Объемная роторная машина с бисферной камерой (варианты)

Изобретение относится к области машиностроения, именно к роторным объемным машинам, которые могут быть использованы в качестве насосов, гидроприводов и т.д., в частности в многоступенчатых погружных установках. Объемная роторная машина содержит корпус, ротор с выходным валом, установленный в корпусе с возможностью вращения, имеющий концентричную его оси вращения рабочую поверхность, два поршня. Рабочей поверхностью корпуса являются две криволинейные или плоские, наклонные к оси вращения ротора поверхности и два пересекающихся сегмента сфер, обрезанные с противоположных сторон наклонными поверхностями. Рабочие поверхности корпуса и ротора образуют рабочую полость. На рабочей поверхности ротора выполнен, по меньшей мере, один паз вдоль его оси вращения. Оба поршня выполнены в виде, по меньшей мере, части диска с элементами для взаимодействия с наклонной поверхностью корпуса и установлены в пазу ротора с возможностью уплотнения рабочей полости и совершения вращательных колебаний в плоскости паза. Изобретение направлено на обеспечение возможности использования машины в многоступенчатых погружных насосах и гидроприводах. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области машиностроения, именно к роторным объемным машинам, которые могут быть использованы в качестве насосов, гидроприводов и т.д., в частности в многоступенчатых погружных установках.

Уровень техники

Известна объемная роторная машина (ОРМ) (RU 2004133654), у которой имеется корпус с внутренней полостью кольцевой формы. В этой полости установлен разделитель спиральной формы, в котором установлен ротор. Рабочая поверхность ротора является поверхностью вращения, в которой имеется, по меньшей мере, один паз вдоль оси вращения ротора, в каждом из которых установлен с возможностью вращения поршень, частично выступающий с одной стороны ротора. Поршень имеет при этом, по крайней мере, один сквозной вырез по периметру, взаимодействующий с разделителем, для синхронизации вращения поршня с вращением ротора. Окно входа машины и окно выхода машины разнесены вдоль оси ротора и отделяются друг от друга разделителем. Поршень такой машины вращается в одном направлении относительно ротора и вместе с ротором вращается относительно корпуса.

Такая машина имеет следующие преимущества.

Поршень надежно установлен в прорези ротора, выступая из него частью около половины.

Разнесение окон входа и выхода вдоль оси ротора позволяет легко объединять такие машины в многоступенчатые, в том числе с общим ротором для многих ступеней. Такие машины используются в погружных установках. Общий ротор позволяет снять нагрузки с радиальных, а часто и с упорных подшипников ротора за счет уравновешивания нагрузок отдельных ступеней при их развороте друг относительно друга.

Существенным преимуществом насоса, созданного на основе такой машины, является постоянство подачи.

Недостатком таких машин является сложная форма разделителя и прорези поршня, не позволяющая осуществить их контакт по большой площади, для снижения износа этой пары трения (для уменьшения идеальной нагрузки на эту пару трения и для увеличения ее ресурса).

Известна ОРМ (GB 1458459 и похожая на нее DE 3206286 А1), у которой в корпусе имеются: полость в виде сегмента сферы, в которой вдоль оси симметрии полости установлен разделитель в виде сектора круга, перекрывающего полость; ротор, установленный с возможностью вращения в корпусе, с рабочей поверхностью в виде двух усеченных конусов, опирающихся вершинами на сферу с противоположных сторон, причем на поверхности сферы (в пределах рабочей полости), под углом к оси симметрии ротора имеется кольцевой паз, выполненный касательно к обоим конусам. В этом пазу закреплен с возможностью вращения относительно ротора поршень, в котором имеется прорезь, способная пропускать разделитель. Причем поршень взаимодействует с разделителем через уплотняющий синхронизирующий элемент (УСЭ), выполненный в виде цилиндра, рассеченного пополам, пазом, начинающимся на одном торце и идущим практически до второго торца. Окно входа рабочего тела и соответствующее ему окно выхода расположены по одну сторону поршня. С другой стороны поршня имеется еще пара окон входа и выхода. Поршень такой машины колеблется относительно корпуса, а ротор машины вращается относительно колеблющегося поршня.

Преимущества такой машины следующие:

хороший контакт поршня с камерой корпуса по сферической поверхности, хороший контакт между поршнем, уплотняющим элементом и разделителем, простые геометрические формы: плоский разделитель, плоский поршень и т.д.

