Объемная роторная машина

 

Использование: в дорожных, горных, строительных, сельскохозяйственных машинах . Сущность изобретения: два корпуса подшипиков слуат опорами и боковыми крышками, установлены по обе стороны корпуса с расположением ротора между подшипниками, Поршень и поршни-замыкатели (ПЗ) выполнены плоскими. Толщина ПЗ меньше толщины поршней, подпружиненных плоской пружиной или плотной упругой резиной. Привод ПЗ выполнен в виде кулачка с двумя неэквидистантными и незамкнутыми профилированными поверхностями . ПЗ снабжены роликовыми водилами, расположенными со стороны кулачка с возможностью взаимодействия с профилированной поверхностью и исключением контакта ПЗ с поршнем. Кулачок установлен в корпусе с образованием миним.зазора между торообразной поверхностью корпуса рабочего цилиндра и профилированной поверхностью ПЗ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я F 04 С 2/344

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4320730/29 (22) 26,10.87 (46) 07,10,92, Бюл. ¹ 37 (75) П.В,Бельковец (56) Авторское свидетельство СССР № 1566058, кл, F 01 С 1/30, 1986, (54) ОБЪЕМНАЯ РОТОРНАЯ МАШИНА (57) Использование; в дорожных, горных, строительных, сельскохозяйственных машинах. Сущность изобретения; два корпуса подшип. ::иков слу-".ат опорами и боковыми крышками, установлены по обе стороны корпуса с расположением ротора между подшипниками, Поршень и поршни-замыИзобретение относится к гидромашиностроению, компрессоростроению, двигателестроению и может быть использовано в станкостроении, судостроении, в дорожных, горных, строительных, сельскохозяйственных машинах, в химической и пищевой промышленности, особенно для перекачки вязких рабочих сред.

Известны аксиальные роторно-поршневые машины, содержащие вал, совершающий вращательное движение и несколько

7 поршней, совершающих возвратно-поступательное движение с помощью наклонной шайбы и других промежуточных звеньев; шатунов, карданов, совершающих сложное движение (см, T.М,Башта и др,) "Объемные гидравлические приводы", изд. "Машиностроение", M., 1969 г, ст. 141 — 215), Работа машин с такой сложной кинематической связью приводит к возникновению инерционных нагрузок, к пульсационной, ... Ж„„1767227 А1 катели (ПЗ) выполнены плоскими, Толщина

ПЗ меньше толщины поршней, подпружиненных плоской пружиной или плотной упругой резиной, Привод ПЗ выполнен в виде кулачка с двумя неэквидистантными и незамкнутыми профилированными поверхностями. ПЗ снабжены роликовыми водилами, расположенными со стороны кулачка с возможностью взаимодействия с профилированной поверхностью и исключением контакта ПЗ с поршнем, Кулачок установлен в корпусе с образованием миним.зазора между торообразной поверхностью корпуса рабочего цилиндра и профилированной поверхностью ПЗ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил, подаче рабочего тела, к зависимому от положения вала крутящему моменту. Кроме того, они имеют сложное распределение рабочего тела.

Известны поршневые дозирующие насосы для перемещения пленкообразующих растворов (вязких рабочих сред), содержащие корпус, цилиндр, плунжер, шаровые клапаны, пневмосистему, (см. Г.И,Брагинский, С.К.Кудрина "Технология основы ки- О нофотопленок и магнитных лент", из-во

"Химия", Ленинградское отделение, 1970 г„ стр . 152 — 154, рис. 41).

Недостатками указанных насосов являются наличие клапанов, сложный путь движения раствора через насос, наличие пневмосистемы, неравномерность (пульсация) подачи, При перекачке пленкообразующих растворов, вязкость которых достигает 30000 спз (вязкость воды 1 спз), с целью закрыва20

50 ния клапанов и исключения запаздывания закрывания клапанов и применяется пневмосистема, которая вносит свои сложности в конструкцию насоса и в эксплуатацию его.

Известна объемная роторная машина, содержащая корпус рабочего цилиндра и ротор, с участками торообразной поверхности, образующими торообразный рабочий цилиндр, с сопряжением корпуса рабочего цилиндра и ротора по одной цилиндрической поверхности, поршень с участками

6 подъема и опускания, размещенный в выемке корпуса, с расположением плоскости симметрии поршня перпендикулярно оси вращения ротора и с размещением профилированных частей поршня и участков подъема-опускания в рабочем цилиндре, с непрерывным образованием, последовательно с каждым замыкателем, рабочих камер высокого и низкого давления, подпружиненные поршни-эамыкатели цилиндрической формы, расположенные в выполненных полостях ротора перпендикулярно оси вращения ротора, каждый со сферическим концом, запирающим рабочий цилиндр, распределительное устройство рабочего тела, включающее выполненные в поршне канал входа рабочего тела в камеру рабочего цилиндра и канал выхода рабочего тела из камеры рабочего цилиндра (см.авт.св. К- 1566058, кл. F 01 С

1/30, 1986.

