Роторно-лопаточное устройство

 

Использование: в роторно-лопаточных устройствах для производства насосов "объемного вытеснения", двигателей "объемного расширения", работоспособных при высоких температурах и давлениях, двигателей внешнего и внутреннего сгорания без кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения. Сущность изобретения: устройство состоит из статора с торцевыми крышками, выполненными с рубашкой охлаждения, полого сборного ротора с радиально проходящими лопатками, снабженными вращательно-подвижными сегментами уплотнителями, установленными с опорой в стенке ротора. Лопатки соединены с полым рабочим валом, проходящим по геометрической оси статора, ротор в сборе установлен эксцентрично в кольцевых расточках крышек, одна лопатка с рабочим валом соединена вращательно-неподвижно, другая (другие) соединены шарнирно. 1 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, может найти широкое применение в других отраслях народного хозяйства.

Из технической литературы известно роторно-пластинчатое устройство, состоящее из статора с боковыми крышками, в нем эксцентрично установленного ротора с вставленными пластинами в пазы ротора, прижимающимися к стенке статора от центробежных сил, переносящих рабочее тело из полости всаса в полость нагнетания. (В.М. Черкасский, Насосы, вентиляторы, компрессоры. М. Энергоатомиздат, 1984, стр. 384 385, 388 390).

Недостатком роторно-пластинчатого устройства является перемещение пластин в пазах ротора от центробежных сил, возможность их заклинивания в пазах ротора, что исключает возможность осуществления термодинамических процессов при высоких температурах и давлениях.

Наиболее близким по технической сущности является роторно-лопаточное устройство, содержащее статор с крышками и патрубками впуска выпуска рабочей среды, эксцентрично установленный в нем полый сборный ротор с опорами в кольцевых расточках крышек и уравновешенными, проходящими через стенки ротора разделительными лопатками, снабженными вращательно-подвижными сегментными уплотнителями, при этом одна из лопаток жестко соединена с рабочим валом, расположенным по геометрической оси статора, а другие связаны шарнирно с валом и образуют замкнутые рабочие камеры (см. SU, N 1555533, F 04 C 2/344, 1990).

Технической задачей изобретения является создание роторно-лопаточного устройства, работоспособного при высоких температурах и давлениях.

Технический результат достигается тем, что роторно-лопаточное устройство содержит статор с крышками и патрубками впуска выпуска рабочей среды, эксцентрично установленный в нем полый сборный ротор с опорами в кольцевых расточках крышек и уравновешенными проходящими через стенки ротора разделительными лопатками, снабженными вращательно-подвижными сегментными уплотнителями, при этом одна из лопаток жестко соединена с рабочим валом, расположенным по геометрической оси статора, а другие связаны с валом шарнирно и образуют замкнутые рабочие камеры, в статоре, снабженным рубашкой охлаждения, выполнена техническая расточка, по диаметру совпадающая с диаметром ротора, установленного эксцентрично с вращательной опорой, в кольцевых расточках крышек статора с кольцевой полостью охлаждения, с уравновешенными двумя лопатками, в трапецеидальных прорезях сегментных уплотнителей и лопатках в пределах их относительных перемещений установлены прямые трапецеидального сечения пластины уплотнения, при этом одна лопатка соединена с полым рабочим валом с ограниченной свободой перемещения вдоль вала, а другая лопатка соединена шарнирно.

Сущность изобретения поясняется чертежом для двухлопаточного устройства, где на виде спереди торцевые крышки ротора и статора условно не показаны.

В статоре 1 с рубашкой охлаждения, патрубками всаса и выпуска выполнена технологическая расточка на длине дуги (a b) по диаметру эксцентрично установленного полого сборного ротора 2 с радиально проходящими через стенку ротора уравновешенными лопатами 3, снабженными вращательно-подвижным сегментным уплотнителем 4, установленным с вращательно-подвижной опорой в стенке ротора, на торцевых крышках статора с рубашкой охлаждения с внутренней стороны выполнены кольцевые расточки для опоры ротора, где технологическая расточка в статоре совпадает с диаметром ротора, лопатки соединены с полым рабочим валом 5, проходящим по геометрической оси статора, одна из них соединена вращательно-неподвижно, другая соединена шарнирно, на чертеже показаны подшипники скольжения, установка подшипников качения зависит от геометрических размеров устройства, на крышке внутри опор выполнены отверстия слива масла, поступающего через полость вала для смазки и охлаждения, в трапецеидальных прорезях лопаток и сегментных уплотнителей установлены пластины такого же сечения, от центробежных сил прижимающиеся к соответствующим стенкам.

На чертеже направления вращения вала показано стрелкой.

Рабочий вал, через соединенную вращательно-неподвижно лопатку и вращательно-подвижный сегментный уплотнитель приводит во вращение ротор это в случае насоса, в двигателе обратная последовательность.

Наличие эксцентриситета между геометрическими осями статора и ротора изменяет углы между лопатками за счет вращательно-подвижных сегментных уплотнителей, поверхности образующие объемы как бы "стягиваются" до минимума и "растягиваются" до максимума, а объемы изменяются от максимума до минимума и до максимума, при этом рабочие концы лопаток выполняют функцию "поршня", изменяя свою площадь от максимума до минимума и до максимума, каждая лопатка в устройстве осуществляет два одновременных процесса в насосе (компрессоре) сжатие всас, в двигателе выпуск расширение, количество рабочих циклов за один оборот вала равно числу лопаток в устройстве.

Формула изобретения

Роторно-лопаточное устройство, содержащее статор с крышками и патрубками впуска-выпуска рабочей среды, эксцентрично установленный в нем полый сборный ротор с опорами в кольцевых расточках крышек и уравновешенными проходящими через стенки ротора разделительными лопатками, снабженными вращательно-подвижными сегментными уплотнителями, при этом одна из лопаток жестко соединена с рабочим валом, расположенным по геометрической оси статора, а другие связаны с валом шарнирно и образуют замкнутые рабочие камеры, отличающееся тем, что в статоре, снабженном рубашкой охлаждения, выполнена технологическая расточка, по диаметру совпадающая с диаметром ротора, установленного эксцентрично с вращательной опорой в кольцевых расточках крышек статора с кольцевой полостью охлаждения, с уравновешенными двумя лопатками, в трапецеидальных прорезях сегментных уплотнителей и лопатках в пределах их относительных перемещений установлены прямые трапецеидального сечения пластины уплотнения, при этом одна лопатка соединена с полым рабочим валом с ограниченной свободой перемещения вдоль вала, а другая лопатка соединена шарнирно.

РИСУНКИ

Рисунок 1