиндрических ротора 1, 2, расположенных противоположно друг другу относительно среднего ротора 3, помещенные в корпус 4, охватываюпщй роторы с малым зазором между ними и корпусом, входные «а и выходные «б патрубки, подходящие к местам соприкосновения боковых роторов со средним ротором, причем патрубки одноименного назначения расположены диаметрально противоположно относительно среднего ротора. На каждом валу роторов устанавливаются синхронизирующие шестерни 5, позволяющие

согласовать угловые скорости роторов и обеспечить их качение друг по другу без проскальзывания.

Средний ротор 3 имеет лопасти 6, 7, 8, 9, выполненные в виде эвольвентных зубьев, а роторы 1, 2, соответствуюпще впадины, профилированные как обычные впадины зубчатого зацепления. Если средний ротор имеет четьфе лопасти, а диаметр его в два раза больше боковых, то они должны иметь по две впадины.

Межцентровые расстояния «А (фиг. 2) синхронизирующих шестерен 5, обеспечивающих качение цилиндрических поверхностей роторов 1, 2 и 3 (фиг. 1) без скольжения друг по другу, рассчитываются по обычной формуле:

A 2, стр. 91, где:

ш - модуль синхронизирующих шестерен. Целесообразно лопасти среднего ротора 3 и впадины боковых роторов 1 и 2 (фиг. 1) выполнять с таким же модулем;

zi - число зубьев центральной синхронизирующей шестерни;

Z2 - число зубьев боковых синхронизирующих шестерен.

Для уменьшения относительных потерь пара между лопастями 6,7, 8,9 и корпусом 4 (фиг. 1) модуль «ш назначается, по крайней мере, не менее 5. Для лучшей технологичности изготовления и сборки (получается симметричная конструкция роторов 1 и 2) «Z2 принимается из ряда 18, 20, 22,24... Соответственно «zi - 36,40,44,48...

Диаметр «D среднего ротора 3 назначается равным , а боковых роторов . В этом случае при вращении валов машины гладкие цилиндрические роторы 1, 2 и 3 катятся друг по другу без скольжения, обеспечивая хорошее уплотнение, минимальные тепловые потери и отсутствие износа роторов.

Паровая машина работает следующим образом: пар поступает в машину через впускные патрубки «а (фиг.1) в рабочие камеры «в, образованные корпусом 4, цилиндрическим телом ротора 3, лопастями 6 и 8 на среднем роторе и лопастями 7 и 9, находящемся в пазу боковых роторов 1, 2. Таким образом, одни из сторон рабочих камер «в замкнуты роторами 1 и

3, а также роторами 2 и 3, при этом давление на лопасти 7 и 9 и соответствующие впадины боковых роторов 1 и 2 направлены в противоположные стороны и полностью уравновешиваются. Другие стороны камер «в, замкнутые лопастями 6 и 8, испытывают действие движущих сил «Р, определяемых произведением удельного давления пара «р па площадь лопастей 6 и 8. Движущие силы «Р создают пару сил или крутящий момент «М, который и вращает средний ротор 3. Через синхронизирующие щестерни 5 вращение передается роторам 1 и 2. В периоды, когда лопасти ротора 3 занимают любое промежуточное положение, уплотнение рабочих камер осуществляется цилиндрами «D и «d роторов, катящихся друг по другу без взаимного проскальзывания. После поворота на некоторый угол среднего ротора 3 в работу вступают следующие по направлению вращения лопасти, которые образуют свои рабочие камеры. Каждый зуб ротора 3 пропускается впадинами боковых роторов без нарущения з шотнения.

Между патрубками «а и «б всегда находится, по крайней мере, одна лопасть, что обеспечивает постоянство крутящего момента «М и отсутствие «мертвого положения роторов. Вследствие того, что поверхность цилиндрической части роторов 1, 2 и 3 значительно менъще поверхности соответствующих цилиндрических шестерен того же модуля, тепловые потери снижаются. Кроме того, турбулентные потери при раскрытии каждой пары лопастей в зоне нагнетания (в месте соприкосновения роторов друг с другом) уменьшаются в несколько раз в связи с уменьшившимся количеством зубьев (лопастей). Таким образом, к.п.д. машины в целом заметно увеличивается.

Источники информации:

1.Т.М. Башта и др. Объемные гидравлические приводы. Под. Ред. Т.М. Башты -М.: «Машиностроение, 1968

2.Я.М. Павлов Детали машин. 3-е издание. -Л.: «Машиностроение, 1969.

Авторы-заявители; В.И.Д юленков,

Claims (2)

1. Роторная энергетическая установка, включающая два боковых цилиндрических ротора, расположенных противоположно друг другу относительно среднего ротора, помещенные в корпус, охватывающий роторы с малым зазором между ними и корпусом, входные и выходные патрубки, подходящие к местам соприкосновения боковых роторов со средним, причем патрубки одноименного назначения расположены диаметрально противоположно относительно среднего ротора, отличающаяся тем, что роторы выполнены в виде гладких цилиндров с возможностью качения их образующих поверхностей друг по другу без скольжения, средний ротор имеет лопасти, выполненные в виде эвольвентных зубьев, а боковые роторы имеют соответствующие впадины эвольвентного профиля.

2. Роторная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что средний ротор имеет диаметр, по крайней мере, больше в два раза по сравнению с боковыми роторами.