РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС МОТОР - УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РПНМУ

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.