ОРМ имеет также недостатки: неудобство объединения такой машины в многоступенчатую машину, связанное с тем, что окна входа и выхода находятся по одну сторону поршня и для прохода из ступени в ступень необходимо делать канал, обходящий сферическую полость корпуса вдоль оси ротора. Недостатками также являются неравномерность подачи, слабое крепление поршня (только частью, сидящей в пазу на сфере), которое к тому же ослабляет вал за счет кольцевого паза, ненадежное крепление уплотняющего синхронизирующего элемента в пазу поршня (возможно заклинивание при увеличении нагрузки).

Известна ОРМ (DE 3146782 А1), у которой имеются корпус с полостью в виде сегмента сферы, ротор, установленный с возможностью вращения, в котором выполнен сквозной разрез вдоль оси ротора. Также имеются поршень в виде диска, установленный в пазу ротора с возможностью вращения, камера в виде сферического сегмента, перегороженная разделителем по ходу вращения ротора, окна выхода и входа, расположенные до и после разделителя соответственно. Причем вращение поршня синхронизировано с вращением ротора при помощи вала неподвижно идущего через ротор и системы шестеренок, одна из которых закреплена на поршне. Поршень такой машины вращается в одном направлении относительно ротора и вместе с ротором вращается относительно корпуса.

Преимуществами этой машины являются сферический контакт поршня и камеры, надежность крепления поршня, выступающего в обе стороны из вала, наличие прочного вала (продольный паз мало его ослабляет), возможность вывести (развести) окна входа и выхода вдоль вала для объединения нескольких ступеней на одном валу, независимость утечек от износа механизма синхронизации, возможность больших оборотов.

Недостатком является ненадежный механизм синхронизации, особенно если надо пропустить вал шестерни через несколько ступеней.

Ближайшим аналогом является ОРМ по заявке RU 2004133654.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является создание высокопроизводительной, простой в изготовлении объемной роторной машины (ОРМ). Предполагается ее использование в многоступенчатых погружных насосах и гидроприводах. В данной ОРМ в пазу ротора установлено два поршня, совершающих вращательные колебания, однако оказалось, что он при этом, даже на больших оборотах ОРМ, не испытывает больших инерциальных нагрузок, т.к. массы, распределенные вблизи линии (плоскости), которая в среднем положении каждого поршня проходит через его ось вращения перпендикулярно оси вращения ротора, совершают эти колебания, в значительной мере, за счет действия центробежных сил, возникающих при вращении поршня вместе с ротором. Т.е. собственный период колебания поршня близок к периоду обращения ротора. Установка на поршень, вблизи указанной линии (плоскости), дополнительных уплотняющих синхронизирующих элементов (УСЭ) тоже практически не увеличивает инерционную нагрузку на него, улучшая условия его взаимодействия (контакта и скольжения) с плоской поверхностью корпуса. Более того, поршни перекрывают рабочую камеру и создают перепад давления в период своего нахождения вблизи крайних точек колебания, т.е. тогда, когда их скорость относительно ротора минимальна, а значит минимальны потери на трение и износ. В результате получилась ОРМ с высокими удельными характеристиками (отношение мощности к размеру и весу, подачи к размеру), с потенциально большими ресурсом и надежностью, геометрически простыми рабочими поверхностями (плоскость по плоскости, сфера по сфере).

Задача изобретения достигается тем, что в ОРМ, содержащей корпус, ротор с выходным валом, установленный в корпусе с возможностью вращения, имеющий концентричную его оси вращения рабочую поверхность, два поршня, рабочей поверхностью корпуса являются две криволинейные или плоские, наклонные к оси вращения ротора поверхности и два пересекающихся сегмента сфер, обрезанные с противоположных сторон наклонными поверхностями, при этом рабочие поверхности корпуса и ротора образуют рабочую полость, а на рабочей поверхности ротора выполнен, по меньшей мере, один паз вдоль его оси вращения, оба поршня выполнены в виде, по меньшей мере, части диска с элементами для взаимодействия с наклонной поверхностью корпуса и установлены в пазу ротора с возможностью уплотнения рабочей полости и совершения вращательных колебаний в плоскости паза.

Задача изобретения достигается тем, что в ОРМ наклонная поверхность корпуса выполнена плоской.

