Номер патента: 22921

Опубликовано: 31.03.2016

Автор: Линдси Стивен

Есть еще 7 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Роторно-поршневое устройство, содержащее \установленную с возможностью вращения заслонку (12);

статор (1), в котором выполнен паз (5), предназначенный для размещения в нем заслонки (12);

ротор (8), который соединен со статором (1) с образованием кольцевой цилиндрической полости (6);

поршень (10), прикрепленный к ротору (8);

передаточный механизм, включающий в себя

первое зубчатое колесо (35, 39, 42), соединенное с одной стороной заслонки (12); и

узел зубчатой передачи, содержащий зубчатое колесо (32), ось вращения которого отличается от оси вращения заслонки (12), и дополнительное зубчатое колесо (34, 40, 41), сцепляющееся с первым зубчатым колесом (35, 39, 42) и имеющее ось вращения, параллельную оси вращения первого зубчатого колеса (35, 39, 42),

причем первое зубчатое колесо (35, 39, 42) соединено с указанным узлом зубчатой передачи так, что вращение зубчатого колеса (32) приводит во вращение заслонку (12).

2. Устройство по п.1, в котором указанное первое зубчатое колесо (35, 39, 42) расположено в пределах площади, занимаемой заслонкой (12).

3. Устройство по любому из пп.1, 2, в котором ось вращения зубчатого колеса (32), по существу, перпендикулярна оси вращения заслонки (12).

4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором указанный узел зубчатой передачи содержит вал (15), который расположен за пределами заслонки (12) и выполнен с возможностью соединения с первым зубчатым колесом (35, 39, 42) посредством зубчатого колеса (32), размещенного на этом валу (15), и посредством дополнительного зубчатого колеса (34).

5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором указанный узел зубчатой передачи выполнен с возможностью соединения с ротором (8).

6. Устройство по п.5, в котором указанный узел зубчатой передачи дополнительно содержит зубчатое колесо (44) для соединения с ротором (8) посредством сцепления с сопряженным зубчатым колесом (43), которое выполнено на внутренней поверхности ротора (8).

7. Устройство по п.5, в котором указанный узел зубчатой передачи выполнен с возможностью соединения с дистальным концом указанного ротора (8).

8. Устройство по п.7, в котором указанный вал (15) соединен с приводным диском (14), соединенным с указанным ротором (8).

9. Устройство по любому из пп.1-8, в котором первое зубчатое колесо (35) имеет прямые зубья и дополнительное зубчатое колесо (34) узла зубчатой передачи также имеет прямые зубья.

10. Устройство по п.1, в котором дополнительное колесо узла зубчатой передачи выполнено в виде прямозубого зубчатого колеса (34), причем узел зубчатой передачи дополнительно содержит первое коническое колесо (33), причем первое коническое колесо (33) и прямозубое зубчатое колесо (34) расположены коаксиально, при этом зубчатое колесо (32) узла зубчатой передачи выполнено в виде конического зубчатого колеса, сцепляющегося с первым коническим зубчатым колесом (33).

11. Устройство по любому из пп.1-8, в котором первое зубчатое колесо (39) имеет некруглую форму и сцепляется с дополнительным зубчатым колесом (40) узла зубчатой передачи, тоже имеющим некруглую форму.

12. Устройство по любому из пп.1-11, в котором передаточное отношение пары сцепляющихся зубчатых колес составляет 1:1.

13. Устройство по любому из пп.1-12, в котором ротор (8) имеет трубчатую часть (8а), которая выходит за пределы кольцевой цилиндрической полости (6), по существу, коаксиальной оси вращения ротора (8), причем трубчатая часть (8а) соединена с возможностью вращения с указанным передаточным механизмом для передачи вращения от ротора (8) к установленной с возможностью вращения заслонке (12) устройства, причем передаточный механизм, по меньшей мере частично, окружен указанной трубчатой частью (8а).

14. Устройство по п.13, в котором ротор также содержит чашеобразную часть (8b), которая образует, по меньшей мере частично, кольцевую цилиндрическую полость (6).

15. Устройство по любому из пп.1-14, содержащее регулировочное устройство, которое позволяет регулировать ориентацию поршня (10) ротора (8) относительно выполненного в заслонке (12) паза (13), когда поршень (10) входит в этот паз (13).

16. Устройство по п.15, в котором регулировочное устройство содержит подвижное соединение между приводным механизмом и ротором (8).

17. Устройство по п.16, в котором указанное подвижное соединение выполнено таким образом, что обеспечивает возможность относительного поворота между ротором (8) и заслонкой (12).

18. Устройство по любому из пп.1-17, в котором паз (5) статора (1) выполнен в виде единичного паза, причем заслонка (12) выполнена так, чтобы проходить через статор (1) только через указанный паз (5).

