Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
TWO-STOKE ROTARY BLADE-REDUCING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/097732
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to mechanical engineering, in particular to rotary engines or turbines converting a compressed liquid or gas power into mechanical power. The inventive two-stoke rotary blade-reducing machine comprises a stator, two coaxial rotors each of which is provided with two blades (1, 3; 2, 4) and a reducing gear consisting of a main shaft (19), rotor shafts (5, 6) and an auxiliary device (20) shaft provided with combined discs (21-29) which are mounted thereon and whose external boundaries are embodied in the form of adjacent concave and convex arcs which constitute a smooth working surface and are embodied in such a way that they interact according to a principle of camshaft mechanisms and provide the cinematic link between the combined discs of the rotor shafts (5, 6), the combined discs of the main shaft (19) and the combined discs of the auxiliary device (20). The stator is provided with additional input and output openings (7, 10) which are embodied therein and make it possible to form, divide and operate two pairs of input and output chambers, thereby enabling the machine to operate in double two-stroke mode according to a condition that a working body is systematically supplied from an external power source. Said invention increases the efficiency factor, reliability and the machine service life.

Inventors:
SAMKO, Ivan (ul. Buznitskogo, 1-22 Mironovk, Kyivskaya obl. ., 08800, UA)
CАMKO Иван Александрович (ул. Бузницкого, 1 кв. 22, г. Мироновка, Киевская обл, 08800 Mironovka, UA)
Application Number:
UA2007/000008
Publication Date:
August 30, 2007
Filing Date:
January 26, 2007
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SAMKO, Ivan (ul. Buznitskogo, 1-22 Mironovk, Kyivskaya obl. ., 08800, UA)
CАMKO Иван Александрович (ул. Бузницкого, 1 кв. 22, г. Мироновка, Киевская обл, 08800 Mironovka, UA)
International Classes:
F02B53/00; F01C1/077
Foreign References:
UA74755C22006-01-16
US2108385A1938-02-15
RU2072426C11997-01-27
US5224847A1993-07-06
Other References:
KOZHEVNIKOV S.N. ET AL., MEKHANIZMY, MASHINOSTROENIE, MOSCOW, 1965, pages 189
Download PDF:
Claims:

(57) формула изобретения:

1. двухтактная роторная лопастно-редукторная машина, состоящая из статора, двух соосных роторов с двумя лопастями на каждом и редуктора, состоящего из главного вала, валов роторов и вала вспомагательного устройства, на которых установлены комбинированные диски, внешние контуры которых имеют форму сопряженных выпуклых и вогнутых дуг, представляющих собой гладкую рабочую поверхность, изготовленные с возможностью взаимодействия по принципу кулачковых механизмов и обеспечивающие кинематическую связь комбинированных дисков валов роторов с комбинированными дисками главного вала и комбинированными дисками вспомагательного устройства, которая отличается тем, что в статоре изготовлены дополнительные впускные и выпускные отверствия, обеспечивающие возможность формирования, разграничения и одновременного функционирования двух пар впускных и выпускных камер, благодаря взаимному расположению лопастей роторов внутри робочего цилиндра статора, что обеспечивает работу машины в двойном двухтактном режиме, при условии систематической подачи робочего тела от внешнего источника енергии.

Description:

двухтактная роторная лопастно-редукторная машина

изобретение относится к отрасли машиностроения, а именно к роторным двигателям или турбинам, преобразующим енергию сжатой жидкости или газов в механическую енергию.

в качестве прототипа принято роторный лопастно-редукторный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из статора, двух соосных роторов с двумя лопастями на каждом и редуктора, состоящего из главного вала, валов роторов и вала вспомагательного устройства, на которых установлены комбинированные диски, внешние контуры которых имеют форму сопряженных выпуклых и вогнутых дуг, представляющих собой гладкую рабочую поверхность, изготовленные с возможностью взаимодействия по принципу кулачковых механизмов и обеспечивающие кинематическую связь комбинированных дисков валов роторов с комбинированными дисками главного вала и комбинированными дисками вспомагательного устройства (патент украины N° 74755, опубликованный 16.01.2006 г., международная заявка Jte PCT/UA/2005/000044 от 07 октября 2005 (07.10.2005), заявители - самко и.A., самко си.).

недостатком прототипа является ограниченность сферы его применения лишь в качестве двигателя внутреннего сгорания. вместе с тем существует потребность повышения коеффициентов полезного действия машин, в которых используются внешние источники энергии, то есть обеспечивается преобразование в механическую енергию силы давления жидкости или газов (турбины, пневмо двигатели и др.).