Задача изобретения достигается тем, что в ОРМ рабочая поверхность ротора выполнена в виде цилиндра и двух сфер с центрами на оси цилиндра.

Задача изобретения достигается тем, что в ОРМ рабочая поверхность ротора выполнена в виде цилиндра.

Задача изобретения достигается тем, что в состав поршня ОРМ входит, по меньшей мере, один уплотняющий синхронизирующий элемент, взаимодействующий с наклонной поверхностью корпуса.

Задача изобретения достигается тем, что в ОРМ, по меньшей мере, один уплотняющий синхронизирующий элемент установлен с возможностью совершения вращательных колебаний относительно оси, проходящей через ось вращения поршня относительно ротора и через ось вращения ротора.

Задача изобретения достигается тем, что в ОРМ, содержащей корпус, ротор с выходным валом, установленный в корпусе с возможностью вращения, имеющий концентричную его оси вращения рабочую поверхность, два поршня, рабочей поверхностью корпуса являются два пересекающиеся сегмента сферы, ограниченные с двух сторон плоскими наклонными к оси вращения ротора поверхностями, рабочие поверхности корпуса и ротора образуют вокруг ротора рабочую полость, на рабочей поверхности ротора выполнен сквозной паз вдоль его оси вращения, в пазу ротора установлены с перекрытием два поршня с возможностью уплотнения рабочей полости и совершения вращательных колебаний в плоскости паза, причем поршни выполнены в виде, по меньшей мере, части диска с уплотняющими элементами для взаимодействия с плоской наклонной поверхностью корпуса и синхронизации вращательных колебаний поршней относительно ротора с вращением ротора.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг.1 представлена в изометрии объемная роторная машина (ОРМ) со снятой продольной частью (половиной) корпуса. Далее на всех чертежах ротор вращается по часовой стрелке при взгляде сверху.

На фиг.2 представлена в изометрии ОРМ по фиг.1 в разобранном виде. Детали крепежа и подшипники не показаны.

На фиг.3 представлены в изометрии две ступени варианта ОРМ с цилиндрическим валом. Для наглядности отсечены продольные половины корпусов и половины двух крайних ограничителей камер.

На фиг.4 представлена в изометрии ОРМ по фиг.3 в разобранном виде.

На фиг.5 представлены в изометрии в разобранном виде поршень и два его уплотняющих синхронизирующих элемента (УСЭ) ОРМ по фиг.1.

На фиг.6 представлен в изометрии в разобранном виде другой вариант поршня и УСЭ.

На фиг.7 представлен в изометрии в разобранном виде поршень с УСЭ в виде роликов.

На всех чертежах одинаковые по функциям элементы обозначены одними номерами, где

1 - корпус;

2 - ротор;

3 - выходной вал;

4 - поршень;

5 - уплотняющий синхронизирующий элемент (УСЭ);

6 - внутренняя полость корпуса;

7 - сферическая поверхность корпуса;

8 - (плоская) поверхность корпуса;

9 - цилиндрическое отверстие для выхода вала;

10 - сферическое углубление на плоской поверхности корпуса;

11 - цилиндрическое отверстие для выхода вала;

12 - центральная сфера ротора;

13 - усеченный конус ротора;

14 - элемент корпуса - ограничитель камеры;

15 - геометрическая ось вращения ротора;

16 - сквозной паз в роторе;

17 - отверстие для крепежа;

18 - выборка на торце поршня для возможности перекрытия поршней;

19 - сферическая боковая поверхность поршня;

20 - торцевые поверхности поршня;

21 - шарнирные разъемы на поршне;

22 - сферические площадки на поршне;

23 - геометрическая ось вращательных колебаний поршня;

24 - плоская грань УСЭ;

25 - вогнутая сферическая грань УСЭ;

26 - выпуклая сферическая грань УСЭ;

27 - шарнирный разъем УСЭ;

28 - соосные цилиндрические выступы на поршне;

29 - цилиндрическая выемка на поршне;

30 - соосные цилиндрические выемки на УСЭ;

31 - цилиндрический выступ на УСЭ;

32 - ось шарнирных разъемов поршень - УСЭ;

33 - окно входа рабочего тела;

34 - окно выхода рабочего тела;

35 - патрубок подвода рабочего тела;

36 - патрубок отвода рабочего тела;

37 - рабочая полость;

38 - рабочий участок;

39 - камера всасывания;

40 - камера нагнетания;

46 - отверстие под ось;

47 - ось, выступающая из поршня;

48 - трубка;

49 - отверстие в центре поршня;

50 - ось (штифт);

51 - ролик.

