Роторно-лопатева машина

1. Роторно-лопатева машина, що містить корпус із циліндричною порожниною, впускним й випускним вікнами, свічку запалювання, вал, два лопатевих ротори, розміщених усередині циліндричної порожнини, вихідний вал, установлений у корпусі механізм синхронізації обертання роторів і вихідного вала, що з'єдн ує елементи зубчастої передачі внутрішнього зачеплення з кулісним ме U 2 (19) 1 3 38437 4 цях і лопатевих роторах, що розділяють внутрішній Як підшипники для лопатевих роторів, ви хіднооб'єм корпуса на ізольовані одна від одної порожго вала й р ухливої шестірні механізму синхронізанини, свічку запалювання й механізм періодичної ції обертання роторів і вихідного вала застосовані зміни швидкостей і синхронізації обертання ротопідшипники кочення. рів і вихідного вала. Механізм синхронізації оберЗастосування кривошипно-кулісного механізму тання роторів і вихідного вала виконано у вигляді в сполученні із зубчастою передачею дозволяє встановленого на внутрішньому кінці вихідного число площин обертання елементів механізму вала водила з зубчастими колісьми, що вільно синхронізації обертання роторів і вихідного вала, обертаються на півосях, на дисках яких установщо вільно обертаються, знизити до двох, що збілені півосі й нерухоме зубчасте колесо, що вхольшує надійність у порівнянні із прототипом на дить у зачеплення із зубчастими колісьми, устанопорядок. Установка лопатевих роторів на вихідновленими на водилі. Водила на кінцях валів з му валу, р ухливої шестірні на кривошипі вихідного роторами мають радіальний паз, через який провала звільняє конструкцію від додаткового вала й ходять півосі, установленні в диски зубчастих коспрощує балансування рухливи х елементів. Усталю. Недоліки такого двигуна полягають у наступновка трьох лопатевих роторів у циліндричній поному: рожнині машини дозволяє організувати зміну об'- через велику кількість контактуючих елеменємів таким чином, що в циліндричній порожнині тів виникає зношування зі зниженням надійності; робочі процеси відбуваються в діаметрально про- через наявність обертових у різних площинах тилежних місцях, що приводить до симетричності рухливих шестірень складно балансувати мехатеплових навантажень на корпус, забезпечуючи нізм періодичної зміни швидкостей і синхронізації стабілізацію характеристик роторно-лопатевої обертання роторів і вихідного вала; машини. - нерівномірність і несиметричність теплових Роторно-лопатева машина і її робота схемно навантажень на окремі ділянки корпуса й рухливі представлені на рисунках. На Фіг.1 - поздовжній деталі створюють труднощі для стабільної роботи розріз роторно-лопатевої машини, Фіг.2 - поперероторно-лопатевої машини. У порівнянні з роторчний розріз по перетину А-А, Фіг.3 - поперечний ним двигуном по а. с. СРСР Net 318704 у конструрозріз по перетину В-В, Фіг.4 - циклоїди перемікції механізму синхронізації обертання роторів і щення центрів півосей ланки зв'язку 1 в співвідновихідного вала за заявкою RUNB99101983 застошенні зачеплення рухливої шестірні до нерухомої совані елементи більш надійного й технологічно як 3/4, при повороті вихідного вала на 90° навколо устаткованого зубчастого зачеплення. Однак, заосі обертання від умовного 0 (нуля), прийнятого за міна куліси, що вільно обертається, на два зубчаспочаток відліку. Фіг.5 - Фіг.11 - вид лопатей (по тих колеса із півосями й водила, що вільно оберперетину А-А) та центрів півосей роликів по перетаються у різних площинах, не вирішують питання тину В-В від умовного 0° (нуля град.) на Фіг.5 та спрощення балансування механізму синхронізації. через кожні 90° до 540° на Фіг.11. Ставиться задача удосконалення роторноРоторний двигун (Фіг.1, Фіг.2, Фіг.3) містить колопатевої машини, у якої зміна схеми механізму рпус 1 із циліндричною порожниною, стінки якої синхронізації обертання роторів і вихідного вала разом з лопатями й роторами утворюють дві рободозволяє зробити симетричними механічні й тепчі камери, розташовані дзеркально щодо осі, яка лові навантаження на механізм і корпус машини, з'єднує дві протилежно розташовані свічки запащо спрощують балансування й підвищують надійлювання. У корпусі 1 