RU104628U1 - ROTOR-PISTON PUMP MOTOR - UNIVERSAL RPNMU - Google Patents

Abstract

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. 1. An energy conversion device, characterized in that it comprises a housing consisting of chambers interconnected with one another, one of which has a shutter-shaft with a recess adjacent to its walls, and the other chamber, which can be filled with a working fluid, contains input and output channels for the working fluid and the rotor with a fixed piston interacting with the recess of the damper shaft, while the rotor and the damper shaft are arranged to move towards each other along the epitrochoid and interact between second gear means. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the chamber with the damper shaft is made of a smaller diameter than the chamber with the rotor. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the recess of the damper shaft is made with the possibility of free passage of the piston of the rotor. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the working fluid is steam, or compressed gas or air, or combustion gas, or liquid. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the transmission mechanism is a gear located outside the housing. ! 6. The device according to claim 1, characterized in that the transmission mechanism is made in the form of spline engagement between the rotor and the damper shaft.

Description

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.The utility model relates to the fields of mechanical engineering, energy and shipbuilding, in particular rotary piston pumps universal motors (RPNMU), and is intended to convert the energy of the working fluid into mechanical work.

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).A turbo piston engine is known from the prior art, comprising a rotor placed in a cylindrical body, a piston mounted on the rotor and placed in the broadening of the cylindrical body in a cylinder with a cylindrical valve, a gear wheel on the rotor shaft is engaged with a gear wheel of the same diameter on the valve shaft and a piston under the action of the potential energy of the working fluid can move in the cylinder relative to the stationary body and directly transmit rotational motion to the rotor with the shaft without intermediate of information transfer. The rotor mounted on the shaft has a cylindrical shape and is placed in a cylindrical body, the piston mounted on the rotor in a circle is placed in the broadening of the cylindrical body - in a cylinder with a valve of cylindrical shape, the piston side on which the working fluid can exert pressure has a rectangular shape , a valve of cylindrical shape, mounted on a shaft and placed in a hole in the cylinder, can rotate in the cylinder, there is minimal clearance between the valve and the rotor, the valve can create a closed space in the cylinder m Between the piston and the valve, the valve has a circumferential cut-out for the piston to pass under the valve and the working fluid supply channel passing through the valve shaft, while the working fluid supply channel on the valve shaft is combined with the working fluid supply pipe hole coming from the working fluid accumulator, the working fluid when the supply valve of the working fluid is open, it can enter the enclosed space of the cylinder between the valve and the piston; the piston, under the action of the potential energy of the working fluid, can move in the cylinder relative to the fixed housing directly transmit the rotational movement to the rotor shaft without intermediate gears (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.The closest analogue of the proposed utility model is a rotary piston engine containing two coaxial rotors in the housing, each placed on a central axis. The working rotor has a piston that slides along the wall of the housing in a gas tight manner, and the auxiliary rotor has a recess. The inlet and outlet valves are located in the housing. And the rotors work through gears.

Однако данные устройства имеют сложную конструкцию за счет чего увеличиваются трудозатраты при их изготовлении, и теряется КПД.However, these devices have a complex structure due to which labor costs increase during their manufacture, and efficiency is lost.

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.The problem to which the proposed utility model is directed is to create such a design of an energy conversion device that would simplify the mechanism and the original technical solution gives an unexpected effect.

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.The technical result achieved by the implementation of this utility model is the simplicity of the design of the energy conversion device, increasing the productivity of existing pumps (motors, turbines), energy efficiency and environmental friendliness, and reducing labor costs.

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.The indicated technical result is achieved in an energy conversion device comprising a housing consisting of chambers conjugated to each other, one of which has a damper shaft adjacent to its walls with a recess along its entire length, and the other chamber, which is filled with a working fluid, contains an input and the output channels for the working fluid and the rotor with a piston fixed along its entire length, interacting with the recess of the damper shaft, while the rotor axis and the axis of the damper shaft are made to move along board to each other along the epitrochoid and interact with each other through a transmission mechanism.

Вал-заслонка и ротор имеют одинаковый диаметр, а камера с валом-заслонкой выполнена меньшего диаметра, чем камера с ротором.The damper shaft and rotor have the same diameter, and the chamber with the damper shaft is made of a smaller diameter than the chamber with the rotor.

Рабочее тело за один оборот ротора совершает два цикла - вход и выход из камеры.The working fluid in one revolution of the rotor performs two cycles - the entrance and exit from the chamber.

Углубление вала-заслонки выполнено с возможностью свободного прохождения поршня ротора.The deepening of the damper shaft is made with the possibility of free passage of the piston of the rotor.

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.The working fluid is steam, or compressed gas or air, or gas of the combustion product, or liquid in connection with which allows you to effectively use the mechanism of both the motor and the pump.

Углубление вала-заслонки соответствует размеру поршня ротора.The deepening of the damper shaft corresponds to the size of the rotor piston.

Передаточный механизм выполнен в виде шлицевого зацепления между ротором и валом-заслонкой или представляет собой зубчатую передачу, расположенную вне корпуса, выполненного цилиндрической формы.The transmission mechanism is made in the form of spline engagement between the rotor and the damper shaft or is a gear transmission located outside the cylindrical body.

