Роторно-поршневой насос мотор - универсальный рпнму
Полезная модель относится к областям машиностроения, энергетики и судостроения, в частности роторно-поршневым насосам моторам универсальным (РПНМУ), и направлена упрощение конструкции устройства преобразования энергии, повышение производительности существующих насосов (моторов, турбин), энергоэкономичность и экологичность. Указанный технический результат достигается в устройстве преобразования энергии, содержащем корпус, состоящий из сопряженных друг с другом камер, в одной из которых размещен прилегающий к ее стенкам вал-заслонка с углублением по всей его длине, а другая выполненная с возможностью заполнения рабочим телом камера содержит входной и выходной каналы для рабочего тела и ротор с закрепленным по всей его длине поршнем, взаимодействующий с углублением вала-заслонки, при этом ротор и вал-заслонка выполнены с возможностью движения по направлению друг к другу по эпитрохоиде и взаимодействуют между собой посредством передаточного механизма. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Полезная модель относится к областям машиностроения, энергетики и судостроения, в частности роторно-поршневым насосам моторам универсальным (РПНМУ), и предназначена для преобразования энергии рабочего тела в механическую работу.
Из уровня техники известен турбопоршневой двигатель, содержащий ротор, помещенный в цилиндрический корпус, поршень, закрепленный на роторе и помещенный в уширение цилиндрического корпуса - в цилиндр с клапаном цилиндрической формы, зубчатая шестерня на валу ротора зацеплена зубчатой шестерней одинакового диаметра на валу клапана и поршень под действием потенциальной энергии рабочего тела может перемещаться в цилиндре относительно неподвижного корпуса и непосредственно передавать вращательное движение на ротор с валом без промежуточных передач. Ротор, закрепленный на валу, имеет цилиндрическую форму и помещен в цилиндрический корпус, поршень, закрепленный на роторе по окружности, помещен в уширение цилиндрического корпуса - в цилиндр с клапаном цилиндрической формы, сторона поршня, на которую может оказывать давление рабочее тело, имеет прямоугольную форму, клапан цилиндрической формы, закрепленный на валу и помещенный в отверстие в цилиндре, может вращаться в цилиндре, между клапаном и ротором имеется минимальный зазор, клапан может создавать закрытое пространство в цилиндре между поршнем и клапаном, клапан имеет вырез по окружности для пропуска поршня под клапаном и канал подачи рабочего тела, проходящий через вал клапана, при совмещении канала подачи рабочего тела на валу клапана с отверстием трубки подачи рабочего тела, идущей от аккумулятора рабочего тела, рабочее тело при открытом кране подачи рабочего тела может поступать в закрытое пространство цилиндра между клапаном и поршнем, поршень под действием потенциальной энергии рабочего тела может перемещаться в цилиндре относительно неподвижного корпуса и непосредственно передавать вращательное движение на ротор с валом без промежуточных передач (RU 2364726, 20.08.2009).
Наиболее близким аналогом предложенной полезной модели является ротационный поршневой двигатель, содержащий два соосных ротора в корпусе, каждый размещен на центральной оси. У рабочего ротора есть поршень, который скользит по стене корпуса газонепроницаемой манере, и у вспомогательного ротора есть выемка. Входное отверстие и клапаны выхода расположены в корпусе. И работа роторов осуществляется через зубчатые колеса.
Однако данные устройства имеют сложную конструкцию за счет чего увеличиваются трудозатраты при их изготовлении, и теряется КПД.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании такой конструкции устройства преобразования энергии, которая упрощала бы механизм и оригинальное техническое решение дало неожиданный эффект.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в простоте конструкции устройства преобразования энергии, повышении производительности существующих насосов (моторов, турбин), энергоэкономичности и экологичности, уменьшении трудозатрат.
Указанный технический результат достигается в устройстве преобразования энергии, содержащем корпус, состоящий из сопряженных друг с другом камер, в одной из которых размещен прилегающий к ее стенкам вал-заслонка с углублением по всей его длине, а другая выполненная с возможностью заполнения рабочим телом камера содержит входной и выходной каналы для рабочего тела и ротор с закрепленным по всей его длине поршнем, взаимодействующим с углублением вала-заслонки, при этом ось ротора и ось вала-заслонки выполнены с возможностью движения по направлению друг к другу по эпитрохоиде и взаимодействуют между собой посредством передаточного механизма.
Вал-заслонка и ротор имеют одинаковый диаметр, а камера с валом-заслонкой выполнена меньшего диаметра, чем камера с ротором.
Рабочее тело за один оборот ротора совершает два цикла - вход и выход из камеры.
Углубление вала-заслонки выполнено с возможностью свободного прохождения поршня ротора.
Рабочее тело представляет собой пар, или сжатый газ или воздух, или газ продукта горения, или жидкость в связи, с чем позволяет эффективно использовать механизм как мотор, так и насос.
Углубление вала-заслонки соответствует размеру поршня ротора.