виконані: всмоктувальне вікність. но 2, свічка запалювання 3 і випускне вікно 4 перВирішується поставлена задача тим, що в рошої робочої камери й всмоктувальне вікно В, торно-лопатевій машині, що містить корпус із цисвічка запалювання 6 і випускне вікно 7 другої роліндричною порожниною, впускним і випускним бочої камери. У циліндричній порожнині корпуса 1 вікнами, свічку запалювання, два лопатевих роторозміщено коаксіально вихідному валу 8 лопатеві ри, розміщених усередині циліндричної порожниротори 9, 10, 11, жорстко закріплені на співвісних ни, вихідний вал, установлений у корпусі механізм валах 12, 13, 14, що мають на вільних кінцях кулісинхронізації обертання ротор» і вихідного вала, си 15, 16, 17. На шийці кривошипа збірного вихідщо поєднує елементи зубчастої передачі внутрішного вала 8 на підшипнику 18 установлена ланка нього зачеплення з кулісним механізмом, у якого зв'язку 19, на зовнішній циліндричній ділянці якої зовнішнє колесо закріплене на корпусі, а на диску виконано шестірню 20 зовнішнього зачеплення, з внутрішнього рухливого колеса зубчастої передачі передаточним відношенням 3:4 із шестірнею 21 закріплена піввісь кулісного механізму, уведена в внутрішнього зачеплення, установленої нерухомо направляючий паз куліси, та згідно з пропозицією в корпусі 22 механізму синхронізації обертання в циліндричну порожнину корпуса поміщено третій лопатевих роторів 9, 10, 11 і вихідного вала 8. З лопатевий ротор і всі лопатеві ротори розміщені можливістю здійснення обертально-поступального соосно на вихідному валу, при цьому вихідний вал руху в кулісах 15, 16, 17 розміщені ролики 23, 24, виконаний із кривошипом, на шийці якого розмі25 на півосях 28, 27, 28, запресованих у диск цилішено рухливу шестірню механізму синхронізації ндричної ділянки ланки зв'язку 19 через 120°, на обертання роторів і вихідного вала, на диску якої рівній відстані від осі обертання. Вихідний вал, додатково закрашено дві півосі й кожна із трьох установлений на підшипниках 29, 30, лопатеві ропівосей уведена в паз окремої куліси, жорстко затори - на підшипниках 31, 32, 33, 34. кріпленої на кожному лопатевому роторі, а в корПринцип дії роторно-лопатевої машини заснопусі додатково виконані і протилежно розміщені ваний на закономірності переміщення роликів 23, впускне і випускне вікна й свічка запалювання. 24, 25 на півосях 28, 27, 28 ланки зв'язку 19 у кулі 5 38437 6 сах 15,16,17 по хордах а-b, b-с, c-d, Фш, (див. Фіг.4 c-d через куліси 16,17 зміщують уповільнено на 2° разом з Фіг.3), де відображені сліди осей у кулісах від осі обертання лопаті 9,11 до положення, указапри взаємодії рухливої шестірні 20 ланки зв’язку ного на Фіг.7, де вихідний вал повернутий на 180° 19 з шестірнею 21 внутрішнього зачеплення від від початкового положення, показаного на Фіг.5. умовного 0(нуля) до 90° оберту ви хідного валу 8. У При цьому: початковий момент лопатеві ротори й елементи - у просторі між лопатями 10-11 почався „ВИмеханізму синхронізації обертання лопатевих роПУСК" продуктів згоряння через вікно 7; торів і вихідного вала 8 займають положення відо- між лопатями 10-9 закінчився „СТИСК"; бражене на Фіг.5. При цьому: - мок лопатями 9-11 триває „ВИПУСК” газів, які - у просторі між лопатями 11 та 9 закінчено відпрацювали, через вікно 4, що переходить у пепроцес „РОЗШИРЕННЯ" і почався випуск газів, що рекриття випускного 4 і впускного 5 вікон, назвавідпрацювали, через вікно 4; ний „ВИРІВНЮВАННЯМ". Під дією махових мас - у просторі між лопатями 11 та 10 закінчився вихідний вал 8 продовжує обертатися проти гопроцес „СТИСК"; динникової стрілки, а ланка зв'язку 19 на кривоши- у просторі між лопатями 10 і 9 триває „ВИпі вала 8 обертається за годинниковою стрілкою, ПУСК”, що переходить у перекриття впускного й взаємодіючи своєю шестірнею 20 з нерухомою випускного вікон, названим процесом „ВИРІВНЮшестірнею 21 до положення, зазначеного на Фіг.8, ВАННЯ". коли вихідний вал 8 повернутий на 270° від початПід дією махових мас збірний вихідний вал 8 кового положення, зазначеного на Фіг.5, і на 90° продовжує обертатися проти годинникової стрілки. від положення, зазначеного на Фіг.7. Ролик 25 на Ланка