задачей изобретения является совершенствование конструкции роторного лопастно-редукторного двигателя внутреннего сгорания таким образом, чтобы преобразование в механическую енергию силы давления жидкости или газов, поступающих от внешнего источника энергии, осуществлялось с коеффициентом полезного действия не ниже 85-90 %.

решение поставленной задачи достигается тем, что в роторный лопастно-редукторный двигатель, состоящий из статора, двух соосных роторов с двумя лопастями на каждом и редуктора, состоящего из главного вала, валов роторов и вала вспомагательного устройства, на которых установлены комбинированные диски, внешние контуры которых имеют форму сопряженных выпуклых и вогнутых дуг, представляющих собой гладкую рабочую поверхность, изготовленные с возможностью взаимодействия по принципу кулачковых механизмов и обеспечивающие кинематическую связь комбинированных дисков валов роторов с комбинированными дисками главного вала и комбинированными дисками вспомагательного устройства, вводятся дополнительные впускные и выпускные отверствия статора,

изготовленные с возможностью формирования, разграничения и одновременного функционирования двух пар впускных и выпускных камер, благодаря взаимному расположению лопастей роторов внутри робочего цилиндра статора, что обеспечивает работу машины в двойном двухтактном режиме, при условии систематической подачи робочего тела от внешнего источника енергии.

устройство и принцип работы двухтактной роторной лопастно- редукторной машины показано на схемах (фиг. 1 и 2), на которых изображено основные элементы статора и роторов (фиг. 1), четыре из восьми фаз взаимного расположения лопастей в течение одного полного оборота валов роторов (фиг. 2). поочередное движение двух соосных роторов обусловливается воздействием на их лопасти силы давления рабочего тела, подаваемого от внешнего источника енергии, а изменение скорости вращения определяется взаимодействием валов и дисков специального управляющего редуктора. лопасти и валы роторов вращаються вокруг неподвижной оси в одном направлении (на приведенной схеме - по часовой стрелке) с переменной скоростью, каждая из которых поочерёдно изменяется от минимальной к максимальной и наоборот дважды за полный оборот валов из смещением их по фазе одна относительно другой на 90 градусов.

на схемах использовано следующие условные обозначения элементов и зон двухтактной роторной машины:

1, 3 - лопасти первого ротора, установленные жёстко на валу 5; 2, 4 - лопасти второго ротора, установленные жёстко на валу 6; 5, 6 - валы соответственно первого и второго роторов, кыждый из которых установлено в корпусе редуктора на отдельных подшипниках (не показано), на которых жёстко установлены по два комбинированных диска под углом 90 градусов один относительно другого (соответственно 21 и 27, 22 и 28), из которых по одному (21 и 22) - для обеспечения взаимодействия из соответствующими дисками (23 и 24) главного вала (19), а два других (27 и 28) - с комбинированными дисками (соответственно 25 и 26) вспомагательного устройства (20);

7, 9 - впускные отверствия, предназначенные для впуска рабочего тела (жидкости или газов) от внешнего источника энергии; 8, 10 - выпускные отверствия, предназначенные для отвода отработанного рабочего тела (жидкости или газов);

11, 13 - впускные камеры - зоны высокого давления; 12, 14 - выпускные камеры — зоны низкого давления; 15 - внутренняя цилиндрическая рабочая поверхность статора двигателя или турбины.

на ряду со статором и роторами следующим важнейшим конструктивным узлом предлагаемой машины является специальный управляющий редуктор, обеспечивающий преобразование переменной угловой скорости вращения валов роторов в равномерную скорость

вращения главного вала. вариантов его конструкции может быть несколько. пример одного из них показано на схемах (фиг. 3- 6). следует принять во внимание, что валы роторов (5 и 6), установленные в управляющем редукторе, являются продолжением соответсвующих валов роторов, установленных в статоре машины, либо изготовляются отдельными парами узлов, кинематически связанными между собой таким образом, чтобы обеспечивалась полная синхронная передача крутящих моментов от каждого вала роторов, установленных в статоре, к соответсвующему валу редуктора, как в прямом так и в обратном направлениях. в частности, использовано следующие условные обозначения элементов редуктора:

16, 17 - пример пары взаимодействующих комбинированных дисков (фиг. 3), внешние контуры которых имеют форму сопряженных выпуклых и вогнутых дуг, представляющих собой гладкую рабочую поверхность, изготовленных с возможностью взаимодействия по принципу кулачковых механизмов и обеспечивающих необходимую кинематическую связь одних дисков и валов редуктора с другими;