Описание наилучшего образца выполнения машины

Объемная роторная машина (ОРМ) (фиг.1, 2) состоит из корпуса 1, ротора 2 с выходным валом 3 и двух поршней 4, в состав которых входят уплотняющие синхронизирующие элементы (УСЭ) 5. Корпус 1 состоит из двух продольных половинок и двух вставок - ограничителей камеры 14 и имеет внутреннюю полость 6, ограниченную двумя пересекающимися сферическими поверхностями 7. Ось, проходящая через центры сфер 7, является геометрической осью ОРМ, корпуса и осью 15 вращения ротора 2. Вдоль оси корпуса 15 имеются два цилиндрических отверстия 9 для выхода вала 3 ротора 2. Ограничители камеры 14 выполнены в виде сегментов сферы, ограниченных, в общем случае, двумя криволинейными поверхностями 8. В данном исполнении эти поверхности 8 плоские. В ограничителях камеры 14 вблизи центра поверхности 8 имеется сферическое углубление 10 (фиг.2), из которого тоже имеется отверстие 11 для выхода ротора 2. Ограничители камеры 14 установлены концентрично сферическим поверхностям 7 так, что их поверхности 8 расположены под углом (в данном примере 40 градусов) к геометрической оси 15 и обращены поверхностями 8 друг к другу. Ротор 2 выполнен в виде набора соосных элементов (фиг.1, 2): двух центральных сфер 12, соединяющей их цилиндрической части 13 и примыкающих с противоположных сторон к перечисленным частям цилиндрических концов выходного вала 3. Вдоль диаметра ротора 2 и геометрической оси 15 вращения ротора 2, через поверхности центральных сфер 12 и цилиндрической части 13, выполнен сквозной паз 16 для размещения поршней 4. Ротор 2 установлен в корпусе 1 с возможностью вращения вокруг своей геометрической оси 15. При этом центры сферических поверхностей 7 и 12 приблизительно (с точностью до люфтов, допусков, износа) совпадают. Поршень 4 (фиг.1-7) выполнен в виде диска со сферической боковой поверхностью 19, меньшая часть которого обрезана хордой. Радиус поверхности 19 приблизительно равен радиусу поверхности 7 для возможности вращения поршня в корпусе при создании уплотнения между поверхностями 7 и 19. Торцевые поверхности 20 поршня 4, в данном исполнении, плоские и параллельны друг другу. В симметричных относительно плоскости симметрии сферической боковой поверхности 19, перпендикулярной торцевой поверхности 20, противоположных частях поршня 4 имеются элементы, взаимодействующие с поверхностью 8. В данном исполнении это шарнирные разъемы 21 (похожие разъемы используются в дверных петлях) с установленными на них УСЭ 5. К разъемам 21 примыкают сферические площадки 22, концентричные поверхности 19, для контакта со сферическим углублением 10 корпуса 1. Поршни 4 установлены в сквозном пазу 16 ротора 2 с возможностью совершения вращательных колебаний в плоскости паза 16 относительно геометрических осей 23, проходящих приблизительно (с точностью до люфтов, допусков, износа) через центры центральных сфер 12 ротора 2 (относительно центра поверхности 19). При этом толщина поршня 4 приблизительно равна ширине паза 16 для уплотнения поршнем 4 паза 16. Поршни 4 установлены в роторе 2 с перекрытием друг друга, поэтому для их центрального расположения в пазу 16 ротора 2 на их торцевых поверхностях 20, обращенных друг к другу, в зоне перекрытия имеются выборки 18 приблизительно до середины толщины поршня 4. УСЭ 5 (фиг.1-7) имеет одну плоскую грань 24 для контакта с плоской поверхностью 8 корпуса 1, одну вогнутую сферическую грань 25 для контакта с центральной сферой 12 ротора 2, одну выпуклую сферическую грань 26 для контакта со сферической поверхностью 7 корпуса 1 и еще на одной грани выполнен шарнирный разъем 27, ответный шарнирному разъему 21 поршня 4. Шарнирный разъем 21 на поршне 4 состоит из двух соосных цилиндрических выступов 28, между которыми имеется соосная им цилиндрическая выемка 29. Шарнирный разъем 27 на УСЭ 5 состоит из двух соосных цилиндрических выемок 30, между которыми соосно им расположен цилиндрический выступ 31. Выступ 31 удерживает УСЭ 5, в основном, от перемещения, перпендикулярного плоской грани 24, и скрепляет две половинки УСЭ 5, а выемки удерживают УСЭ 5, в основном, от перемещения вдоль плоской грани 24 и от поворота в плоскости этой грани. Для данного исполнения довольно важной особенностью является то, что оба шарнирных разъема 21 находятся на одной оси 32 и ось 32 шарнирных разъемов 21 и 27 пересекает (с точностью до люфтов, допусков, износа) ось 23 колебательных вращений поршня 4. Именно благодаря этому факту грань 24 УСЭ 5 может находиться в постоянном контакте с плоской поверхностью 8 корпуса 1. При этом ось 32 находится во внутренней полости 6 над плоской поверхностью 8 и приблизительно параллельна ей. Окна входа 33 и выхода 34 рабочего тела (фиг.1, 2) расположены на противоположных плоских поверхностях 8. Окно входа 33 расположено в основном в той части поверхности 8, которая по расстоянию, измеряемому вдоль оси 15 при движении по ходу вращения вала 3, удаляется от противоположной ей поверхности 8, а окно выхода 34 расположено в основном в той части противоположной поверхности 8, которая по расстоянию, измеряемому вдоль оси 15 при движении по ходу вращения вала 3, приближается к противоположной ей поверхности 8. В корпусе 1 ОРМ имеется отверстие подвода 35 и отверстие отвода 36 рабочего тела. Рабочая полость 37 ОРМ ограничена двумя сферическими поверхностями 7 корпуса 1, двумя поверхностями 8 вставок, двумя центральными сферами 12 ротора 2 и его цилиндрической поверхностью 13. Рабочая поверхность ротора 2, т.е. поверхность, ограничивающая рабочую полость 37 и взаимодействующая с корпусом 1 для уплотнения камеры, состоит из поверхностей 12 и 13. Рабочую камеру 37 уплотняет поверхность (углубление) корпуса 10 по поверхности 12 ротора 2, поверхность 20 поршня 4 по поверхности паза 16 ротора 2, поверхность 19 поршня 4 по поверхности 7 корпуса 1, поверхность 24 УСЭ 5 по поверхности 8 корпуса 1 и, между частями поршня, поверхности разъемов 21 и 27, а также поверхности 18 поршней 4 (между собой). Поршни 4 могут иметь оси вращения 50, которые запрессованы в отверстия 49 и вращаются в отверстиях ротора 2, или, в другом варианте исполнения, оси 50 запрессованы в ротор 2, а поршни 4 вращаются вокруг них.