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.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a front view of a device for converting energy; figure 2 is a side view of an energy conversion device; figure 3 - the housing of the energy conversion device.

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.The energy conversion device comprises a cylindrical-shaped housing 1, consisting of chambers 2, 3 interfaced with each other. A chamber-damper 4 adjacent to its walls is located in the chamber 2, having a recess 5 along its entire length (a selected segment along the entire length). The chamber 3 is filled with a working fluid (steam, compressed gas, combustion gas, liquid) and contains inlet 6 and outlet 7 channels for the working fluid (inlet and outlet for the working fluid in chamber 3, which is a constant pressure chamber) and a rotor 8 with a fixed along its entire length by a piston 9, interacting with the recess 5 of the damper shaft 4. The axis 10 of the rotor 8 and the axis 11 of the damper shaft 4 interact with each other by means of gears 12 or spline gears / joints (not shown) and are made to move along direction to each other Yeah on the epitrochoid and located outside of the housing 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.The damper shaft 4 and the rotor 8 have the same diameter, and the chamber 2 with the damper shaft 4 is made of a smaller diameter than the chamber 3 with the rotor 8.

Оси 10 и 11 крепятся в корпусе 1 через подшипники (не показано).Axes 10 and 11 are mounted in housing 1 through bearings (not shown).

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.The damper shaft 4 with a recess 5 for free passage of the piston 9 overlaps the chamber 3. The working fluid presses the piston 9 of the rotor 8, having a square or rectangular shape, and sets it in motion in a circle.

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.The engagement between the rotor and the damper shaft is spline or due to gears located on the axis located outside the housing. The axis of the shafts are mounted in the covers through bearings.

Устройство преобразования энергии приводится в действие электродвигателем (не показано), соединенным с осью ротора 8 муфтой 13.The energy conversion device is driven by an electric motor (not shown) connected to the axis of the rotor 8 by a coupling 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.The working fluid by means of the suction force of the vacuum created between the piston 9 and the damper shaft 4 enters the input channel 6 of the chamber 3. The working fluid acts on the piston 9 and does the work, driving the rotor 8. The rotor 8 with the piston 9 moves in a circle in the chamber 3. At the same time, the piston 9 delivers a working fluid (exhaust steam, gas, liquid) through the outlet channel 7 of the chamber 3. The chamber 3 is periodically opened and closed synchronously with the piston 9 of the rotor 8, interacting with gears 12 or spline gear / connection with a damper shaft 4. A recess 5 on the damper shaft 4 facilitates the unhindered passage of the piston 9 in the chamber 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.The action of the working fluid on the piston 9 occurs during 75% -80% (efficiency 0.75-0.80). The inertial forces of the rotor 8 (flywheel) overcome the remaining 25-20% of the circular cycle of the mechanism.

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%.When using compressed air with a working fluid, there is no need to use heat-resistant materials, and graphitofluoroplast (Bratskgesstroy turbines), whose K-friction is close to -0%, is used as a sealant.

Синхронное движение происходит за счет зубчатых колес 12 на осях 10, 11 ротора 8 и вала-заслонки 4 соответственно.Synchronous movement occurs due to the gears 12 on the axes 10, 11 of the rotor 8 and the damper shaft 4, respectively.

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.When using two rotors on the same axis with opposite pistons, the pressure of the working fluid on the pistons acts constantly and there is no need for a starter. At any dead point, the working fluid presses on one of the pistons.

При помощи заявленного устройства можно аккумулировать рабочее тело, очищая ее через фильтры (воздух, азот), в жидкое состояние.Using the claimed device, you can accumulate the working fluid, cleaning it through filters (air, nitrogen), in a liquid state.

Claims (6)

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.1. An energy conversion device, characterized in that it comprises a housing consisting of chambers interconnected with one another, in one of which there is a shutter-shaft with a recess adjacent to its walls, and the other, made with the possibility of filling with a working fluid, the chamber contains input and output channels for the working fluid and the rotor with a fixed piston interacting with the recess of the damper shaft, while the rotor and the damper shaft are arranged to move towards each other along the epitrochoid and interact between second gear means. 2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что камера с валом-заслонкой выполнена меньшего диаметра, чем камера с ротором.2. The device according to claim 1, characterized in that the chamber with the shutter shaft is made of a smaller diameter than the chamber with the rotor. 3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что углубление вала-заслонки выполнено с возможностью свободного прохождения поршня ротора.3. The device according to claim 1, characterized in that the recess of the damper shaft is made with the possibility of free passage of the piston of the rotor. 4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что рабочее тело представляет собой пар, или сжатый газ или воздух, или газ продукта горения, или жидкость.4. The device according to claim 1, characterized in that the working fluid is steam, or compressed gas or air, or combustion product gas, or liquid. 5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что передаточный механизм представляет собой зубчатую передачу, расположенную вне корпуса.5. The device according to claim 1, characterized in that the transmission mechanism is a gear located outside the housing. 6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что передаточный механизм выполнен в виде шлицевого зацепления между ротором и валом-заслонкой.

6. The device according to claim 1, characterized in that the transmission mechanism is made in the form of splined engagement between the rotor and the damper shaft.