5, 18 - пример пары валов редуктора, на которых устанавливаются комбинированные диски; 19 - главный вал отбора мощности машины, установленный на подшипниках в корпусе редуктора (не показано), на котором под углом 90 градусов один относительно другого жёстко установлено два управляющих комбинированных диска (23 и 24), кинематически связанных попарно с соотвествующими комбинированными дисками (21 и 22) валов роторов (5 и 6);

20 - вал вспомагательного устройства, установленный в корпусе редуктора на подшипниках (не показано), на котором жёстко под углом 90 градусов один относительно другого установлено два комбинированных диска (25 и 26), кинематически связанных попарно с соответствующими комбинированными дисками (27 и 28) валов роторов (5 и 6);

21, 27 - комбинированные диски, жёстко установленные на валу первого ротора (5) под углом 90 градусов один относительно другого, причём, первый (21) - для обеспечения взаимодействия с комбинированным диском (23) главного вала (19), а другой (27) - с комбинированным диском (25) вспомагательного устройства (20);

22, 28 - комбинированные диски, жёстко установленные на валу второго ротора (6) под углом 90 градусов один относительно другого, причём, первый (22) - для обеспечения взаимодействия с комбинированным диском (24) головного вала (19), а другой (28) - с комбинированным диском (26) вспомагательного устройства (20);

23, 24 - управляющие комбинированные диски, жёстко установленные на главном валу двигателя или турбины (19) под углом 90 градусов один относительно другого, кинематически связанные

попарно с соответствующими комбинированными дисками (21 и 22) валов роторов (5 и 6);

25, 26 - комбинированные диски вспомагательного устройства, установленные жёстко под углом 90 градусов один относительно другого на валу (20), установленном в корпусе редуктора на подщипниках (не показано), кинематически связанные попарно с соответствующими комбинированными дисками (21 и 22) валов роторов (5 и 6).

введение предложенных дополнительных впускных и выпускных отверствий статора, как необходимого и достаточного условия формирования, разграничения и одновременного функционирования двух пар впускных и выпускных камер двухтактной роторной лопастно- редукторной машины, обеспечивает следующие преимущества.

1. работу машины переведено с четырёхтактного на удвоенный двухтактный режим. причём, два такта впуска и два такта выпуска определённых порций рабочего тела происходят через впускные и выпускные отверствия соответственно в две впускные и две выпускные камеры одновременно. это обеспечивает увеличение удельного веса рабочего хода машины в два раза. 2. по сравнению с прототипом в каждый момент времени сила давления рабочего тела воздействует не на одну, а на две лопасти соответствующего вала ротора, что обеспечивает уменьшение габаритов и материалоёмкости машины при сохранении её мощности.

3. благодарая тому, что робочее тело перемещается в замкнутом объёме, создающемся внутри робочего цилиндра статора движущимися лопастями роторов, его непродуктивные потери определяются степенью неплотности прилегания движущихся элементов роторов к стенкам статора. указанные потери значительно меньше по сравнению с обычными турбинами или существующими пневмодвигателями. в результате указанных преимуществ двухтактная роторная лопастно-редукторная машина обеспечивает повышение к.п.д. до 85 - 95 %, в то время, когда обычные турбины имеют этот показатель на уровне 55-58 %. соответственно, удельный расход энергии, подаваемой к машине от внешнего источника, уменьшается в 1,4 - 1,7 раза по сравнению с традиционными, а удельная материалоёмкость - на 25-30 %. повышается надежность и долговечность эксплуатации машины.

конкретная конструкция предложенной двухтактной роторной машины может избираться производителем в зависимости от уровня технологии, заданной мощности и назначения. при этом соосные двухлопастные роторы могут располагаться как один возле другого вдоль единой оси в робочем цилиндре блока, так и один вал ротора внутри другого при общей оси их вращения. при этом одна пара лопастей устанавливается на внешней стороне внутреннего цилиндра, а вторая - на внутренней стороне внешнего цилиндра таким образом,

чтобы все лопасти вращались по одной траектории. может также изменяться место расположения управляющего редуктора как в одном блоке с роторами так и отдельным устройством, что предполагает соответствующий механизм его крепления и передачи крутящих моментов от роторов к валам и дискам, разные варианты подачи и отвода рабочего тела, уплотнения движущихся элементов, обеспечения необходимого уровня компрессии в рабочих камерах машины.