В данной ОРМ (фиг.1) поршни 4 создают перепад давления, только проходя рабочий участок 38, расположенный между окном входа 33 и окном выхода 34, в местах, где площадь поперечного (проходящего вдоль оси 15 ротора 2) сечения рабочей полости близка к своему максимальному и минимальному значениям. Там они разделяют рабочую полость 37 на камеры всасывания (во время работы их объем увеличивается) 39 и камеры нагнетания (во время работы их объем уменьшается) 40. В этом есть несколько преимуществ: максимальная подача ОРМ, минимальные потери на трение, т.к. скорость поршня 4 относительно ротора 2 близка к нулю, максимальное уплотнение между поршнем 4, УСЭ 5 и корпусом 1 за счет сил инерции.

Подача такой ОРМ тем более постоянна, чем короче рабочий участок 38, т.е. больше угловые размеры окон 33 и 34. Если рабочий участок 38 имеет большую угловую протяженность (меньшие окна 33 и 34), то подача ОРМ становится менее равномерной.

Данная ОРМ может использоваться в составе многоступенчатой машины или самостоятельно. При самостоятельном использовании одной ступени она не создает перепада давления на всем цикле, но движение рабочего тела может поддерживаться за счет инерции столба жидкости в магистрали. При использовании в многоступенчатой машине циклы отдельных ступеней смещают по фазе (например, за счет разворота роторов разных ступеней) так, чтобы на любом участке цикла часть ступеней создавали перепад давления. В зависимости от требуемой равномерности подачи требуются две или более ступеней.