зв'язку 19 на підшипнику 18, установленому своїй півосі переміщувався прискорено на пологій на кривошипі вала 8, обертається за годинникоділянці хорди с-d і через кулісу 17 перемістив ловою стрілкою, взаємодіючи своєю шестірнею 20 з патевий ротор 11 на 86° щодо осі обертання. Ронерухомою шестірнею 21, переміщує уведені в лик 24 на своїй півосі переміщується уповільнено куліси 16, 16, 17 ролики 23, 24, 25 на своїх півосях, на висхідній ділянці хорди d-а до вершини а, пеодночасно здійснюючи обертальні й поступальні реміщуючи через кулісу 16 лопатевий ротор 10 на рухи по траєкторіях хорд a-b, b-c, d-a до положен2° щодо осі обертання. Ролик 23 на своїй півосі ня, показаного на Фіг.6, де вихідний вал 8 поверпереміщується уповільнено з вершини b по спаднутий на 90° від початкового положення на Фіг.5, ній ділянці хорди b-с, переміщуючи через кулісу 15 при цьому (див. Фіг.3,4): лопатевий ротор 9 на2°. При цьому. - центр ролика 23, уведеного в кулісу 18, вико- у просторі між лопатями 11 й 9 відбулося нану на вільному кінці співвісного вала 12, жорстко „ВСМОКТУВАННЯ" з вікна 5; зчленованого з лопатевим ротором 9, робить при- у просторі між лопатями 11 й 10 відбувся скорений круговий рух по пологій ділянці хорди а„ВИПУСК" через вікно 7; b, переміщуючи лопатевий ротор 9 на кут 86° що- у просторі мок лопатями 10 й 9 від свічки задо осі обертання; палювання 3 подається іскра, відбуваються окисні - центр ролика 24, уведеного в кулісу 16, викопроцеси, запалення, „ЗГОРЯННЯ" робочої суміші. нану на вільному кінці сліввісного вала 13, жорстко Під тиском газів внаслідок згоряння між лопазчленованого з лопатевим ротором 10, робить із тями 9 й 10 лопатевий ротор 9 робить рух „РОБОкрапки d уповільнений круговий рух по спадаючій ЧОГО ХОДУ" на кут 86° до положення, показаного ділянці хорди d-а, переміщуючи лопатевий ротор на Фіг.9, щодо осі обертання від положення, за10 на кут 2° щодо осі обертання; значеного на Фіг.8, переміщуючи прискорено вве- піввісь ролика 25, уведеного в кулісу 17, видений у кулісу 15 ролик 23 на своїй півосі по полоконану на вільному кінці співвюного вала 14, жорсгій ділянці хорди b-с Під впливом півосі 26 ролика тко пов'язаним з лопатевим ротором 11, робить 23 ланка зв'язку 19, що обертається на кривошипі уповільнений круговий рух по висхідній ділянці вала 8, одночасно взаємодіючи своєю шестірнею хорди b-с до крапки с, переміщуючи лопатевий 20 з нерухомою шестірнею 21, повертає вихідний ротор 11 на кут 2° щодо осі обертання. вал 8 на 90° від положення, зазначеного на Фіг.8. При цьому в просторі між лопатями 9 й 10 відРолики 26 й 24 на своїх півосях, переміщуючись по бувається „ВСМОКТУВАННЯ" свіжого заряду з висхідній і спадній ділянках хорд c-d, а-b, змішують вікна 2. У просторі між лопатями 9 й 11 відбувауповільнено на 2° від осі обертання лопаті 11, 10 ється „ВИПУСК" газів, що відпрацювали, через до положення, зазначеного на Фіг.9, де вихідний вікно 4. У просторі між лопатями 11 й 10 від свічки вал 8 повернутий на 360° від початкового полозапалювання 6 подається іскра, відбуваються окиження на Фіг.5. Просторове положення елементів сні процеси, запалення, „ЗГОРЯННЯ" робочої сумдвигуна на Фіг.5 та Фіг.9 збігаються, при цьому: ки. Під тиском газів, що згорають, між лопатями 11 - у просторі між лопатями 9 та 10 закінчено й 10, лопатевий ротор 10 робить прискорений рух „РОЗШИРЕННЯ", почався „ВИПУСК" газів, що від„РОБОЧОГО ХОДУ" на кут 86°, до положення, укапрацювали, через вікно 4; заного на Фіг.7, переміщуючи центр уведеного у - у просторі між лопатями 9 та 11 відбувся кулісу 16 ролика 24 по пологій ділянці хорди d- а, а „СТИСК"; здійснююча обертовий рух на кривошипі вала 8 - у просторі між лопатями 11 та 10 триває ланка зв'язку 19, одночасно взаємодіючи своєю „ВИПУСК" газів, що відпрацювали, через вікно 7, шестірнею 20 з нерухомою шестірнею 21, поверякий переходить у перекриття випускного 7 і впустає ви хідний вал 8 на 90° від положення, указаного кного вікон 2, названий „ВИРІВНЮВАННЯМ". Під на Фіг.6. Ролики 23 й 25 на своїх півосях, перемідією махових мас вихідний вал 8 продовжує оберщуючись по висхідній і спадній ділянках хорд a-b і