Объемная машина

 

Использование: в машиностроении, при проектировании двигателей, насосов и компрессоров. Сущность изобретения: объемная машина содержит полый цилиндрический корпус с торцовыми крышками, четыре вытеснителя, размещенные в корпусе с образованием камер переменного объема, выполненные в виде полуцилиндров и шарнирно соединенные между собой, и привод, кинематически связанный с шарниром по меньшей мере одного из вытеснителей. Причем на участке внутренней поверхности корпуса и на участке наружной поверхности по меньшей мере одного из вытеснителей выполнены по меньшей мере по одному зубу и ответной впадине с образованием зубчатого зацепления с передаточным числом, равным двум, причем диаметры гладких участков внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности вытеснителей равны диаметрам начальных окружностей зацепления. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и касается усовершенствования насосов, компрессоров и двигателей.

Известны поршневые или плунжерные компрессоры [1].

К недостаткам таких машин относится отсутствие компактности, инерционная неуравновешенность, трение скольжения в уплотнительных устройствах рабочих органов, постоянство площади зазоров, постоянство площади рабочего органа, воспринимающего давление среды, что приводит к перегрузкам механизма движения, снижению надежности, увеличению размеров маховика.

Более компактные и уравновешенные конструкции - это роторные (ротационные) объемные машины различных типов, например, винтовые или типа "Ванкеля" [2].

Но и в этих машинах имеет место значительное трение скольжения уплотнительных элементов по профильным поверхностям, либо, если уплотнение осуществляется за счет минимальных гарантированных зазоров, эти зазоры трудно выдержать малыми из-за сложности поверхностей, их образующих. Это ограничивает рабочие отношения давлений.

Наиболее близкой к изобретению является объемная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцовыми крышками, четыре вытеснителя, размещенные в корпусе с образованием камер переменного объема, выполненные в виде полуцилиндров и шарнирно соединенные между собой, и привод, кинематически связанный с шарниром по меньшей мере одного из вытеснителей [3].

Недостатком этой конструкции, усложняющим ее, является наличие ползунов и направляющих для них на торцовых крышках, предотвращающих поворот вытеснителей относительно корпуса.

Этот недостаток устраняется в изобретении тем, что по крайней мере один вытеснитель образует с расточкой корпуса зубчатое соединение с передаточным числом два, имеющее по крайней мере один зуб и одну впадину, причем диаметры поверхностей расточки корпуса и вытеснителей в местах, где отсутствует зацепление, равны диаметрам начальных окружностей зацепления.

Это предотвращает поворот вытеснителей относительно корпуса.

На фиг. 1 изображена объемная машина с косозубым зацеплением, поперечный разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез машины с прямозубым зацеплением.

Объемная машина содержит цилиндрический корпус 1 с крышками 2, вытеснители 3, выполненные в виде четырех полуцилиндров, образующих с корпусом 1 и между собой камеры 4-8 переменного объема, шарнирные элементы 9, соединяющие вытеснители между собой.

По крайней мере на одном из вытеснителей 3 имеется по крайней мере один зуб 10, которому соответствует на расточке корпуса впадина 11. Передаточное число зацепления - 2. Только при таком передаточном числе вращательному движению вытеснителей соответствует прямолинейное движение точек, лежащих на их наружной поверхности (круги Кардана), т.е. центров шарниров 9.

Шарнирные элементы 9 состоят из пальцев 12 и втулок 13, составляющих одно целое с вытеснителями 3.

Объемная машина может быть снабжена механизмом привода, преобразующим вращательное движение вала в качательное движение вытеснителей 3. Этот механизм может состоять из коленчатого вала 14 и кривошипно-шатунного механизма 15, при этом по крайней мере два вытеснителя 3 шарнирно соединены с механизмом 15.

Камеры 4-7 могут быть снабжены впускными и выпускными клапанами 16 и 17.

Участки, не занятые зацеплением, выполнены гладкими цилиндрическими, как у вытеснителей 3, так и у расточки корпуса 1, и по диаметру соответствуют начальным окружностям зацепления.

Машина работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала 14 вытеснители 3 через кривошипно-шатунный механизм 15 приводятся в движение, при этом, когда соответствующая пара диаметрально расположенных элементов 9 движется вдоль диаметра расточки корпуса 1 навстречу друг другу, другая пара диаметрально расположенных элементов 9 расходится по диаметру расточки корпуса 1. Вытеснители совершают качательное движение, перекатываясь по внутренней расточке корпуса 1, и периодически изменяя объемы камер 4-8.

При этом постоянно сохраняется зубчатое зацепление между по крайней мере одним вытеснителем 3 и расточкой корпуса 1, предотвращая поворот вытеснителей по отношению к корпусу 1.

Если зубья зацепления занимают всю или большую часть наружной поверхности вытеснителя, то зацепление может быть прямозубым (см. фиг. 2).

Если они занимают часть этой поверхности, то зацепление косозубое. Косозубое зацепление увеличивает трение вытеснителей о торцовые крышки. Для исключения этого явления рационально зацепление выполнять шевронным.

Наиболее перспективным для такой конструкции можно считать цевочное зацепление, у которого диаметр основания зубьев совпадает с диаметром начальной окружности.

Машина обратима, т.е. может быть двигателем.

Преимущество изобретения перед прототипом - в отсутствии ползунов и направляющих на торцовых крышках, что делает конструкцию проще и надежней.

Формула изобретения

ОБЪЕМНАЯ МАШИНА, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, четыре вытеснителя, размещенные в корпусе с образованием камер переменного объема, выполненные в виде полуцилиндров и шарнирно соединенные между собой, и привод, кинематически связанный с шарниром одного из вытеснителей, отличающаяся тем, что на участке внутренней поверхности корпуса и на участке наружной поверхности по меньшей мере одного из вытеснителей выполнены по меньшей мере по одному зубу и ответной впадине с образованием зубчатого зацепления с передаточным числом, равным двум, причем диаметры гладких участков внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности вытеснителей равны диаметрам начальных окружностей зацепления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2