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

Предложено роторно-поршневое устройство, содержащее установленную с возможностью вращения заслонку (12); статор, в котором выполнен паз, предназначенный для размещения в нем заслонки (12); ротор, который соединен со статором с образованием кольцевой цилиндрической полости; поршень, прикрепленный к ротору; передаточный механизм, включающий в себя: первое зубчатое колесо (35), соединенное с одной стороной заслонки (12); и узел зубчатой передачи, содержащий зубчатое колесо (32), ось вращения которого отличается от оси вращения заслонки, и дополнительное зубчатое колесо (34), сцепляющееся с первым зубчатым колесом (35) и имеющее ось вращения, параллельную оси вращения первого зубчатого колеса (35). Первое зубчатое колесо (35) соединено с указанным узлом зубчатой передачи так, что вращение зубчатого колеса (32) приводит во вращение заслонку (12). Изобретением достигается усовершенствование передаточного механизма роторно-поршневых устройств. Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится в основном к роторно-поршневым устройствам. Уровень техники Роторно-поршневые устройства могут представлять собой двигатель внутреннего сгорания или насос, например, нагнетательный или гидравлический насос, или детандер, например, паровой двигатель или заменитель турбины. Роторно-поршневое устройство содержит ротор и статор. Статор, по меньшей мере, частично ограничивает собой кольцевую цилиндрическую полость. Ротор имеет форму кольца и содержит по меньшей мере один поршень, проходящий от кольцевой части ротора внутрь указанной кольцевой цилиндрической полости. Во время функционирования устройства указанный по меньшей мере один поршень перемещается по мере вращения ротора по окружности относительно статора, двигаясь по кольцевой цилиндрической полости. Корпус ротора уплотнен относительно статора. Кроме того, это устройство содержит заслонку цилиндрической полости, выполненную с возможностью перемещения относительно статора между закрытым положением, при котором она перекрывает кольцевую цилиндрическую полость, и открытым положением, при котором она делает возможным проход указанного по меньшей мере одного поршня. Данная заслонка состоит из диска. В настоящей заявке термин "поршень" используется в самом широком смысле и включает в себя,насколько это позволяет контекст, перегородку, установленную с возможностью перемещения относительно цилиндрической стенки, причем эта перегородка не обязательно должна иметь большую толщину в направлении относительного перемещения, а напротив, во многих случаях она может иметь форму лопасти. В альтернативном случае эта перегородка может иметь значительную толщину или может быть выполнена полой. Указанный диск заслонки может представлять собой перегородку, проходящую, по существу, в радиальном направлении внутри указанной кольцевой цилиндрической полости. Несмотря на то что ничто не мешает выполнить заслонку с возможностью возвратнопоступательного перемещения, на практике предпочтительно не применять компоненты, совершающие возвратно-поступательное перемещение, в особенности если требуется обеспечить функционирование на высоких скоростях. Соответственно, в предпочтительном случае заслонка представляет собой по меньшей мере один поворотный затворный диск, имеющий по меньшей мере одно отверстие, которое выполнено таким образом, что при открытом положении заслонки располагается, по существу, в окружном канале кольцевой цилиндрической полости, делая тем самым возможным прохождение через диск заслонки указанного по меньшей мере одного поршня. Указанное по меньшей мере одно отверстие заслонки проходит по ее диску, по существу, в радиальном направлении. В предпочтительном случае ось вращения ротора не параллельна оси вращения диска заслонки. Еще предпочтительнее, когда ось вращения ротора, по существу, перпендикулярна оси вращения диска заслонки. В предпочтительном случае поршень формован таким образом, что может беспрепятственно проходить через отверстие в движущейся заслонке по мере того, как это отверстие проходит по кольцевой цилиндрической полости. Поршень предпочтительно формован таким образом, что между ним и отверстием заслонки существует минимальный зазор, вследствие чего происходит уплотнение, когда поршень проходит через это отверстие. В предпочтительном случае уплотнение предусматривают на передней или задней поверхности или кромке поршня. В случае компрессора уплотнение может быть предусмотрено на передней поверхности, в случае детандера - на задней поверхности. В предпочтительном случае корпус ротора установлен на статоре с возможностью поворота, независимого от взаимодействия между поршнями и цилиндрическими стенками, что обеспечивает возможность позиционирования корпуса ротора относительно статора. Специалисту данной области техники понятно, что роторно-поршневое и цилиндровое устройство отличается от обычного поршневого устройства, в котором поршень совершает возвратнопоступательное перемещение и удерживается коаксиально цилиндру посредством соответствующих поршневых колец, обуславливающих достаточно большие силы трения. В предпочтительном случае кольцевая часть ротора