Недостатком указанной объемной роторной машины является запирание рабочего цилиндра поршнями-эамыкателями с помощью пружин, использование поршня с участками подъема и опускания в качестве кулачкового механизма, сложность изготовления поршня и поршней-замыкателей, сложность регулировки положения поршня.

Пружины необходимы для случая, когда силы инерции поршней-эамыкателей и частиц рабочего тела недостаточны для гарантированного запирания рабочего цилиндра, что имеет место при малых оборотах ротора и когда отсутствуют другие запирающие устройства, Наличие пружин позволяет машине включаться в работу с момента пуска, так как по меньшей мере один иэ поршней-эамыкателей постоянно перекрывает рабочий цилиндр, При отсутствии пружин и других запирающих устройств эапирание рабочего цилиндра произойдет по достижении ротором числа оборотов, при котором инерционные нагрузки достигнут требуемой величины.

Выбор пружин определяется усилием, требуемым для эапирания рабочего цилиндра поршнями-замыкателями при опускании их во всякую среду в момент схода, на малых оборотах ротора, с поршня, т.е. когда инерционные силы являются минимальными, При увеличении оборотов ротора, когда инерционные нагрузки являются достаточными для запирания рабочего цилиндра, усилия пружин играют вредную роль, так как увеличивают контактные давления соприкасающихся поверхностей, что не требуется для выполнения полезной работы.

Вредную роль играют пружины и тогда, когда замыкатели не образуют камеры высокого давления, когда не требуются значительные запирающие усилия, а пружины их создают, При поднятии поршней-замыкателей во время прохода ими поршня, будет происходить сжатие пружин с резким увеличением усилий в них. Эти усилия, не требующиеся для выполнения полезной работы, создают значительные контактные давления между поршнями-замыкателями и поршнем, а при наличии уплотнений поршня, между поршнями-замыкателями и уплотнениями, что особенно нежелательно, Возникновение бол ьш их конта ктн ых давлений и ри ведет к быстрому износу контактирующихся поверхностей (поршней-замыкателей, поршня, уплотнений поршня, торообразной поверхности рабочего цилиндра), к появлению зазоров, к увеличению момента трения, к понижению как механического, так и объемного КПД, к уменьшению долговечности работы роторной машины.

Идеальным случаем для работы объемной роторной машины будет исключение контакта между поршнями-эамыкателями и поршнем, особенно для случая, когда поршень снабжен уплотнениями, и работа роторной машины с минимальными, но обеспечивающие нормальную работу, контактными давлениями между торообразными поверхностями рабочего цилиндра и поршнями.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, повышение

КПД и увеличение долговечности гидромашины.

Поставленная цель достигается тем, что в известной объемной роторной машине, содержащей корпус рабочего цилиндра и ротор, с участками торообразной поверхности, образующими торообразный рабочий цилиндр, с сопряжением корпуса рабочего цилиндра и ротора по одной цилиндрической поверхности, поршень, размещенный в выемке корпуса, с расположением плоскости симметрии поршня перпендикулярно оси вращения ротора и с размещением про1767227 филированной части поршня в рабочем цилиндре, с непрерывным образованием, последовательно с каждым замыкателем, рабочих камер высокого и низкого давления, поршни-замыкатели, расположенные в выполненных полостях ротора, перпендикулярно оси вращения ротора, каналы входавыхода рабочего тела, выполненные в корпусе, в зоне расположения поршня, и служащие соответственно для входа рабочего тела низкого давления в рабочую камеру низкого давления и выхода рабочего тела высокого давления из рабочей камеры высокого давления, в ней поршень и поршни-замыкатели выполнены плоскими, с толщиной поршня, превышающей толщину поршнейзамыкателей, и с поверхностями, запирающий рабочий цилиндр, спрофилированными по торообразной поверхности рабочего цилиндра, в ней поршень подпружинен, к примеру плоской пружиной или плотной резиной, в ней привод поршней-замыкателей выполнен с двумя профилированными поверхностями, в виде отдельных участков кулачков, между которыми перемещаются ролики, связанные с концами поршней-замыкателей, что позволяет поршням-замыкателям по требуемому закону осуществлять перемещения в сторону подъема и опускания или находится в неподвижном состоянии, а также исключать, при проходе поршнями-замыкателями поршня, контакт между ними, в ней кулачок перемещает поршни-замыкатели в сторону запирания рабочего цилиндра с образованием минимального зазора между торообразной поверхностью корпуса рабочего цилиндра и профилированной поверхностью поршней-замыкателей, устраняемого инерционными силами, возникающими в поршнях-замыкэтелях и частицах рабочего тела.

