RU138105U1

RU138105U1 - ROTARY DEVICE WITH VALVE WITH EXTERNAL ROTOR CYLINDER

Info

Publication number: RU138105U1
Application number: RU2012138936/06U
Authority: RU
Inventors: Петр Андреевич Семчук; Денис Петрович Семчук
Original assignee: Петр Андреевич Семчук
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Роторное устройство с шиберной перегородкой ротора, содержащее корпус с выполненной в нем цилиндрической полостью, ротор, размещенный в нем и вращающийся на прямом валу, подвижную пластину шиберной перегородки, являющуюся единым элементом конструкции с внешним цилиндром ротора, впускное и выпускное отверстия по обе стороны шиберной перегородки ротора, служащие совместно с ротором и корпусом в образовании камер расширения и сжатия рабочего тела, маховики-противовесы для уравновешивания центробежных сил ротора, отличающееся тем, что ось вала расположена на центральной части корпуса, шиберная перегородка является единым элементом конструкции с внешним цилиндром ротора и ее передвижение через вращающееся под переменным углом в корпусе роторного устройства роликовое уплотнение осуществляется в связи со вращением ротора, при этом ротор выполнен в виде цилиндра, эксцентрично закрепленного на валу с вращением своей внешней поверхности за счет подшипника относительно базовой образующей цилиндра ротора с возможностью обеспечения последовательных процессов всасывания, сжатия, сгорания и выхлопа ротором попеременно за каждый оборот вращения вала.A rotor device with a rotor vane, containing a housing with a cylindrical cavity made in it, a rotor placed in it and rotating on a straight shaft, a movable vane plate, which is a single structural element with an outer rotor cylinder, inlet and outlet openings on both sides of the vane rotor, serving together with the rotor and the casing in the formation of expansion and compression chambers of the working fluid, flywheels-counterweights to balance the centrifugal forces of the rotor, characterized in that the shaft axis is located on the central part of the casing, the vane partition is a single structural element with the outer cylinder of the rotor and its movement through a roller seal rotating at a variable angle in the body of the rotor device is carried out in connection with the rotation of the rotor, while the rotor is made in the form of a cylinder eccentrically fixed on the shaft with rotation of its outer surface due to the bearing relative to the base generatrix of the cylinder rotor with the ability to ensure sequential processes of suction, compression, combustion and exhaust by the rotor alternately for each rotation of the shaft.

Description

Роторное устройство с шибером при внешнем цилиндре ротора.Rotary device with a gate with an external rotor cylinder.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к роторным (пластинчатым) насосам, компрессорам, первичным и вторичным двигателям и может быть использовано для сжатия, напорного перемещения газов, жидкостей, а также для привода машин и механизмов.The utility model relates to mechanical engineering, in particular, to rotary (vane) pumps, compressors, primary and secondary engines and can be used for compression, pressure movement of gases, liquids, as well as for driving machines and mechanisms.

Известно роторное устройство с шиберной перегородкой, используемое в качестве роторных (пластинчатых) насосов, содержащее корпус с выполненной в нем цилиндрической полостью, вращающийся вал с установленным на нем цилиндрическим ротором, впускное и выпускное отверстия по обе стороны шиберной перегородки, служащей совместно с ротором и корпусом устройства в образовании камеры рабочего тела, при этом вал выполнен прямым, а ротор, вращающийся на валу, ось которого расположена на центральной части корпуса, выполнен в виде цилиндра, закрепленного на валу с вращением своей внешней поверхности за счет подшипника относительно базовой образующей цилиндра ротора и эксцентрично оси вращения вала, цилиндрическая поверхность корпуса круглого сечения, удаленная образующая цилиндра ротора перемещается по внутренней цилиндрической поверхности корпуса с зазором, подвижная шиберная перегородка размещена в радиальном пазу корпуса и постоянно контактирует с поверхностью ротора за счет пружины, в месте контакта с ротором имеет скругленный профиль (GB 2031520 А, 23.04.1980, F04C 2/356).Known rotary device with a slide gate used as rotary (vane) pumps, comprising a housing with a cylindrical cavity formed therein, a rotating shaft with a cylindrical rotor mounted on it, an inlet and outlet on both sides of the slide gate, which serves together with the rotor and the housing devices in the formation of the chamber of the working fluid, the shaft being made straight, and the rotor rotating on the shaft, the axis of which is located on the central part of the housing, is made in the form of a cylinder, fixed on the shaft with the rotation of its outer surface due to the bearing relative to the base generatrix of the rotor cylinder and the eccentric axis of rotation of the shaft, the cylindrical surface of the circular housing, the remote generatrix of the rotor cylinder moves along the inner cylindrical surface of the housing with a gap, the movable sliding baffle is placed in the radial groove of the housing and constantly in contact with the surface of the rotor due to the spring, in the place of contact with the rotor has a rounded profile (GB 2031520 A, 04/23/1980, F04C 2/356).