удерживается с возможностью вращения посредством соответствующих опор, установленных на статоре. В предпочтительном случае статор имеет по меньшей мере один впуск и по меньшей мере один выпуск. В предпочтительном случае по меньшей мере один из указанных впуска и выпуска расположен, по существу, рядом с заслонкой. В предпочтительном случае отношение угловой скорости ротора к угловой скорости диска заслонки составляет 1:1. Задача изобретения заключается в создании роторно-поршневого устройства с усовершенствованным передаточным механизмом. Сущность изобретения Согласно изобретению предлагается роторно-поршневое устройство, содержащее установленную с возможностью вращения заслонку; статор, в котором выполнен паз, предназначенный для размещения в нем этой заслонки; ротор, который соединен со статором с образованием кольцевой цилиндрической полости; поршень, прикрепленный к ротору; и передаточный механизм, включающий в себя первое зубчатое колесо, соединенное с одной стороной указанной заслонки; и узел зубчатой передачи, содержащий зубчатое колесо, ось вращения которого отличается от оси вращения указанной заслонки, и дополнительное зубчатое колесо, сцепляющееся с первым зубчатым колесом и имеющее ось вращения, параллельную оси вращения первого зубчатого колеса, причем первое зубчатое колесо соединено с указанным узлом зубчатой передачи так, что вращение этого зубчатого колеса приводит во вращение заслонку. Предпочтительно расположить первое зубчатое колесо в пределах площади, занимаемой указанной заслонкой. Предпочтительно, чтобы ось вращения зубчатого колеса зубчатой передачи была, по существу,перпендикулярна оси вращения заслонки. Предпочтительно, чтобы узел зубчатой передачи содержал вал, расположенный за пределами заслонки и выполненный с возможностью соединения с первым зубчатым колесом посредством зубчатого колеса, размещенного на этом валу, и посредством дополнительного зубчатого колеса. Также предпочтительно, чтобы выполнить узел зубчатой передачи с возможностью соединения с ротором. При этом узел зубчатой передачи предпочтительно дополнительно содержит зубчатое колесо для соединения с ротором посредством сцепления с сопряженным зубчатым колесом, которое выполнено на внутренней поверхности ротора. Предпочтительно, чтобы узел зубчатой передачи был выполнен с возможностью соединения с дистальным концом указанного ротора. Целесообразно также, чтобы вал зубчатой передачи соединялся с приводным диском, соединенным с указанным ротором. Предпочтительно, чтобы первое зубчатое колесо имело прямые зубья и дополнительное зубчатое колесо узла зубчатой передачи также имело прямые зубья. Дополнительное колесо узла зубчатой передачи можно выполнить в виде прямозубого зубчатого колеса и снабдить узел зубчатой передачи дополнительно первым коническим колесом, расположив первое коническое колесо и прямозубое зубчатое колесо коаксиально, выполнить при этом зубчатое колесо узла зубчатой передачи в виде конического зубчатого колеса, сцепляющегося с первым коническим зубчатым колесом. Первое зубчатое колесо может иметь некруглую форму и сцепляться с дополнительным зубчатым колесом узла зубчатой передачи, тоже имеющим некруглую форму. Предпочтительно, чтобы передаточное отношение пары сцепляющихся зубчатых колес составляло 1:1. Ротор предпочтительно снабдить трубчатой частью, выходящей за пределы кольцевой цилиндрической полости, по существу, коаксиальной оси вращения ротора, причем трубчатая часть соединена с возможностью вращения с указанным передаточным механизмом для передачи вращения от ротора к установленной с возможностью вращения заслонке устройства. При этом передаточный механизм, по меньшей мере частично, окружен указанной трубчатой частью. В этом варианте ротор может содержать также чашеобразную часть, которая образует, по меньшей мере частично, кольцевую цилиндрическую полость. Предпочтительно, чтобы описанное выше устройство содержало регулировочное устройство, позволяющее регулировать ориентацию поршня ротора относительно выполненного в заслонке паза, когда поршень входит в этот паз. Такое регулировочное устройство предпочтительно содержит подвижное соединение между приводным механизмом и ротором. Указанное подвижное соединение можно выполнить так, чтобы оно обеспечивало возможность относительного поворота между ротором и заслонкой. Предпочтительно выполнить паз статора в виде единичного паза, а заслонку выполнить так, чтобы она проходила через статор только через указанный паз. Перечень фигур чертежей Ниже со ссылкой на приложенные чертежи описаны различные варианты изобретения. На чертежах представлено следующее. Фиг. 1 в аксонометрии изображает статор; фиг. 2 в аксонометрии - ротор; фиг. 3 в аксонометрии - ротор и статор; фиг. 4 дает другой аксонометрический вид ротора; фиг. 5 в аксонометрии изображает заслонку; фиг. 6 и 7 в аксонометрии - статор с заслонкой; фиг. 8 в аксонометрии - поперечный разрез ротора, снабженного передаточным механизмом; фиг. 9 в аксонометрии - ротор, снабженный передаточным механизмом; фиг. 10 в аксонометрии - заслонку и передаточный механизм, показанные на фиг. 8 и 9; фиг. 11 спереди - заслонку и передаточный механизм, показанные на