Роторно-пластинчатая машина

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при конструировании нагнетателей роторного типа. Роторно-пластинчатая машина содержит статор, расположенный в нем ротор со сквозным радиальным пазом, проходящим через центр вращения ротора, пластину, установленную в пазу ротора и контактирующую своими концами с внутренней поверхностью статора. Внутренняя поверхность статора в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, профилирована кривой с одной осью симметрии, состоящей из дуг окружностей радиусами, сопряженными переходными синусоидальными кривыми. Минимизируется вредный объем путем профилирования рабочей поверхности статора кривой, имеющей рациональное сочетание дуг окружностей и синусоидальных переходных кривых. 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при конструировании нагнетателей роторного типа: двигателей, насосов, компрессоров.

Известен пластинчатый насос (патент №2172429 RU), который содержит корпус, внутренняя поверхность которого имеет рабочую цилиндрическую профилированную поверхность с всасывающим и нагнетательным окнами, размещенный во внутренней полости корпуса ротор, выполненный в виде прямого круглого цилиндра, ось которого совпадает с осью вала насоса, и взаимодействующие с рабочей профилированной поверхностью корпуса подвижные в радиальном направлении пластины, размещенные в радиальных пазах ротора, выполненных без выхода на торцевые поверхности ротора. Радиальные пазы имеют длину l, равную 0.9995-0.9980 длины L образующей ротора.

Недостатком известного пластинчатого насоса является низкая эффективность при использовании его в качестве компрессора вследствие перетекания рабочей среды между камерами.

Известен роторно-пластинчатый двигатель (патент №2139992 RU), принятый за прототип, который содержит статор, расположенный в нем ротор с радиальными пазами, в которых установлены пластины, контактирующие своими концами с внутренней поверхностью статора. Радиальные пазы выполнены сквозными, проходящими через центр вращения ротора, в пазах установлено n пластин, где n=1, 2, 3... Пластины выполнены П-образной формы, своими П-образными пазами входят одна в другую с возможностью перемещения друг относительно друга. Внутренняя поверхность статора в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, выполнена эллипсоподобной, обеспечивающей образование между ней, поверхностью ротора и пластинами камер неодинакового объема. При этом длины пластин, проходящих через ось вращения ротора, равны между собой.

Недостатком известного технического решения является то, что при работе устройства рабочая среда может сжиматься только до некоторого минимального (вредного) объема, тем самым, ограничивается величина создаваемого давления рабочей среды.

Технической задачей является устранение указанного недостатка, а именно минимизация вредного объема путем профилирования рабочей поверхности статора кривой, имеющей рациональное сочетание дуг окружностей и синусоидальных переходных кривых.

Поставленная техническая задача решается тем, что роторно-пластинчатая машина, содержащая статор, расположенный в нем ротор со сквозным радиальным пазом, проходящим через центр вращения ротора, пластину, установленную в пазу ротора и контактирующую своими концами с внутренней поверхностью статора, согласно изобретению внутренняя поверхность статора в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, профилирована кривой с одной осью симметрии, уравнение которой в полярной системе координат имеет вид

где R - радиус дуги большой окружности, - параметр формы кривой, - угол сопряжения, r - радиус дуги малой окружности, причем ротор выполнен радиусом r.

Сравнение заявленной роторно-пластинчатой машины с известными позволяет сделать вывод о достижении нового эффекта, выразившегося в том, что кривая, которой профилирован статор, имеет участок радиусом r, радиус ротора, в котором установлена пластина, в сечении, перпендикулярном оси, также равен r, таким образом, профильная кривая на некотором участке охватывает ротор, что позволяет снизить величину несжимаемого (вредного) объема.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 представлен вид слева роторно-пластинчатой машины;

на фиг.2 изображен разрез А-А фиг.1;

на фиг.3 показан разрез Б-Б фиг.2;

на фиг.4 показана профилирующая кривая.

Роторно-пластинчатая машина (фиг.1 - 3) содержит неподвижный статор 1, в котором с возможностью вращения установлен ротор 2. Внутренняя поверхность А статора 1 в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора 2, профилирована кривой (фиг.4) с одной осью симметрии, уравнение которой в полярной системе координат имеет вид

где R - радиус дуги большой окружности, - параметр формы кривой, верхняя граница области существования которого определяется из условия отсутствия заклинивания пластины при работе роторно-пластинчатой машины, - угол сопряжения, r - радиус дуги малой окружности. В роторе 2 выполнен сквозной радиальный паз Б, в котором с возможностью перемещения установлена пластина 3 длиною R+r, концы которой постоянно контактируют с поверхностью А статора 1. Ротор 2 расположен в опорах 4, 5, которые установлены в торцевых крышках 6, 7, закрепленных на статоре 1. В крышке 6 выполнены всасывающее отверстие В и нагнетательное отверстие Г, причем на нагнетательном отверстии Г установлен обратный клапан 8.

Роторно-пластинчатая машина работает следующим образом. При вращении ротора 2 в опорах 4, 5 пластина 3 совершает вращательное движение вместе с ротором 2 и возвратно поступательное в радиальном пазе Б ротора 2, благодаря чему объем рабочей среды, поступившей через всасывающее отверстие В крышки 6 в полость, образованной поверхностью А статора 1, ротором 2 и пластиной 3, уменьшается, а давление рабочей среды возрастает. При достижении давления рабочей среды определенного значения открывается обратный клапан 8, и рабочая среда под давлением через нагнетательное отверстие Г поступает дальше.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить эффективность применения пластинчатых машин в качестве компрессоров.

Роторно-пластинчатая машина, содержащая статор, расположенный в нем ротор со сквозным радиальным пазом, проходящим через центр вращения ротора, пластину, установленную в пазу ротора и контактирующую своими концами с внутренней поверхностью статора, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность статора в сечении, перпендикулярном оси вращения ротора, профилирована кривой с одной осью симметрии, уравнение которой в полярной системе координат имеет вид

где R - радиус дуги большой окружности;

- параметр формы кривой;

- угол сопряжения;

r - радиус дуги малой окружности,

причем ротор выполнен радиусом r.