| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2270343
Сферичні РОТОРНІ МАШИНА З тороідальн поршня
Ім'я заявника: Ямпільський Данило Давидович (RU)
Ім'я винахідника: Ямпільський Данило Давидович (RU)
Ім'я патентовласника: Ямпільський Данило Давидович (RU)
Адреса для листування: 192288, Санкт-Петербург, вул. М. Бухарестська, 3, кв.81, Д.Д. Ямпільському
Дата початку дії патенту: 2003.12.30
Винахід може бути використано в якості реверсивного гідравлічного або пневматичного приводу, парової машини або насоса, а й як двигун внутрішнього згоряння. Роторна машина містить сферичний корпус з вхідними і випускними каналами, ротор і два вихідних валу, осі яких перетинаються під кутом в центрі сфери. Ротор виконаний у вигляді сфери, з якої в двох взаємно перпендикулярних центральних площинах вирізані симетричні щодо загальної осі, що збігається з лінією перетину вказаних площин, непересічні тороїдальні пази. У пазах розташовуються відповідні їм за формою тороїдальні поршні, що утворюють разом з торцями пазів ротора і внутрішньої сферичної поверхнею корпусу чотири тороїдальних робочих обсягу, мають можливість пульсації при обертанні вихідних валів, Осесиметрична з'єднаних з поршнями. Зменшуються питомі механічні навантаження в елементах, що передають крутний момент, збільшується ефективність ущільнень між робочими обсягами.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до тих областям техніки, де застосовуються різні машини, що працюють за принципом зміни обсягу деякої активної (наприклад, розширюється газ) або пасивної (наприклад, рідина) середовища. Прикладами таких машин є компресори, гідравлічні, пневматичні приводи, двигуни внутрішнього згоряння, парові машини.
У широко розповсюдженому підкласі таких машин робочими елементами є, наприклад поршні, що рухаються зворотно - поступально в циліндрах. Це рух будь-яким механізмом, наприклад кривошипно-шатунним, перетворюється в обертання вихідного валу. Характерною їх особливістю є значні знакозмінні інерційні навантаження і мале відношення величини робочого об'єму до габариту. Однак їх перевагою є те, що поверхні зіткнення робочих елементів (поршня і циліндра) мають рівну кривизну, що визначає простоту конструктивних рішень ущільнень робочих обсягів. Іншим підкласом таких машин є роторні машини, в яких періодична зміна робочого об'єму відбувається при безперервному комбінованому обертанні ротора спеціальної форми, безперервно змінного своїми виступами по стінках трохоідального циліндра. При цьому і утворюються кілька змінюються робочих обсягів, що може бути використано для створення, наприклад, двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ). Такі двигуни створені кілька десятиліть тому і застосовуються серійно (наприклад, двигун Ванкеля).
Існують і інші конструктивні схеми такого типу (наприклад, двигун Веселовського), але всіх їх об'єднує наявність проблем, пов'язаних з необхідністю забезпечити ефективне ущільнення знаходяться під високим тиском робочих обсягів, утворених легкими одне за одним поверхнями, що мають різну кривизну.
Відомі конструктивні рішення, в яких однакова кривизна дотичних поверхонь робочих обсягів досягається застосуванням лопаток, що обертаються відносно осі циліндра і дотичних з її утворюють (наприклад, US 6550442 B2, 22.04.2003, F 02 B 53/00). Ці лопатки мають складний рух щодо ексцентричного ротора, тому конструкція елементів ущільнення в місцях взаємного перетину лопаток і ротора виходить досить громіздкою Все сказане вище відноситься до всіх пристроїв (ДВС, компресорів, насосів, приводів), сконструйованим на базі цих машин.
Відомі й (наприклад, FR 2318306 А, 11.02.1977, F 02 В 53/02, RU 2144985 С1, 27.11.2000, F 01 З 3/00) конструкції роторних машин об'ємного витіснення, що складаються з трьох роторів, укладених в корпус зі сферичної порожниною і мають зовнішні сферичні поверхні, що прилягають до цієї порожнини. При цьому крайні ротори мають форму, близьку до форми апельсинової дольки (onglet), і з'єднуються ортогонально розташованими діаметральним шарнірами з центральним ротором, що має форму фігурно зігнутої шайби з периферійної сферичною поверхнею, що прилягає до порожнини корпусу. Рух системи відбувається при обертанні запресованих в крайні ротори по їх осях симетрії валів, осі яких перетинаються в центрі сфери під кутом один до одного. Несферичних поверхні роторів стикаються один з одним по поверхнях шарнірів і утворюють чотири робочих обсягу, які використовуються в залежності від призначення роторної машини. Конструкція по FR 2318306 А приймається в якості найближчою аналога.
Недоліками даного конструктивного рішення є наявність значних механічних напружень в діаметральні шарнірах і мала площа поверхні взаємного торкання роторів, що визначає труднощі забезпечення ущільнення між робочими обсягами і достатньої міцності механізму.
Технічне завдання, яке вирішується даними винаходом, полягає в зменшенні питомих механічних навантажень в елементах, що передають крутний момент роторної машини, і збільшення ефективності ущільнень між робочими обсягами.