фиг. 10; фиг. 12 спереди - регулировочное устройство; фиг. 13 сбоку с частичным вырезом - ротор и заслонку роторно-поршневого устройства, содержащего регулировочное устройство, показанное на фиг. 12; фиг. 14 а и 14b в аксонометрии - компоненты регулировочного устройства, показанного на фиг. 12; фиг. 15 сбоку - передаточный механизм, показанный на фиг. 8 и 9; фиг. 16 сбоку - передаточный механизм и ротор; фиг. 17 в аксонометрии - компоненты передаточного механизма; фиг. 18 спереди - передаточный механизм, заслонку и статор; фиг. 19-22 в аксонометрии - различные варианты заслонок и передаточных механизмов; фиг. 23 и 24 - компоненты передаточного механизма; фиг. 25 в аксонометрии - заслонку и передаточный механизм; фиг. 26 в аксонометрии - разрез показанных на фиг. 25 заслонки и передаточного механизма, снабженных ротором; фиг. 27 в аксонометрии - показанные на фиг. 2 заслонку и передаточный механизм, снабженные ротором. Осуществление изобретения На фиг. 1 показан статор 1 роторно-поршневого устройства. Этот статор имеет три стенки 2, 3 и 4, а именно: плоскую или фланцевую стенку 2, криволинейную стенку 3 и цилиндрическую стенку 4. В статоре 1 имеется паз 5, предназначенный для размещения в нем нижеописанной заслонки 12, функция которой состоит в перекрывании кольцевой цилиндрической полости 6, ограниченной между статором 1 и ротором 8. В стенке 2 статора предусмотрен впуск 7. В других стенках 3, 4 тоже могут быть предусмотрены впуски - либо дополнительно, либо вместо впуска 7. На фиг. 2 показан ротор 8, содержащий чашеобразное кольцо. Ротор 8 насаживают на статор 1 с образованием кольцевой цилиндрической полости 6. В роторе 8 имеется группа отверстий, которые в совокупности образуют впуск 9. Впуск 9 может соответствовать еще одному впуску, предусмотренному во внешнем статоре (не показан), который содержит структуру, размещаемую в наиболее удаленном положении от центров статора 1 и ротора 8, с образованием клапанного канала. В альтернативном случае можно использовать другие виды клапанных или впускных систем. На фиг. 3 изображены ротор 8 и статор 1. Стрелкой обозначено, что статор поджимается к ротору 8,и стенки 3 и 4 входят внутрь него. На фиг. 4 ротор 8 показан с другого ракурса. К внутренней поверхности 11 ротора 8 прикреплен поршень 10. Поршень 10 разделяет кольцевую цилиндрическую полость 6, ограниченную внутренними поверхностями стенок 2, 3 и 4 и внутренней поверхностью 11 кольца 8 ротора. На фиг. 5 показана заслонка 12, размещаемая в пазу 5 статора 1 и разделяющая кольцевую цилиндрическую полость 6. В заслонке имеется паз 13, обеспечивающий возможность пропускания через себя поршня 10. Как описано ниже, для синхронизации вращения ротора 8 и заслонки 12 предусмотрен передаточный механизм. Фиг. 6 изображает заслонку 12, установленную в пазу 5 статора 1 и разделяющую кольцевую цилиндрическую полость 6. Фиг. 7 с противоположного ракурса изображает заслонку 12, соединенную со статором 1 и ротором 8. На чертеже также можно видеть впуск 7, предусмотренный в статоре 1. Ниже представлены различные варианты передаточного механизма, используемого в заявляемом роторно-поршневом устройстве. На фиг. 8 и 9 показан первый передаточный механизм, обеспечивающий передачу движения от ротора 8 к заслонке 12. На этих и последующих чертежах ротор 8, в целях улучшения читаемости чертежей, показан без впускных отверстий 9 и поршня 10. Ротор 8 содержит трубчатую часть 8 а в виде цилиндра, отходящую от чашеобразной части 8b. На дистальном конце трубчатой части предусмотрен приводной диск 14, выполненный за одно целое с ротором 8. Приводной диск 14 присоединен к главному приводному валу 15 таким образом, что при функционировании устройства отсутствует относительное вращение между ротором 8, приводным диском 14 и главным приводным валом 15. К приводному валу 15 прикреплено цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 16. Цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 16 сцепляется с цилиндрическим прямозубым зубчатым колесом 17,которое, в свою очередь, прикреплено к передаточному валу 18. К этому же передаточному валу 18 прикреплено и косозубое зубчатое колесо 19. Косозубое зубчатое колесо 19 сцепляется с еще одним косозубым зубчатым колесом 20 для приведения заслонки 12 в движение либо непосредственно, либо через еще один вал или передаточный элемент (не показан). Зубчатое колесо 20 отходит от одной из сторон заслонки 12 и расположено в пределах заслонки. Фиг. 10 изображает компоненты передаточного механизма, показанного на фиг. 8 и 9, причем в целях улучшения читаемости чертежа ротор 8 и приводной диск 14 на нем не представлены. Фиг. 11 в другом ракурсе изображает компоненты показанного на фиг. 8 и 9 передаточного меха-3 022921 низма, т.е. изображает, как они выглядят при взгляде со стороны приводного диска 14 в сторону заслонки 12. Ясно, что компоновка - т.