Для упрощения изготовления и сборки многоступенчатых машин, а также для сокращения их длины предлагается упрощенная конструкция ОРМ (фиг.3, 4). В ней корпус 1 каждой ступени выполнен в виде цилиндра с полостью 6, ограниченной двумя пересекающимися сферическими поверхностями 7, обрезанного симметрично с двух сторон наклонными под углом к его оси 15 плоскостями, проходящими за центрами поверхностей 8. Между корпусами 1 ступеней располагаются плоские ограничители камер 14, на которых поверхности 8 выполнены с двух сторон (для двух соседних ступеней). На ограничителях камер 14 выполнено по одному отверстию, являющемуся окном выхода 34 для одной ступени и окном входа 33 следующей ступени. Ротор 2 ОРМ выполнен цилиндрическим. Соответственно, цилиндрическим выполнено и отверстие 11 в ограничителях камер 14. Для укорочения и упрочнения ротора 2 пазы 16 соседних ступеней выполнены с разворотом на угол, равный (в случае, если разворот ступеней по фазе выполняется и за счет разворота корпусов ступеней) или близкий к 90 градусам (для разворота фазы ступеней машины и за счет разворота роторов ступеней).

Поршни 4 могут использоваться как с УСЭ 5 разных типов, так и без УСЭ 5. На фиг.6 приведен пример УСЭ 5, качающегося на оси 47, выступающей из поршня 4. Ось 47 может быть частью поршня 4 (более прочное соединение, но более сложное изготовление), а может вставляться в отверстие в поршне 4 либо неподвижно, либо с возможностью вращения. В каждом случае это определяется материалами, нагрузками, требуемой прочностью. УСЭ 5 выполнен в виде трубки 48 с плоской пластинкой. На нем имеются те же функциональные поверхности 24, 25, 26, что и на предыдущем УСЭ 5. Трубка 48 одевается на ось 47 либо неподвижно (тогда вращается ось 47 в поршне 4), либо с возможностью вращения. При выполнении в центре поршня 4 отверстия 49 он может фиксироваться в роторе 2 при помощи оси (штифта) 50, которая может запрессовываться в отверстие 49, либо иметь возможность вращаться в нем. При этом на центральной сфере 12 ротора 2 тоже выполняется отверстие под ось 50.

На фиг.7 приведен пример УСЭ 5, выполненного в виде ролика 51, надетого на ось 47 выступающую из поршня 4. В качестве ролика 51, например, может быть использована твердосплавная, пластиковая или резиновая втулка. Ролик 51 может быть закреплен на оси 47 с возможностью вращения или неподвижно.

Если расстояние между центрами сферических поверхностей 7 двух ступеней ОРМ вдоль оси 15 ротора 2 выбирается равным нулю, то поршни 4 разных ОРМ можно объединять в один поршень 4. При этом уменьшается нагрузка на общий поршень 4, но из-за того что оси 32 УСЭ 5 обоих ОРМ не могут, будучи параллельны поверхности 8, одновременно проходить через центр поршня 4, приходится принимать меры для сохранения уплотнения контакта поршень 4 (УСЭ 5) - поверхность 8. Приведу некоторые из них. Прохождение через центр поршня 4 осей 32 только одной из двух ОРМ (несимметричный поршень 4) и возложение на них основной нагрузки по синхронизации поршня 4. Конструкция УСЭ 5, при которой УСЭ 5 выбирает зазор между поршнем 4 и поверхностью 8. Введение небольшого отклонения от плоскостности поверхности 8 на одной из поверхностей 8 (снижает технологичность, ресурс пары трения). Прижатие (например, перепадом давления) к поверхности 8 только стороны поршня 4, создающей перепад давления (в системе появляется люфт). Объединение на общей оси 32, проходящей через центр поршня 4 УСЭ 5, разных ОРМ (увеличивает толщину поршня, усложняет конструкцию).