татися проти годинникової стрілки, а ланка зв'язку 7 38437 8 19 на кривошипі вала 8 обертається за годиннико- у просторі між лопатями 11 й 10 відбувся вою стрілкою, взаємодіючи своєю шестірнею 20 з „СТИСК; нерухомою шестірнею 21 до положення, зазначе- у просторі між лопатями 10 й 9 триває „ВИного на Фіг.10, де вихідний вал 8 повернутий на ПУСК” газів, які відпрацювали, через вікно 4, що 90° від положення, зазначеного на Фіг.9 і на 450° переходить у перекриття випускного 4 і впускного від початкового положення на Фіг.5. Ролик 24 на вікон 5, названий „ВИРІВНЮВАННЯМ". Кінематика своїй півосі перемістився прискорено на пологій механізму синхронізації обертання лопатевих роділянці хорди а-b, і через кулісу 18 перемістив лоторів і вихідного вала така, що збільшується час патевий ротор 10 на кут 86° щодо осі обертання випуску газів, які відпрацювали, (в порівняні з провід положення, указаного на Фіг.9. Ролик 23 на тотипом) вдвічі, що значно підвищує якість очисвоїй півосі перемістився уповільнено на висхідній щення камери від залишків продуктів згоряння. Під ділянці хорди b-с у вершин у с, перемістивши через дією махових мас вихідний вал 8 продовжує оберкулісу 16 лопатевий ротор 9 на 2° щодо осі обертатися рівномірно, а робочі процеси в циліндричтання. Ролик 25 на своїй півосі перемістився упоному корпусі 1 наступного 540° повороту вала 8 вільнено з вершини d по хорді d-а до початку повідбуваються аналогічно описаному вище з різнилогої ділянки, переміщуючи через кулісу 17 цею, що процес „ВСМОКТУВАННЯ" між лопатями лопатевий ротор 11 на 2° щодо осі обертання. При 9 й 10 буде починатись з вікна 5 (а на Фіг.6 почицьому: нався з вікна 2). Через три повних оберти вала 8 - у просторі між лопатями 10 й 11 відбулося елементи двигуна займуть початкове положення, „ВСМОКТУВАННЯ" з вікна 2; зазначене на Фіг.5, а між кожною парою лопатей - між лопатями 10 й 9 відбувається „ВИПУСК" відбудуться по два повних цикли двигуна. через вікно 4; З аналізу роботи механізму синхронізації обе- між лопатями 9 й 11 від свічки 6 подається ісртання роторів і вихідного вала роторно-лопатевої кра, відбуваються окисні процеси, запалення, машини можна дійти висновку: „ЗГОРЯННЯ" робочої суміші. Кінематика механіз- що використання конічної зубчастої передачі му синхронізації обертання лопатевих роторів і дозволяє відмовитись від упорних підшипників, а вихідного вала така, що збільшено час процесу встановлені на підшипниках кочення вихідний вал запалення і згоряння вдвічі (в порівняні з прототита лопатеві ротори дають можливість просто оргапом). Під тиском газів, що розширилися мок лопанізувати охолодження самих теплонапруженних тями 9 та 11, лопатевий ротор 11 робить рух „РОелементів; БОЧОГО ХОДУ на 86° щодо осі обертання від - наявність двох робочих камер дозволяє орположення, зазначеного на Фіг.10, переміщуючи ганізувати зміну об'ємів таким чином, що в циліндкулісою 17 прискорено ролик 25 на своїй півосі по ричній порожнині робочі процеси відбуваються в пологи ділянці хорди d-а. Під впливом ролика 25 діаметрально протилежних місцях, забезпечуючих ланка зв'язку 19, одночасно своєю шестірнею 20 симетричність теплових навантажень на корпус та взаємодіючи з нерухомою шестірнею 21, повертає стабілізацію параметрів; вихідний вал 8 на кут 90° від положення, зазначе- обертаючий момент на вихідному валу в ного на Фіг.10. Ролики 24 й 23 на своїх півосях співвідношенні 4:3 завжди перевищує той, що перемішуючись по висхідній і спадній ділянках створюється на валах лопатей при робочому ході, хорд а-b, c-d зміщують на кут 2° через куліси 16, 15 а це свідчить про поліпшення лускових характерилопатеві ротори 10, 9 до положення, зазначеного стик; на Фіг.11, де вихідним вал, повернутий на кут 540° - збільшення часу випуску газів, які відпрацювід положення, зазначеного на Фіг.5. При цьому: вали, часу згоряння дозволяє суттєво впливати на - у просторі між лопатями 11-9 відбулося підвищення ККД двигуна. „РОЗШИРЕННЯ" і почався „ВИПУСК” газів, що відпрацювали, через вікно 7; 9 38437 10 11 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 38437 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601