е. расположение в пространстве - передаточного механизма (в данном случае отчасти образованного зубчатыми парами 16 и 17 и 19 и 20), соответствует пространству, имеющемуся в наличии в кольцевой цилиндрической полости 6. Соответственно, пространство кольцевой цилиндрической полости желательно увеличить для выбранного полного размера устройства. В альтернативном случае показанный на фиг. 8 приводной диск 14 может представлять собой независимый по отношению к ротору 8 элемент, прикрепленный к ротору таким образом, что во время работы устройства приводной диск 14 и ротор 8 не могут совершать вращательное движение относительно друг друга. В другом альтернативном варианте приводной диск 14 может быть оснащен регулировочным устройством, позволяющим регулировать относительное угловое положение между ротором 8 и приводным диском 14. Посредством такой регулировки можно изменять синхронизацию между поршнем 10 и пазом 13 в заслонке 12. В частности, благодаря этому регулировочному устройству можно регулировать относительное положение между поршнем 10 и пазом 13 в заслонке 12. Когда поршень 10 проходит через заслонку, одна поверхность поршня прижимается к пазу 13. Регулировочное устройство обеспечивает возможность регулировки уплотняемого зазора после сборки предлагаемого устройства (для регулировки промежутка между поршнем и пазом и компенсации возможных производственных допусков). Регулировочное устройство такого типа подходит для применения со всеми описываемыми здесь передаточными механизмами. На фиг. 12 и 13 показан пример отдельного (т.е. выполненного в виде независимого элемента) приводного диска 14, прикрепленного к ротору 8 при помощи кольца болтов 22. Согласно этому варианту болты 22 проходят через выполненные в приводном диске 14 пазы 23 и заходят в отверстия, предусмотренные в трубчатой части 8 а ротора 8. В затянутом состоянии болты 22 прижимают приводной диск 14 к ротору 8, предотвращая вращение этих элементов относительно друг друга. Если же болты 22 ослаблены, то как показано двунаправленной стрелкой, приводной диск 14 можно поворачивать относительно ротора 8, обеспечивая тем самым возможность регулировки синхронизации между поршнем 10 и пазом 13 в заслонке 12. На чертеже также показан регулировочный элемент 24, облегчающий регулировку приводного диска 14 относительно ротора 8. На фиг. 12 регулировочный элемент 24 изображен расположенным в пазу 25 приводного диска 14. Возможны и другие способы фиксации приводного диска 14 на роторе 8. Регулировочный элемент 24 содержит смещенный или эксцентриковый шип 26, располагаемый в отверстии 50, выполненном в роторе 8. В результате, при вращении регулировочного элемента 24 приводной диск приводится в движение относительно ротора 8. Элемент 24 имеет углубление 60 под ключ, в которое вводят соответствующий инструмент, обеспечивающий вращение указанного элемента. Фиг. 14 а и 14b с двух ракурсов изображают регулировочный элемент 24. Это лишь один из примеров механизма, который можно использовать для изменения относительного углового положения между приводным диском 14 и ротором 8. В устройстве, которое показано на фиг. 8, заслонка 12, по существу, совпадает с радиальной линией, проходящей через кольцевую цилиндрическую полость 6 около оси этой цилиндрической полости. При таком расположении ось ротора 8 ось кольцевой цилиндрической полости 6 и ось главного приводного вала 15 проходят через заслонку или вблизи нее. Это наглядно показано на фиг. 11. Фиг. 15 изображает показанное на фиг. 8 устройство еще с одного ракурса (при этом трубчатая часть 8 а удалена). Из чертежа видно, что заслонка 12 в значительной степени совпадает с осью ротора 8 и с осью главного приводного вала 15. Положение заслонки 12 может быть изменено таким образом, что она уже не будет совпадать с радиальной линией, проходящей через кольцевую цилиндрическую полость 6 около оси цилиндрической полости. Если заслонка перемещена, как описано выше, то показанную на фиг. 8 компоновку можно модифицировать, исключив одну из зубчатых пар 16, 17 и передаточный вал 18. На фиг. 16-18 показана конструкция, альтернативная изображенной на фиг. 8. Здесь положение заслонки 12 изменено, как описано выше, и передаточное средство упрощено по сравнению в вариантом, изображенным на фиг. 8. Вид,представленный на фиг. 16, соответствует фиг. 15. Из него ясно следует, что положение заслонки 12 изменено по сравнению со случаем, показанным на фиг. 8. Изображенное на фиг. 16 косозубое зубчатое колесо 28 эквивалентно косозубому зубчатому колесу 20 устройства, показанного на фиг. 8. На фиг. 17 изображенное на фиг. 16 устройство показано в другом ракурсе. Вид, представленный на фиг. 17, подобен фиг. 10, на которой показано устройство, выполненное в соответствии с фиг. 8. Косозубое зубчатое колесо 27 эквивалентно косозубому зубчатому колесу 19 устройства, изображенного на фиг. 8. Косозубое зубчатое колесо 28 эквивалентно косозубому зубчатому колесу 20 устройства, изображенного на фиг. 8. На фиг. 18 показано устройство, изображенное на фиг. 16, здесь окружность 29 соответствует внутренней стенке 4, ограничивающей часть кольцевой цилиндрической полости 6. Ясно, что компоновка передаточного устройства (в данном случае частично образованного зубчатой парой 27 и 28) соответствует доступному пространству, имеющемуся в кольцевой цилиндрической полости 6. Преимущества компоновки, показанной на фиг. 18, сравнимы с преимуществами компоновки, показанной фиг. 11, на которой представлен аналогичный