Передаточный механизм выполнен в виде шлицевого зацепления между ротором и валом-заслонкой или представляет собой зубчатую передачу, расположенную вне корпуса, выполненного цилиндрической формы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид спереди устройства преобразования энергии; на фиг.2 - вид сбоку устройства преобразования энергии; на фиг.3 - корпус устройства преобразования энергии.
Устройство преобразования энергии содержит имеющий цилиндрическую форму корпус 1, состоящий из сопряженных друг с другом камер 2, 3. В камере 2 размещен прилегающий к ее стенкам вал-заслонка 4, имеющий углубление 5 по всей его длине (выбранным сегментом по всей длине). Камера 3 заполнена рабочим телом (паром, сжатым газом, газом продукта горения, жидкостью) и содержит входной 6 и выходной 7 каналы для рабочего тела (вход и выход для рабочего тела в камеру 3, представляющую собой камеру постоянного давления) и ротор 8 с закрепленным по всей его длине поршнем 9, взаимодействующий с углублением 5 вала-заслонки 4. Ось 10 ротора 8 и ось 11 вала-заслонки 4 взаимодействуют между собой по средствам зубчатых колес 12 или шлицевого зацепления/соединения (не показано) и выполнены с возможностью движения по направлению друг к другу по эпитрохоиде и расположены вне корпуса 1.
Вал-заслонка 4 и ротор 8 имеют одинаковый диаметр, а камера 2 с валом-заслонкой 4 выполнена меньшего диаметра, чем камера 3 с ротором 8.
Оси 10 и 11 крепятся в корпусе 1 через подшипники (не показано).
Вал-заслонка 4 с углублением 5 для свободного прохождения поршня 9 перекрывает камеру 3. Рабочее тело давит на поршень 9 ротора 8, имеющий квадратную или прямоугольную форму, и приводит его в движение по кругу.
Зацепление между ротором и валом-заслонкой шлицевое или за счет посаженных на оси зубчатых колес, расположенных вне корпуса. Оси валов крепятся в крышках через подшипники.
Устройство преобразования энергии приводится в действие электродвигателем (не показано), соединенным с осью ротора 8 муфтой 13.
Рабочее тело по средствам втягивающей силы вакуума, создаваемого между поршнем 9 и валом-заслонкой 4, поступает во входной канал 6 камеры 3. Рабочее тело воздействует на поршень 9 и совершает работу, приводя в движение ротор 8. Ротор 8 с поршнем 9 совершает движение по кругу в камере 3. Одновременно поршень 9 подает рабочее тело (отработанный пар, газ, жидкость) через выходной канал 7 камеры 3. Камера 3 периодически синхронно с поршнем 9 ротора 8 открывается и закрывается, взаимодействуя при помощи зубчатых колес 12 или шлицевого зацепления/соединения с валом-заслонкой 4. Углубление 5 на валу-заслонке 4 способствует беспрепятственному прохождению поршня 9 в камере 3.
Действие рабочего тела на поршень 9 происходит на протяжении 75%-80% (кпд 0,75-0,80) Инерционные силы ротора 8 (маховика) преодолевают оставшиеся 25-20% кругового цикла механизма.
При использовании сжатого воздуха рабочим телом, нет необходимости использования термостойких материалов, а в качестве уплотнителей использовать графитофторопласт (турбины Братскгэсстрой), у которого К-трения близко к-0%.
Синхронное движение происходит за счет зубчатых колес 12 на осях 10, 11 ротора 8 и вала-заслонки 4 соответственно.
При использовании двух роторов на одной оси с противоположно находящимися поршнями, давление рабочего тела на поршни действует постоянно и отпадает необходимость в стартере. В любой мертвой точке рабочее тело давит на один из поршней.
При помощи заявленного устройства можно аккумулировать рабочее тело, очищая ее через фильтры (воздух, азот), в жидкое состояние.
1. Устройство преобразования энергии, характеризующееся тем, что содержит корпус, состоящий из сопряженных друг с другом камер, в одной из которых размещен прилегающий к ее стенкам вал-заслонка с углублением, а другая выполненная с возможностью заполнения рабочим телом камера содержит входной и выходной каналы для рабочего тела и ротор с закрепленным поршнем, взаимодействующим с углублением вала-заслонки, при этом ротор и вал-заслонка выполнены с возможностью движения по направлению друг к другу по эпитрохоиде и взаимодействуют между собой посредством передаточного механизма.
2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что камера с валом-заслонкой выполнена меньшего диаметра, чем камера с ротором.
3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что углубление вала-заслонки выполнено с возможностью свободного прохождения поршня ротора.
4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что рабочее тело представляет собой пар, или сжатый газ или воздух, или газ продукта горения, или жидкость.
5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что передаточный механизм представляет собой зубчатую передачу, расположенную вне корпуса.
6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что передаточный механизм выполнен в виде шлицевого зацепления между ротором и валом-заслонкой.