Работа ОРМ

ОРМ по фиг.1 работает следующим образом. На фиг.1 поршни 4 находятся на рабочем участке 38 в состоянии своего максимального отклонения (в крайней точке качания) в областях максимального (по одну, ближнюю к нам, сторону ротора) и минимального (по другую сторону ротора) сечения рабочей камеры 37, перекрывая ее проход. Камера 37 замкнута в кольцо. В результате поршни 4 разделяют камеру 37 в двух противоположных местах на две полости - камеру разрежения 39 (справа от поршней 4) и камеру сжатия 40 (слева от поршней 4). УСЭ 5 улучшают контакт поршней 4 с плоскими поверхностями 8. При вращении ротора 2, по часовой стрелке при взгляде сверху, размер камеры разрежения 39 увеличивается и в нее поступает рабочее тело через окно входа 33. При этом размер камеры сжатия 40 уменьшается, и рабочее тело из нее выходит через окно выхода 34. Далее, вследствие наклона плоской поверхности 8, сечение рабочей камеры 37, при перемещении ближней к нам части поршня 4, начинает убывать. Поршень 4 вынужден при этом начать проворачиваться так, что ближняя часть нижнего поршня 4 смещается вверх и от нас, а ближняя часть верхнего поршня 4 смещается вниз и от нас. Когда задняя часть УСЭ 5 верхнего поршня наезжает на окно выхода 34, перекрытие рабочей полости 37 поршнями 4 прекращается. Временно ОРМ не создает перепада давления (на самом деле небольшой перепад остается, как у машин вентиляторного типа). Движение рабочего тела в магистрали на это время должно поддерживаться либо инерцией его движения, либо другими последовательно установленными ОРМ. Уменьшением размера окон 33 и/или 34 или увеличением размера УСЭ 5 можно устранить этот участок цикла, но тогда подача ОРМ станет принудительно пульсирующей и потеряется подача, снизится кпд за счет нагрузки на поршень 4 при его движении относительно ротора 2. Через некоторое время передний край УСЭ 5 второго конца поршня 4 съезжает с окна входа 33 и наезжает на рабочую площадку 38. Теперь этот конец поршней 4 перекрывает сечение рабочей камеры 37, проталкивая по ней рабочее тело из окна входа 33 в окно выхода 34.

ОРМ по фиг.3 работает аналогично ОРМ по фиг.1. Отличие заключается в том, что у нее много ступеней (изображено две из них) и перепад давления поддерживается на всем цикле хотя бы одной ступенью.

1. Объемная роторная машина, содержащая корпус, ротор с выходным валом, установленный в корпусе с возможностью вращения, имеющий концентричную его оси вращения рабочую поверхность, два поршня, причем рабочей поверхностью корпуса являются две криволинейные или плоские, наклонные к оси вращения ротора поверхности, и два пересекающихся сегмента сфер, обрезанные с противоположных сторон наклонными поверхностями, при этом рабочие поверхности корпуса и ротора образуют рабочую полость, а на рабочей поверхности ротора выполнен, по меньшей мере, один паз вдоль его оси вращения, оба поршня выполнены в виде, по меньшей мере, части диска с элементами для взаимодействия с наклонной поверхностью корпуса и установлены в пазу ротора с возможностью уплотнения рабочей полости и совершения вращательных колебаний в плоскости паза.

2. Машина по п.1, в которой наклонная поверхность корпуса выполнена плоской.

3. Машина по п.1, в которой рабочая поверхность ротора выполнена в виде цилиндра и двух сфер с центрами на оси цилиндра.

4. Машина по п.1, в которой рабочая поверхность ротора выполнена в виде цилиндра.

5. Машина по п.1, в которой в состав поршня входит, по меньшей мере, один уплотняющий синхронизирующий элемент, взаимодействующий с наклонной поверхностью корпуса.

6. Машина по п.5, в которой, по меньшей мере, один уплотняющий синхронизирующий элемент установлен с возможностью совершения вращательных колебаний относительно оси, проходящей через ось вращения поршня относительно ротора и через ось вращения ротора.

7. Объемная роторная машина, содержащая корпус, ротор с выходным валом, установленный в корпусе с возможностью вращения, имеющий концентричную его оси вращения рабочую поверхность, два поршня, причем рабочей поверхностью корпуса являются два пересекающиеся сегмента сферы, ограниченные с двух сторон плоскими наклонными к оси вращения ротора поверхностями, рабочие поверхности корпуса и ротора образуют вокруг ротора рабочую полость, на рабочей поверхности ротора выполнен сквозной паз вдоль его оси вращения, в пазу ротора установлены с перекрытием два поршня с возможностью уплотнения рабочей полости и совершения вращательных колебаний в плоскости паза, причем поршни выполнены в виде, по меньшей мере, части диска с уплотняющими элементами для взаимодействия с плоской наклонной поверхностью корпуса и синхронизации вращательных колебаний поршней относительно ротора с вращением ротора.