Зазначена задача вирішується в роторної машині об'ємного витіснення, що містить сферичний корпус з вхідними і випускними каналами, ротор і два вихідних валу, осі яких перетинаються під кутом в центрі сфери, відповідно до винаходу, ротор виконаний у вигляді сфери, з якої в двох взаємно перпендикулярних центральних площинах вирізані симетричні щодо загальної осі, що збігається з лінією перетину вказаних площин, непересічні тороїдальні пази, в яких розташовуються відповідні їм за формою тороїдальні поршні, що утворюють разом з торцями пазів ротора і внутрішньої сферичної поверхнею корпусу чотири тороїдальних робочих обсягу, мають можливість пульсації при обертанні вихідних валів , Осесиметрична з'єднаних з поршнями.
Винахід пояснюється кресленнями:
 Фиг.1. Роторна машина. Варіант: 4-тактний ДВС. Розріз. |
 Фиг.2. Ротор. Загальний вигляд. |
 Фіг.3. Роторна машина. Варіант: 4-тактний ДВС. Перетин по А-А. |
 Фіг.4. Роторна машина. Варіант: гідропневмоприводів. Розріз. |
Фіг.5. Роторна машина. Варіант: гідропневмоприводів. Перетин по В-В.
Роторна машина, показана на фіг.1 в варіанті ДВС, містить, в основному, сім частин: центральний сферичний ротор 1, сферичний корпус, що складається з двох з'єднаних фланцями частин 2 і 3, а і тороїдальних поршнів 4 та 5, які мають спільні осі симетрії з з'єднаними з ними вихідними валами 6 і 7. На вал 7 напресована шестерня 8 приводу механізму газорозподілу.
Загальний вигляд ротора показаний на фіг.2. Ротор 1 виконаний у вигляді сфери, з якої в двох взаємно перпендикулярних центральних площинах вирізані симетричні щодо загальної осі, що збігається з лінією перетину вказаних площин, непересічні тороїдальні пази, що мають, в даному випадку, трапецієподібно поперечний переріз. Тороїдальні поршні утворюють разом з торцями пазів ротора і внутрішньої сферичної поверхнею корпусу чотири тороїдальних робочих обсягу, мають можливість пульсації при обертанні вихідних валів, проходячи цикл розширення-стиснення один раз за повний оборот валів.
На Фіг.3 показано перетин машини по лінії А-А в такому положенні, коли один з чотирьох робочих обсягів, нижній по малюнку, має максимальне значення, а верхній - мінімальне. Інші два робочих обсягу в даний момент дорівнюють і знаходяться в протилежних фазах зміни. Підпружинені клапани 9, 10, 11 і 12, керовані кулачками 13, 14, 15 і 16, що обертаються через понижуючий редуктор (на кресленні не показаний) від шестерні 8, забезпечують впуск паливної суміші і випуск відпрацьованих газів відповідно до відомих умов чотиритактного циклу. Свічка запалювання 17 забезпечує займання стислій суміші в потрібний момент. Як випливає з фіг.3, робочі обсяги в міру обертання змінюють своє положення щодо впускного і випускного клапанів, що вимагає врахування цієї обставини при виборі місць їх установки. При роботі машини в якості ДВС в малому обсязі буде виділятися значна кількість тепла. Для його видалення можна застосувати зовнішню сорочку водяного охолодження, як у звичайного ДВС, і наскрізну прокачування масла через осьові канали вихідних валів і сферичного ротора (не показані). Ущільнюючі елементи там, де це необхідно, можуть бути виконані у вигляді сегментів тонких радіально пружних пластин, розташованих у відповідних пазах ротора і поршнів, і їх дія нічим не відрізняється від дії звичайних поршневих кілець ДВС.
Якщо прибрати керовані клапани і свічку запалювання, а й розташувати потрібним чином впускні і випускні отвори, то роторна машина зможе працювати в режимі реверсивного приводу (гідравлічного або пневматичного), а й в режимі парової машини. При цьому необхідні відсічення подачі робочого середовища будуть забезпечуватися автоматично за рахунок руху робочих обсягів повз впускних отворів. Ці варіанти машини показані в двох проекціях на фіг.4 і 5. Вони відрізняються лише використанням впускних і випускних отворів 18,19, 20 і 21, оскільки при застосуванні стиснутого газу або пари важливо встановити оптимальну відсічення подачі робочого середовища для більш повного використання її внутрішньої енергії. Тому при показаному стрілкою напрямку обертання машини отвір 19 доцільно заглушити. Гідравлічний і пневматичний приводи є оборотними і можуть використовуватися в режимі насоса (компресора) без будь-яких змін.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Роторна машина об'ємного витіснення, що містить сферичний корпус з вхідними і випускними каналами, ротор і два вихідних валу, осі яких перетинаються під кутом в центрі сфери, що відрізняється тим, що ротор виконаний у вигляді сфери, з якої в двох взаємно перпендикулярних центральних площинах вирізані симетричні щодо загальної осі, що збігається з лінією перетину вказаних площин, непересічні тороїдальні пази, в яких розташовуються відповідні їм за формою тороїдальні поршні, що утворюють разом з торцями пазів ротора і внутрішньої сферичної поверхнею корпусу чотири тороїдальних робочих обсягу, мають можливість пульсації при обертанні вихідних валів, Осесиметрична з'єднаних з поршнями.
Версія для друку
Дата публікації 28.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.