Существенным недостатком данного роторного устройства является невозможность полностью перекрывать перетекание рабочего тела между рабочими полостями в месте контакта вращающегося ротора с передвижной шиберной перегородкой.A significant disadvantage of this rotary device is the inability to completely block the overflow of the working fluid between the working cavities at the point of contact of the rotating rotor with the movable slide gate.

Задачей полезной модели является создание конструкции роторного устройства с шиберной перегородкой в качестве устройства для привода машин и механизмов, отличающегося от существующих роторных механизмов простотой сопряжения ротора и корпуса, технологичностью изготовления, повышением эффективности механизма передачи движения от исполнительного органа непосредственно на прямой вал.The objective of the utility model is to create the design of a rotor device with a slide gate as a device for driving machines and mechanisms, which differs from existing rotor mechanisms by the simplicity of coupling the rotor and the housing, manufacturability, and increasing the efficiency of the mechanism for transmitting movement from the actuator directly to a straight shaft.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в надежности плотного сопряжения элементов конструкции, уменьшении утечки рабочего тела между рабочими полостями, увеличении долговечности, повышении экономичности устройства.The technical result of the proposed utility model is the reliability of tight coupling of structural elements, reducing leakage of the working fluid between the working cavities, increasing durability, increasing the efficiency of the device.

Задача решена в роторном устройстве с шиберной перегородкой ротора, содержащем корпус с выполненной в нем цилиндрической полостью, ротор, размещенный в нем и вращающийся на прямом валу, подвижную пластину шиберной перегородки, являющуюся единым элементом конструкции с внешним цилиндром ротора, впускное и выпускное отверстия по обе стороны шиберной перегородки ротора, служащей совместно с ротором и корпусом в образовании камеры расширения и камеры сжатия рабочего тела, маховики-противовесы для уравновешивания центробежных сил эксцентрикового ротора, согласно полезной модели, ось вала расположена на центральной части корпуса, шиберная перегородка является единым элементом конструкции с внешним цилиндром ротора и ее передвижение через вращающееся под переменным углом в корпусе роторного устройства роликового уплотнения осуществляется в связи со вращением ротора, при этом ротор выполнен в виде цилиндра, эксцентрично закрепленного на валу с вращением своей внешней поверхности за счет подшипника относительно базовой образующей цилиндра ротора с возможностью обеспечения последовательных процессов всасывания, сжатия, сгорания и выхлопа ротором попеременно за каждый оборот вращения вала.The problem is solved in a rotor device with a rotor slide baffle, comprising a housing with a cylindrical cavity made in it, a rotor placed in it and rotating on a straight shaft, a sliding shutter plate, which is a single structural element with an external rotor cylinder, inlet and outlet openings on both side of the rotor gate, which serves together with the rotor and the housing in the formation of the expansion chamber and the compression chamber of the working fluid, counterweight flywheels for balancing centrifugal forces According to the utility model, the rotor shaft is located on the central part of the housing, the slide gate is a single structural element with the outer rotor cylinder and its movement through the rotary roller seal housing rotates at a variable angle in connection with the rotation of the rotor, while the rotor is made in the form of a cylinder eccentrically mounted on the shaft with the rotation of its outer surface due to the bearing relative to the base generatrix of the rotor cylinder with the possibility of sequential processes of suction, compression, combustion and exhaust rotor alternately for each rotation of the shaft.

Роторное устройство с шиберной перегородкой ротора поясняется чертежами:The rotor device with a sliding gate of the rotor is illustrated by drawings:

На фиг.1 - общий вид роторного устройства с шиберной перегородкой на внешнем цилиндре ротора.Figure 1 - General view of the rotor device with a slide gate on the outer cylinder of the rotor.

На фиг.2 - вид роликового уплотнения (боковой разрез А-А). Figure 2 is a view of a roller seal (side section aa).

На фиг.3 - вид корпуса роторного устройства с шиберной перегородкой на внешнем цилиндре ротора (боковые разрезы Б-Б и В-В). Figure 3 is a view of the housing of the rotor device with a slide gate on the outer cylinder of the rotor (side sections BB and BB).