вид, хотя и относящийся к изображенному на фиг. 8 устройству. Понятно, что окружность 29 на фиг. 18 эквивалентна окружности 21 на фиг. 11 В устройстве, показанном на фиг. 8, пара цилиндрических прямозубых зубчатых колес 16 и 17 и пара косозубых зубчатых колес 19 и 20 используются в качестве части механизма передачи, предусмотренного между ротором 8 и заслонкой 12. В альтернативном устройстве, показанном на фиг. 19, косозубые зубчатые колеса 19 и 20 показанного на фиг. 8 устройства заменены парой конических зубчатых колес 30 и 31. Можно видеть, что в целях улучшения читаемости чертежа зубья конических зубчатых колес на чертеже не изображены. Конические зубчатые колеса 30 и 31 позволяют обеспечить более высокую скорость вращения и более низкие потери при передаче, чем косозубые зубчатые колеса 19 и 20 устройства, изображенного на фиг. 8. На фиг. 20 показано альтернативное устройство, которое в целом основано на устройстве, показанном на фиг. 19, но в котором коническое зубчатое колесо 30 установлено на передаточном вале 18. При некоторых компоновках предлагаемого роторно-поршневого устройства предпочтительно использовать узел, показанный на фиг. 19, а при некоторых других - узел, показанный на фиг. 20. Согласно одному из вариантов изобретения зубчатые колеса располагаются ниже заслонки, вследствие чего смазка будет отводиться от заслонки под действием силы тяжести, при этом в зависимости от направления вращения заслонки можно выбрать либо узел, показанный на фиг. 19, либо узел, показанный на 20. Понятно, что направления вращения заслонки и ротора определяют угол, под которым поршень 10 расположен на роторе. На фиг. 21 представлено устройство, альтернативное устройству, изображенному на фиг. 19 и 20. Устройство, показанное на фиг. 21, содержит пару цилиндрических прямозубых зубчатых колес 34 и 35 и пару конических зубчатых колес 32 и 33 как часть передачи между ротором 8 и заслонкой 12. В этом устройстве к главному приводному валу 15 прикреплено коническое зубчатое колесо 32. Коническое зубчатое колесо 32 сцепляется с еще одним коническим зубчатым колесом 33, которое непосредственно связано с цилиндрическим прямозубым зубчатым колесом 34. Связь между коническим зубчатым колесом 33 и прямозубым или косозубым зубчатым колесом 34 можно осуществить посредством короткого вала, или зубчатые колеса могут быть прикреплены прямо друг к другу в виде единого узла, или можно применять другой способ крепления зубчатых колес, при котором они не могли бы вращаться друг относительно друга. Цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 34 сцепляется с еще одним цилиндрическим прямозубым зубчатым колесом 35, которое приводит в движение заслонку 12 либо непосредственно, либо через вал или другое передаточное средство. В компоновке, показанной на фиг. 21, отсутствует передаточный вал 18, имеющийся в устройстве,изображенном на фиг. 19 и 20. Благодаря исключению передаточного вала обеспечивается преимущество, заключающееся в увеличении крутильной жесткости передаточного узла. Кроме того, в устройстве с фиг. 21 при том же монтажном пространстве внутри кольцевой цилиндрической полости 6 можно применять зубчатые колеса большего размера, чем в устройствах, показанных на фиг. 19 и 20. Применяя зубчатые колеса большего размера, можно увеличить точность передачи и,таким образом, повысить точность синхронизации между поршнем 10 и пазом 13, предусмотренным в заслонке 12. В устройстве, альтернативном по отношению к устройству, показанному на фиг. 21, цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 34 и коническое зубчатое колесо 33 поменяны местами, вследствие чего коническое зубчатое колесо 33 расположено ближе к поверхности заслонки 12, чем цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 34. В результате, уменьшается размер конических зубчатых колес - в некоторых вариантах изобретения благодаря этому можно облегчить компоновку. На фиг. 22 показано еще одно устройство, альтернативное устройству, изображенному на фиг. 20. На фиг. 22 вместо пары цилиндрических прямозубых зубчатых колес 16 и 17 устройства, показанного на фиг. 20, используются три цилиндрических прямозубых зубчатых колеса 36, 37 и 38. При помощи такой конструкции можно добиться небольшого улучшения в компоновке цилиндрических прямозубых зубчатых колес, хотя и за счет расходов на дополнительное зубчатое колесо. Узел из цилиндрических прямозубых зубчатых колес 36-38, показанных на фиг. 22, можно также применять вместо цилиндрических прямозубых зубчатых колес 16 и 17 в устройстве, показанном на фиг. 8, или в устройстве, изображенном на фиг. 19. В соответствии с еще одним альтернативным вариантом изобретения пару цилиндрических прямозубых зубчатых колес 16 и 17 в устройстве, показанном на фиг. 8, в устройстве, показанном на фиг. 19 или в устройстве, изображенном на фиг. 20, или пару цилиндрических прямозубых зубчатых колес 34 и 35 устройства, изображенного на фиг. 21, можно заменить овальными, эллиптическими или другими некруглыми зубчатыми колесами. Дело в том, что при применении некруглых зубчатых колес становится возможным изменить форму поршня 10 и паза 13 в заслонке, благодаря чему при некоторых вариантах