На фиг.1 изображен общий вид роторной машины; на фиг.2 изображено сечение и А — А на фиг.1; на фиг,3 изображено сечение Б — Б на фиг.1; í"фиг,,4 изображено сечение  — В на фиг,2, Объемная роторная машина содержит корпус рабочего цилиндра 1, ротор 2, тораобразный рабочий цилиндр 3. 4ля сбразования торообразного рабочего цилиндра 3 корпус 1и ротор 2 снабжены участками торообразной поверхности 4 и 5 соответственно и сопряжены между собой по цилиндрической поверхности 6. Корпус 1 рабочего цилиндра 3 снабжен расположенным в выемке корпуса 1 рабочим цилиндром 7, подпружиненным и уплотняемым плотной резиной 8, поджимаемой крышкой

9, Плоскость симметрии поршня 7 перпен5

55 дикулярна оси вращения ротора 2. Ротор 2 снабжен поршнями-замыкателями 10 и 11, расположенных в полостях 12 ротора 2 с возможностью зэпирания рабочего цилиндра 3, Плоскости симметрии поршней-замыкателей 10 и 11 перпендикулярны оси вращения ротора 2, Поршни-замыкатели 10 и 11 совместно с поршнем 7 образуют рабочие камеры 13 и 14, а при нахождении поршней-замыкателей 10 и 11 в положениях 10 и 11 — рабочих камер 13 и 14, а также камеры

15. Роторная машина снабжена, выполненными в корпусе 1 и крышке 9 каналом 16 входа рабочего тела низкого давления в рабочую камеру 13 низкого давления и каналом 17 выхода рабочего тела высокого давления из рабочей камеры 14 высокого давления, Роторная машина снабжена каналами 18, выполненными в роторе 2, по одному возле каждого замыкателя, служащим для сообщения полостей 12 с камерой рабочего цилиндра. При сообщении полостей 12 с камерой высокого давления 14,на поршни-замыкатели 10 и 11 будут действовать продольная сила, увеличивающая прижатие поршней-замыкателей к торообразной поверхности 4 корпуса 1 рабочего „3 (в нашем случае полость

12 не сообщается с камерой 14), при сообщении полостей 12 с камерой низкого давления 13 или с камерой 15, что имеет место в нашем случае, атой силой можно пренебречь. Роторная машина снабжена двумя крышками 19, прикрепленными к корпусу 1, являющимися одновременно опорами и корпусами подшипников, Опорой роторной машины может служить и корпус рабочего цилиндра 1, для чего необходимо дополнительно прикрепить к нему опорные лапы или другие конструктивные элементы (на рис. не показаны). Ротор 2 при помощи шпонки 20 соединен с валом 21,установленным на подшипниках 22 в крышках 19. Роторная машина снабжена двумя уплотнениями 23, поджимаемыми кольцами 24 с помощью крышек 19 или пружин (на чертежах не показаны), Поршни-замыкатели 10 и 11 снабжены уплотнениями 25, крышки 19 уплотнениями 26, крышки 27 подшипников

22 — уплотнениями 28. Объемная роторная машина снабжена приводом поршней-замыкателей, включающим кулачок, состоящий из двух частей 29 и 30 (возможно изготовление их с одной части), причем, часть 29 кулачка может быть выполнена заодно с крышкой 19, как показано на фиг.1, или отдельно, В любом случае части 29 и 30 кулачка соединены с крышкой 19. Привод также включает ролики 31, связанные с концами поршней-замыкателей 10 и 11. Кулачок

1767227 снабжен двумя рабочими профилированными участками; 32 (аб) и 33 {вг), а при необходимости и участком 34 (гд), который может быть как рабочим, так и нерабочим. Участок

32 (аб) служит для подъема поршней-замы- 5 кателей 10 и 11, он всегда нужен, так как необходимо преодолеть силы инерции и другие силы сопротивления движению замыкателей, участок 33 (вг) нужен только при небольших оборотах ротора, когда силы 10 инерции недостаточны, для перемещения поршней-замыкателей и для исключения запаздывания запирания рабочего цилиндра, особенно при перекачивании рабочих сред большой вязкости. Участок 34 (гд), как рабо- 15, . чий, нужен только при совсем малых оборотах ротора, когда силы инерции, действующие на поршни-замыкатели. поджимаются к торообразной поверхности с помощью участка кулачка 34(гд), При доста- 20 точных силах инерции, действующих на поршни-замыкатели, участок 34 (гд) выполняется нерабочим или совсем исключается из конструкции. Это касается и участка 33 (вг). В этом случае конструкция 25 кулачка упрощается, так как изготовляется он с одним участком 32 (аб), требуамым для поднятия поршней-замыкателей с условием исключения их контакта с поршнем, Рассмотрим работу объемной роторной 30 машины в качестве гидронасоса, Гидронасос работает следующим образом.