Согласно фиг.1, 2, 3 роторное устройство с шиберной перегородкой ротора состоит из камеры расширения 1, в которую поступает при всасывании через впускное отверстие 5 рабочее тело, камеры сжатия 2, в которой сжимается и вытесняется рабочее тело через отверстие 6, цилиндрического корпуса роторного устройства 3, внешнего цилиндра ротора с шиберной перегородкой 4, вала 7, ось которого расположена на центральной части корпуса роторного устройства, базовой образующей цилиндра ротора - эксцентриковой втулки 8, подшипника 9, роликового уплотнения 10 для осуществления его плотного контакта с плоской поверхностью шибера, компрессионного уплотнения 11 между внешним цилиндром ротора 4 и боковыми крышками роторного устройства 12 в виде пружинящего кольца с прямолинейной пружинящей направляющей в шибере, аналогичного конструкции колец поршневых устройств, предохранительного клапана 13 для выброса рабочего тела при преувеличении его давления в системе выхлопа роторного устройства, маховиков - противовесов 14, служащих для уравновешивания центробежных сил, возникающих вследствие вращения эксцентрикового ротора.According to Figs. 1, 2, 3, the rotor device with the rotor sliding baffle consists of an expansion chamber 1, into which the working fluid enters when it is sucked through the inlet 5, a compression chamber 2, in which the working fluid is compressed and displaced through the opening 6, of the cylindrical rotary housing device 3, the outer rotor cylinder with a slide gate 4, the shaft 7, the axis of which is located on the Central part of the rotor device housing, the base generatrix of the rotor cylinder - eccentric sleeve 8, bearing 9, roller seal 10 for making it tight contact with the flat surface of the gate, the compression seal 11 between the outer cylinder of the rotor 4 and the side covers of the rotor device 12 in the form of a spring ring with a straight spring guide in the gate, similar to the design of the rings of the piston devices, the safety valve 13 for ejecting the working fluid when exaggerating it pressure in the exhaust system of the rotor device, flywheels - counterweights 14, serving to balance the centrifugal forces arising from the rotation of the ex entrikovogo rotor.

В соответствии с геометрией предлагаемой конструкции максимальный угол между направлением передвижения шиберной перегородки через роликовое уплотнение и вертикальной осью роторного устройства равен

, здесь R - радиус цилиндрического корпуса роторного устройства, r - радиус внешнего цилиндра ротора, h - расстояние от внутреннего радиуса корпуса роторного устройства до оси поворота роликового уплотнения. При теоретическом изменении радиуса внешнего цилиндра ротора от минимального r=0 до максимального

угол β при h=0 может принимать предельные значения от 0 до 30 градусов.In accordance with the geometry of the proposed design, the maximum angle between the direction of movement of the slide gate through the roller seal and the vertical axis of the rotor device is

, here R is the radius of the cylindrical body of the rotor device, r is the radius of the outer cylinder of the rotor, h is the distance from the inner radius of the body of the rotor device to the axis of rotation of the roller seal. With a theoretical change in the radius of the outer cylinder of the rotor from the minimum r = 0 to the maximum

angle β at h = 0 can take limit values from 0 to 30 degrees.

Роторное устройство работает следующим образом:The rotary device operates as follows:

- в качестве насоса, компрессора- as a pump, compressor

в соответствии с касанием поверхности внешнего роторного цилиндра 4 по внутренней цилиндрической поверхности роторного устройства 3 за счет вращения вала 7 с перемещением шиберной перегородки через роликовое уплотнение 10 в зависимости от вращения эксцентриковой втулки 8 и подшипника 9 в камеру расширения 1, разделенную с камерой сжатия 2 шиберной перегородкой ротора, через впускное отверстие 5 всасывается рабочее тело, одновременно из камеры сжатия 2 через выпускное отверстие 6 рабочее тело выталкиваетсяin accordance with the contact of the surface of the outer rotor cylinder 4 along the inner cylindrical surface of the rotor device 3 due to the rotation of the shaft 7 with the movement of the slide gate through the roller seal 10 depending on the rotation of the eccentric sleeve 8 and the bearing 9 into the expansion chamber 1, divided with the compression chamber 2 of the gate the rotor wall, the working fluid is sucked through the inlet 5, at the same time the working fluid is ejected from the compression chamber 2 through the exhaust opening 6