изобретения достигаются определенные преимущества. Эти возможные преимущества включают улучшенную герметичность между поршнем 10 и пазом 13, когда поршень 10 проходит через заслонку 12. В частности, одной из причин для такого улучшения герметичности может быть изменение формы лопатки вследствие изменения передаточного отношения. Еще одно преимущество заключается в том, что некруглые зубчатые колеса можно сконфигурировать таким образом, что передача движения будет ускоряться или замедляться возле точки, в которой поршень 10 проходит через заслонку 12, в зависимости от изменении хода в зубчатой передаче. На фиг. 23 показана пара некруглых зубчатых колес 39 и 40, которые можно использовать вместо цилиндрических прямозубых зубчатых колес 16 и 17 для устройств, изображенных на фиг. 8, 19 или 20. Для лучшей читаемости чертежа на нем показаны лишь некоторые из зубьев каждого зубчатого колеса. На фиг. 24 показана пара некруглых зубчатых колес 41 и 42, которые можно использовать вместо цилиндрических прямозубых зубчатых колес 34 и 35 устройства, изображенного на фиг. 21. Во всех описанных выше передаточных механизмах к ротору 8 прикреплен только один поршень 10, а в заслонке 12 предусмотрен только один паз 13. Это означает, что общее передаточное отношение(или среднее передаточное отношение в случае овальных зубчатых колес) передаточного устройства между ротором 8 и заслонкой 12 составляет 1:1. Во всех вышеописанных узлах, содержащих более одной зубчатой пары (все узлы кроме показанного на фиг. 16), отдельные зубчатые пары могут иметь разные передаточные отношения, но по-прежнему обеспечивать общее передаточное отношение 1:1 при передаче. Что касается узла, показанного на фиг. 19, то используемое в нем цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 16 может иметь двадцать пять, а цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 17 - двадцать три зуба, так что для этой зубчатой пары 16 и 17 передаточное отношение будет составлять 25:23. Если в том же примере коническое зубчатое колесо 30 имеет двадцать три зуба, а коническое зубчатое колесо 31- двадцать пять зубьев, то для этой зубчатой пары 30 и 31 передаточное отношение будет составлять 23:25. Однако общее передаточное отношение в этом случае по-прежнему равняется 1:1, хотя отдельные зубчатые пары и имеют разные передаточные отношения. Этот тип узла, по существу, считается наилучшим с практической точки зрения, поскольку при каждом обороте в нем не происходит сцепление друг с другом одних и тех же зубьев. Такой тип обычно называют "плавающим зубом". Что касается вышеописанных передаточных механизмов, то они хотя и не считаются лучшими с практической точки зрения, обладают тем преимуществом, что у них не только общее передаточное отношение, но и передаточное отношение всех зубчатых пар в передаче от ротора 8 до заслонки 12 составляет 1:1. А если передаточное отношение всех зубчатых передач в передаточном устройстве составляет 1:1, то при каждом обороте во всех передачах сцепляются одни и те же зубья. В результате обеспечивается более высокая точность синхронизации между ротором 8 и заслонкой 12 в точке, в которой поршень 10 проходит через паз 13 в заслонке 12. Условия для повышенного износа зубчатых передач при применении устройства такого типа в предлагаемом роторно-поршневом устройстве снижены, поскольку передача нагружается в нем обычно достаточно слабо. Еще одно устройство, относящееся к показанному на фиг. 20, изображено на фиг. 25-27. В устройстве, показанном на фиг. 25, вместо цилиндрических прямозубых зубчатых колес 16 и 17 используются зубчатое колесо 43 с внутренними зубьями и сопряженное с ним зубчатое колесо 44. Как показано на фиг. 26, зубчатое колесо 43 с внутренними зубьями прикреплено к внутренней поверхности трубчатой части 8 а ротора 8. Зубья этих зубчатых колес могут иметь прямую или спиральную или какую-либо другую форму. В данном устройстве общее передаточное отношение может составлять 1:1, но передаточное отношение отдельных зубчатых пар 1:1 невозможно В отдельных вариантах изобретения это устройство является весьма предпочтительным в отношении компоновки. В любом из вышеописанных устройств, в которых используются цилиндрические прямозубые зубчатые колеса, эти колеса могут быть заменены косозубыми цилиндрическими зубчатыми колесами. В любом из вышеописанных устройств, в которых используются конические зубчатые колеса, эти конические зубчатые колеса могут иметь прямозубую, спиральную или другую форму. В любом из вышеописанных устройств, в которых используются косозубые зубчатые колеса, косозубую зубчатую пару можно заменить гипоидной зубчатой парой. Согласно одному из вариантов выполнения заслонки (не проиллюстрирован), заслонка имеет ось вращения, отличную от оси вращения ротора, но не перпендикулярную ей. Передаточный механизм содержит коническое зубчатое колесо, которое сцепляется с коническим зубчатым колесом, соединенным с валом. В этом устройстве конические зубчатые колеса имеют гипоидную форму. Альтернативные варианты изобретения могут содержать самые разные передаточные элементы, в том числе ремни, цепи, подвижные соединения, например универсальные шарниры, или любую