РОТОРНОЕ УСТРОЙСТВО С ШИБЕРОМ ПРИ ВНЕШНЕМ ЦИЛИНДРЕ РОТОРА

Роторное устройство с шибером при внешнем цилиндре ротора.
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.
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).
Существенным недостатком данного роторного устройства является невозможность полностью перекрывать перетекание рабочего тела между рабочими полостями в месте контакта вращающегося ротора с передвижной шиберной перегородкой.
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.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в надежности плотного сопряжения элементов конструкции, уменьшении утечки рабочего тела между рабочими полостями, увеличении долговечности, повышении экономичности устройства.
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.
Роторное устройство с шиберной перегородкой ротора поясняется чертежами:
На фиг.1 - общий вид роторного устройства с шиберной перегородкой на внешнем цилиндре ротора.
На фиг.2 - вид роликового уплотнения (боковой разрез А-А).
На фиг.3 - вид корпуса роторного устройства с шиберной перегородкой на внешнем цилиндре ротора (боковые разрезы Б-Б и В-В).
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.
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.
Роторное устройство работает следующим образом:
- в качестве насоса, компрессора
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 выталкивается
- в качестве гидро- или пневмопривода
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, различны
- в составе конструкции двигателя внутреннего сгорания
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.
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.)