- в качестве гидро- или пневмопривода- as a hydraulic or pneumatic actuator

в камеру 1 через впускное отверстие 5 подается рабочее тело под давлением большим, чем имеется в камере 2, из которой оно выпускается через выпускное отверстие 6, внешний цилиндр ротора 4 вместе с передвигающейся через роликовое уплотнение 10 шиберной перегородкой, расположенный через подшипник 9 на базовой образующей цилиндра ротора 8, эксцентрично закрепленной на валу 7, начинает вал вращать, скользя по внутренней поверхности корпуса 3, так как силы давления рабочего тела, действующие в рабочих камерах 1 и 2, разделенные шиберной перегородкой ротора, различныthe working fluid is supplied into the chamber 1 through the inlet 5 under a pressure greater than that available in the chamber 2, from which it is discharged through the outlet 6, the outer cylinder of the rotor 4 together with the sliding baffle plate moving through the roller seal 10, located through the bearing 9 on the base generatrix the cylinder of the rotor 8, eccentrically mounted on the shaft 7, starts to rotate the shaft, sliding along the inner surface of the housing 3, since the pressure of the working fluid acting in the working chambers 1 and 2, separated by a sliding baffle rotors, various

- в составе конструкции двигателя внутреннего сгорания- as part of the design of an internal combustion engine

в камеру расширения 1 поступает при всасывании через впускное отверстие 5 всасываемый воздух или сгорающее в камере сгорания топливо, в камере сжатия 2 сжимается воздух для подачи в камеру сгорания или вытесняются продукты сгорания топлива в атмосферу через отверстие 6, в результате чего по аналогии с гидро- или пневмоприводом происходит вращение вала 7.when the suction through the inlet 5 is sucked in, intake air or fuel burned in the combustion chamber enters the expansion chamber 1, air is compressed in the compression chamber 2 to supply the combustion chamber or the products of fuel combustion are displaced into the atmosphere through the opening 6, as a result of which, by analogy with or a pneumatic actuator rotates the shaft 7.

Таким образом, предлагаемое роторное устройство с шиберной перегородкой в конструкции внешней цилиндрической поверхности эксцентрично вращающегося ротора позволяет решить техническую задачу, которая повышает к.п.д. роторного насоса, гидро-пневмопривода за счет отсутствия пружинного или поршневого привода передвижения шибера и перетекания рабочего тела между ним и внешней поверхностью ротора, достижения более высокого к.п.д. по сравнению с поршневыми (у роторных двигателей 0,85-0,9, поршневых 0,7-0,85) за счет отсутствия привода вала через кривошипно-шатунный механизм. При одинаковой степени повышения давления величина удельной теоретической работы у роторных двигателей больше, чем у поршневых по расчетам в 1,16-1,18 раза (Орлин А.С. и др. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей, Машиностроение, 1971 г., гл.VI, стр.172, гл.XI, стр.336.)Thus, the proposed rotor device with a slide gate in the design of the outer cylindrical surface of the eccentrically rotating rotor allows to solve the technical problem, which increases the efficiency rotary pump, hydro-pneumatic drive due to the absence of a spring or piston drive to move the gate and flow of the working fluid between it and the outer surface of the rotor, achieving a higher efficiency in comparison with piston (for rotary engines 0.85-0.9, piston 0.7-0.85) due to the lack of a shaft drive through the crank mechanism. With the same degree of pressure increase, the value of the specific theoretical work of rotary engines is 1.16-1.18 times larger than that of piston engines (Orlin A.S. et al. Theory of working processes of piston and combined engines, Mechanical Engineering, 1971 , ch. VI, p. 172, ch. XI, p. 366.)

Claims

A rotor device with a rotor shutter baffle, comprising a housing with a cylindrical cavity formed therein, a rotor placed therein and rotating on a straight shaft, a movable baffle plate, which is a single structural element with an external rotor cylinder, an inlet and an outlet on both sides of the gate baffle rotors, which serve together with the rotor and the housing in the formation of expansion and compression chambers of the working fluid, counterweight flywheels for balancing the centrifugal forces of the rotor, characterized in that the shaft is located on the central part of the housing, the slide gate is a single structural element with an external rotor cylinder and its movement through a roller seal rotating at a variable angle in the rotor device housing is carried out in connection with the rotation of the rotor, while the rotor is made in the form of a cylinder eccentrically fixed to the shaft with the rotation of its outer surface due to the bearing relative to the base generatrix of the rotor cylinder with the possibility of sequential suction processes, with compression, combustion and exhaust rotor alternately for each revolution of the rotation of the shaft.