комбинацию вышеупомянутых элементов. Предложенное роторно-поршневое устройство, содержащее любой из вышеописанных передаточных механизмов, удовлетворяет соответствующим требованиям в отношении компоновки, точности и жесткости передачи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Роторно-поршневое устройство, содержащее установленную с возможностью вращения заслонку (12); статор (1), в котором выполнен паз (5), предназначенный для размещения в нем заслонки (12); ротор (8), который соединен со статором (1) с образованием кольцевой цилиндрической полости (6); поршень (10), прикрепленный к ротору (8); передаточный механизм, включающий в себя первое зубчатое колесо (35, 39, 42), соединенное с одной стороной заслонки (12); и узел зубчатой передачи, содержащий зубчатое колесо (32), ось вращения которого отличается от оси вращения заслонки (12), и дополнительное зубчатое колесо (34, 40, 41), сцепляющееся с первым зубчатым колесом (35, 39, 42) и имеющее ось вращения, параллельную оси вращения первого зубчатого колеса (35, 39, 42),причем первое зубчатое колесо (35, 39, 42) соединено с указанным узлом зубчатой передачи так,что вращение зубчатого колеса (32) приводит во вращение заслонку (12). 2. Устройство по п.1, в котором указанное первое зубчатое колесо (35, 39, 42) расположено в пределах площади, занимаемой заслонкой (12). 3. Устройство по любому из пп.1, 2, в котором ось вращения зубчатого колеса (32), по существу,перпендикулярна оси вращения заслонки (12). 4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором указанный узел зубчатой передачи содержит вал (15),который расположен за пределами заслонки (12) и выполнен с возможностью соединения с первым зубчатым колесом (35, 39, 42) посредством зубчатого колеса (32), размещенного на этом валу (15), и посредством дополнительного зубчатого колеса (34). 5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором указанный узел зубчатой передачи выполнен с возможностью соединения с ротором (8). 6. Устройство по п.5, в котором указанный узел зубчатой передачи дополнительно содержит зубчатое колесо (44) для соединения с ротором (8) посредством сцепления с сопряженным зубчатым колесом(43), которое выполнено на внутренней поверхности ротора (8). 7. Устройство по п.5, в котором указанный узел зубчатой передачи выполнен с возможностью соединения с дистальным концом указанного ротора (8). 8. Устройство по п.7, в котором указанный вал (15) соединен с приводным диском (14), соединенным с указанным ротором (8). 9. Устройство по любому из пп.1-8, в котором первое зубчатое колесо (35) имеет прямые зубья и дополнительное зубчатое колесо (34) узла зубчатой передачи также имеет прямые зубья. 10. Устройство по п.1, в котором дополнительное колесо узла зубчатой передачи выполнено в виде прямозубого зубчатого колеса (34), причем узел зубчатой передачи дополнительно содержит первое коническое колесо (33), причем первое коническое колесо (33) и прямозубое зубчатое колесо (34) расположены коаксиально, при этом зубчатое колесо (32) узла зубчатой передачи выполнено в виде конического зубчатого колеса, сцепляющегося с первым коническим зубчатым колесом (33). 11. Устройство по любому из пп.1-8, в котором первое зубчатое колесо (39) имеет некруглую форму и сцепляется с дополнительным зубчатым колесом (40) узла зубчатой передачи, тоже имеющим некруглую форму. 12. Устройство по любому из пп.1-11, в котором передаточное отношение пары сцепляющихся зубчатых колес составляет 1:1. 13. Устройство по любому из пп.1-12, в котором ротор (8) имеет трубчатую часть (8 а), которая выходит за пределы кольцевой цилиндрической полости (6), по существу, коаксиальной оси вращения ротора (8), причем трубчатая часть (8 а) соединена с возможностью вращения с указанным передаточным механизмом для передачи вращения от ротора (8) к установленной с возможностью вращения заслонке(12) устройства, причем передаточный механизм, по меньшей мере частично, окружен указанной трубчатой частью (8 а). 14. Устройство по п.13, в котором ротор также содержит чашеобразную часть (8b), которая образует, по меньшей мере частично, кольцевую цилиндрическую полость (6). 15. Устройство по любому из пп.1-14, содержащее регулировочное устройство, которое позволяет регулировать ориентацию поршня (10) ротора (8) относительно выполненного в заслонке (12) паза (13),когда поршень (10) входит в этот паз (13). 16. Устройство по п.15, в котором регулировочное устройство содержит подвижное соединение между приводным механизмом и ротором (8). 17. Устройство по п.16, в котором указанное подвижное соединение выполнено таким образом, что обеспечивает возможность относительного поворота между ротором (8) и заслонкой (12). 18. Устройство по любому из пп.1-17, в котором паз (5) статора (1) выполнен в виде единичного паза, причем заслонка (12) выполнена так, чтобы проходить через статор (1) только через указанный паз

МПК / Метки

МПК: F01C 3/02, F01C 21/10, F01C 21/00

Метки: роторно-поршневое, устройство

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/15-22921-rotorno-porshnevoe-ustrojjstvo.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Роторно-поршневое устройство</a>

Похожие патенты