Рабочая жидкость низкого давления через канал 16, за счет вакуума и гидростати- 35 ческого напора, непрерывно поступает в рабочую камеру низкого давления 13, одновременно рабочая жидкость высокого давления непрерывно вытесняется, поочередно поршнями-замыкателями 10 и 40

11, с рабочей камеры высокого давления 14.

При подходе поршня-замыкателя 10 к поршню 7, участок кулачка 32 (аб),воздействуя через ролики 31 на поршень-замыкатель 10,. приподнимает его. При проходе поршня 7, 45 поршень - замыкатель 10 не контактирует с поршнем 7 и как только пройдет его, с помощью участка 33, а если силы инерции достаточны, то с помощью сил инерции, запирает рабочий цилиндр 3 с другой старо- 50 ны поршня 7. Аналогичным образом и поршень-замыкатель 11 проходит поршень 7, На участке 34 (гд), с целью упрощения конструкции кулачка и упрощения его изготовления, поверхность 34 (гд) не поджимает 55 поршни-замыкатели 10 и 11 к торообразной поверхности 4 корпуса рабочего цилиндра 3 вплотную, имеющийся при этом минимально возможный зазор между замыкателями

10 и 11 и торообразной поверхностью 4 устраняется инерционными силами. И только на малых оборотах, когда инерционные силы недостаточны, этот зазор исключается, При подъеме поршней-замыкателей 10 и 11, в рабочем цилиндре 3 освобождается определенный объем, который в процессе подьема замыкателей заполняется таким же объемом жидкости вытесняемой из полостей 12, при опускании поршни-замыкатели

10 и 11 вытесняют жидкость определенного объема из рабочего цилиндра З,перемещающуюся, в процессе опускания замыкателей, в освобождающееся пространство, такого же объема полостей 12, Такая конструкция насоса позволяет получить беспульсационную подачу рабочей жидкости, так как перемещающиеся поршни-замыкатели не будут вносить возмущения на жидкость, выходящую из рабочей камеры высокого давления. При необходимости реверсирования кулачок выполняется со вторым участком, аналогичным участку 32 (аб), расположенным симметрично, рядом.

Изготовление поршней-замыкателей и поршня плоскими упрощает конструкцию.

Исключение пружин из конструкции поршней-замыкателей, применение предложенного кулачка, исключение контакта поршней-замыкателей с поршнем, уменьшает вредные сопротивления, гарантирует запирание рабочего цилиндра без запаздываний, уменьшает износ контактирующихся поверхностей, что увеличивает КПД и долговечность объемной роторной машины.

Подпружинивание поршня 7 элементом

8 не требует сложной регулировки положения поршня 7. Кроме того, при подпружинивании поршня 7 элементом 8 из плотной резины, решается и задача уплотнения поршня 7 в полости его расположения.

Формула изобретения

1. Объемная роторная машина, содержащая корпус и ротор с участками торообразной поверхности, образующими торообразный рабочий цилиндр с сопряжением корпуса и ротора по одной цилиндрической поверхности, поршень, размещенный в выемке корпуса с возможностьк запирания рабочего цилиндра, поршни-замыкатели, расположенные в радиальных полостях ротора с образованием в цилиндре рабочих камер, каналы входа и выхода рабочего тела, выполненные в корпусе в зоне расположения поршня и по разные стороны от него, и уплотнения сопряжений цилиндрической поверхности корпуса и ротора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и увеличения долговечности роторной машины, она снабжена двумя

1767227

10 корпусами подшипников, служащими опорами, и боковыми крышками, установленными по обе стороны корпуса с расположением ротора между подшипниками, поршень и поршни-замыкатели выполнены плоскими с толщиной последних меньше толщины поршней, которые подпружинены, например, плоской пружиной или плотной упругой резиной, а привод поршней-замыкателей выполнен в виде кулачка с двумя неэквидистатными и незамкнутыми профилированными поверхностями, при этом поршни-замыкатели снабжены роликовыми водилами, расположенными со стороны кулачка с,возможностью взаимодействия с профилированной повер5 хностью последнего и исключением контакта поршней-замыкателей с поршнем.

2, Машина по п.1, о тл и ч а ю ща я с я тем, что кулачок установлен в корпусе с образованием минимального зазора между

10 торообразной поверхностью корпуса рабочего цилиндра и профилированной поверхностью поршней-замыкателей.

1767227

14

1767227

13

Л

Составитель П.Бельковец

Редактор Л,Волкова Техред М.Моргентал Корректор М,ПетРова

Заказ 3535 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101